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Patologia em fundações superficiais
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
PATOLOGIAS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
TRABALHO DA DISCIPLINA DE FUNDAÇÕES
Thesse Souza Luduvico
Santa Maria , RS, Brasil
2014
PATOLOGIAS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Thesse Souza Luduvico
Trabalho apresentado à disciplina de Fundações no Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Área de Concentração Construção Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS),
como requisito parcial de obtenção do Grau deMestre em Engenharia Civil
Professor: José Mario Doleys Soares
Santa Maria , RS, Brasil
2014
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Origem dos problemas em fundações superficiais no Estado do
Rio Grande do Sul conforme as fases que compõem as diversas etapas
da obra ........................................................................................................... 04
Figura 2 – Número insuficiente de sondagens ............................................................... 06
Figura 3 – Perfil otimista e real do solo ......................................................................... 08
Figura 4 – Superposição de tensões em fundações superficiais .................................... 09
Figura 5 – Fundação direta submetida a esforços horizontais, adjacente à escavação ... 09
Figura 6 – Sistema de fundações diferentes, não separados por junta ........................... 10
Figura 7 – Má avaliação dos efeitos de carregamento especial ..................................... 10
Figura 8 – Desconsideração da rigidez das estruturas de fundação, resultando
solicitações incorretas ................................................................................... 11
Figura 9 – Efeito da falta de identificação da cota de assentamento de fundações
diretas ............................................................................................................. 12
Figura 10 – Falta de indicação de ordem de execução de sapatas adjacentes em
níveis de implantação diferentes ................................................................ 12
Figura 11 – Distância de fundações próximas, mas em cotas diferentes ....................... 13
Figura 12 – Ruínas de hotel na Suíça devido ao deslizamento de sapata de fundação.. 13
Figura 13 – Fundações assentes na mesma cota em situação de corte e aterro............... 15
Figura 14 – Fundação apoiada em solos com características distintas ........................... 15
Figura 15 – Falta de limpeza ou amolgamento do solo da cava de fundação................ 15
Figura 16 – Sapatas apoiadas sobre solo substituído não selecionado, sem compactação
adequada ..................................................................................................... 16
Figura 17 – Fundações diretas executadas sobre canalizações ...................................... 16
Figura 18 – Ausência de concreto magro na base de fundação direta: (A) projeto;
(B) execução ................................................................................................ 17
Figura 19 – Execução com geometria incorreta ............................................................. 18
Figura 20 – Mau adensamento do concreto ................................................................... 18
Figura 21 – Estrangulamento de seção de pilares enterrados ......................................... 19
Figura 22 – Armadura sem recobrimento ....................................................................... 19
Figura 23 – Junta de dilatação mal executada ................................................................ 20
Figura 24 – Alteração no uso da fundação: supermercado transformado em depósito.. 21
Figura 25 – Modificações no projeto da edificação não prevista no projeto original..... 22
Figura 26 – Problemas causados pela edificação de novas construções sem junta com as
construções já existentes ................................................................................................. 23
Figura 27 – Estocagem de materiais pesados ................................................................. 23
Figura 28 – Danos visíveis na alvenaria devido à escavação ao lado da casa ............... 24
Figura 29 – Acidente em obra urbana causado por escavações não protegidas executadas
junto a estruturas existente .......................................................................... 25
Figura 30 – Escavação não protegida em obra urbana n cidade de Santa Maria ........... 25
Figura 31 – Fundação direta afetando estabilidade local do talude ............................... 26
Figura 32 – Instabilização de encostas naturais .............................................................. 26
Figura 33 – Extravasamento de água e consequentemente recalque em reservatório na
cidade de Carazinho (a) desenho esquemático; (b) fotografias .................. 27
Figura 34 – Silo sem calha de proteção junto as fundações diretas ............................... 27
Figura 35 – Recalque diferencial provocado pelo rebaixamento do lençol freático ...... 28
Figura 36 – Investigação do subsolo das Ruínas de São Miguel .................................... 29
Figura 37– Arco do Triunfo ........................................................................................... 31
LISTA DE QUADROS
Quadro 1- Problemas típicos decorrentes da ausência de investigação .......................... 05
Quadro 2 – Mecanismos de degradação das superfícies de concreto ............................. 30
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................... 01
2 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS ........................................................... 02
2.1 Patologias das fundações ........................................................................................ 02
2.1.1 Recalque das fundações ........................................................................................ 03
2.1.2 Origem das patologias das fundações ................................................................... 03
3 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ................................................. 05
3.1 Ausência de investigação do subsolo .................................................................... 05
3.2 Investigação insuficiente ........................................................................................ 05
3.3 Investigação com falhas ......................................................................................... 06
3.4 Casos especiais ........................................................................................................ 07
4 ANÁLISE E PROJETO ....................................................................... 08
4.1 Problemas envolvendo o comportamento do solo ................................................ 08
4.2 Problemas envolvendo os mecanismos de interação solo-estrutura .................. 09
4.3 Problemas envolvendo o desconhecimento do comportamento real das
fundações ................................................................................................................. 10
4.4 Problemas envolvendo a estrutura de fundação .................................................. 11
4.5 Problemas envolvendo as especificações construtivas ......................................... 11
5 EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES ......................................................... 13
5.1 Problemas decorrentes do processo construtivo das fundações superficiais..... 13
5.2 Problemas envolvendo o solo ................................................................................. 13
5.3 Problemas envolvendo elementos estruturais da fundação ................................ 16
6 EVENTOS PÓS-CONCLUSÃO ..................................................... 20
6.1 Carregamento próprio da superestrutura ............................................................ 20
6.2 Movimento da massa de solo decorrente de fatores externos ............................. 21
7 DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS .................................................. 29
7.1 Concreto ................................................................................................. 29
7.2 Rochas .................................................................................................... 30
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................... 31
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................. 32
1
1 INTRODUÇÃO
Fundação é a parte da estrutura que transmite ao terreno subjacente, a carga da obra.
Seu comportamento em longo prazo pode ser afetado por inúmeros fatores, iniciando por
aqueles decorrentes do projeto propriamente dito, que envolve o conhecimento do solo,
passando pelos procedimentos construtivos e finalizando por efeitos de acontecimentos pós-
implantação, incluindo sua possível degradação.
O presente trabalho objetiva demonstrar, de forma simplificada, as principais falhas e
manifestações patológicas referentes às fundações superficiais.
2
2 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Segundo a NBR 6122/2010 fundação superficial é um elemento em que a carga é
transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de
assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor
dimensão da fundação.
Fundações superficiais também podem ser denominadas como de superfície, rasas ou
diretas, são as fundações mais baratas e de simples execução que existem na construção civil.
Isso se deve pela facilidade da construção dos elementos de fundação que dispensam
equipamentos sofisticados, tanto na sua execução quanto na locação dos elementos no
canteiro. Elas são empregadas onde as camadas do subsolo imediatamente abaixo das
estruturas são capazes de suportar as cargas.
Os principais tipos de fundações superficiais são: sapatas, blocos, sapatas associadas,
sapata corrida e “radiers”.
2.1 Patologia das fundações
No projeto e concepção de uma edificação são definidos requisitos e critérios de
desempenho para satisfazer as exigências a quem se destina e garantir uma boa vida útil da
obra. Quando estes requisitos não são atingidos, origina-se um problema devido à falha do
sistema. Consequentemente, a maioria dos problemas dá origem às patologias.
As fundações são responsáveis por patologias como fissuras, rachaduras, trincas e
outros danos em edificações. O problema mais comum nas fundações é chamado recalque
diferencial. Segundo Schwirck (2005) as patologias são decorrentes das inúmeras incertezas e
riscos que podem acontecer na construção e vida útil das fundações.
3
2.2 Recalques das fundações
Recalque é o termo para designar o fenômeno que ocorre quando uma edificação sofre um
rebaixamento devido ao adensamento do solo sob sua fundação. O recalque é a principal
causa de trincas e rachaduras em edificações, principalmente quando ocorre o recalque
diferencial, ou seja, uma parte da obra rebaixa mais que a outra gerando esforços estruturais
não previstos.
De acordo com Velloso & Lopes (2004, apud RIBEIRO et al, 2014), os efeitos dos
recalques nas estruturas podem ser classificados em três grupos:
Danos estruturais - são os danos causados à estrutura propriamente dita (pilares, vigas
e lajes);
Danos arquitetônicos - são os danos causados à estética da construção, tais como
fissuras, trincas em paredes e acabamentos, rupturas de painéis de vidro, etc;
Danos funcionais - são os causados à utilização da estrutura com refluxo ou ruptura de
esgotos e galerias, emperramento das portas e janelas, desgaste excessivo de
elevadores (desaprumo da estrutura), etc;
2.3 Origem das patologias das fundações
O desempenho de uma fundação pode ser prejudicado por diversos aspectos, alguns
deles considerados como detalhes ou menos significativos. Os problemas podem ocorrer ou
ser originados na fase de caracterização e comportamento do solo, na fase de análise e projeto,
execução, em eventos pós-conclusão ou ainda na fase de degradação dos materiais
constituintes da fundação.
De acordo com o estudo realizado no Rio Grande do Sul por SILVA (1993), as causas
dos problemas no estado estão principalmente ligadas à etapa de projeto como pode ser
observado no gráfico a seguir.
4
PROJETO56,5%
FATORES EXTERNOS28,8%
USO6,5%
EXECUÇÃO5,5%
MATERIAIS2,7%
Figura 1- Origem dos problemas em fundações superficiais no Estado do Rio Grande do Sul conforme as fases que compõem as diversas etapas da obra.Fonte: Adaptado de SILVA, 1994
A prática das fundações abrange inúmeras atividades, em geral desempenhada por
profissionais com diferentes formações e experiências. De acordo com MILITITSKY et. al.
(2005) os profissionais encarregados da etapa de “caracterização de comportamento”, em
geral, não são especialistas, muitas vezes não são engenheiros e não acompanham o
desenvolvimento da fundação construída. Por esses motivos, muitas vezes as fundações
apresentam aspectos que extrapolam a geotecnia ou a prática usual das fundações originando
diversos problemas patológicos em todas as etapas da edificação.
5
3 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
3.1 Ausência de investigação do subsolo
As patologias de fundações advindas da ausência de investigação geotécnica ocorrem
em maior número em obras de pequeno porte. Esta razão se dá por motivos econômicos, pois
a investigação tem um custo oneroso em relação ao preço final da obra tornando a prática, na
maioria das vezes, inviável. Este costume está ligado à falta de conhecimento da importância
da investigação e acarreta em problemas típicos apresentados na tabela a seguir:
TIPO DE FUNDAÇÃO PROBLEMAS TÍPICOS DECORRENTES
Fundações diretas
Tensões de contato excessivas, incompatíveis com as reais características do solo, resultando em recalques admissíveis ou ruptura;
Fundações em solos/aterros heterogêneos, provocando recalques diferenciais;
Fundações sobre solos compressíveis sem estudos de recalques, resultando em grandes deformações;
Fundações apoiadas em materiais de comportamento muito diferente, sem junta, ocasionando o aparecimento de recalques diferenciais;
Fundações apoiadas em crosta dura sobre solos moles, sem análise de recalques, ocasionando a ruptura ou grandes deslocamentos da fundação;
Quadro 1- Problemas típicos decorrentes da ausência de investigaçãoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
3.2 Investigação insuficiente
A investigação realizada no solo pode comprometer o comportamento da fundação se for
feita de forma inadequada. São casos comuns deste grupo:
6
Número insuficiente de sondagens;
Situações com grandes variações de propriedade;
Profundidade de investigação insuficiente;
Propriedades de comportamento não determinadas por necessitar ensaios especiais;
Estes problemas podem ser evitados com um bom acompanhamento realizando visitas ao
local da obra, inspeção às estruturas vizinhas e a utilização das normas (ABNT NBR
8036/1983).
Figura -2: Número insuficiente de sondagensFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
3.3 Investigação com falhas
Os resultados da investigação podem ser comprometidos por falhas na realização de
sondagens. São casos típicos:
Erro na localização do local da obra (ensaio feito em local diferente);
Localização dos furos incompleta;
Adoção de procedimentos indevidos ou ensaio não padronizado;
Uso de equipamento com defeito ou fora da especificação;
Falta de nivelamento dos furos em relação à referência;
Descrição equivocada do tipo de solo;
Procedimentos fraudulentos da geração de resultados;
7
Para evitar os problemas citados é essencial a contratação de empresas competentes, a
supervisão nos trabalhos de campo por parte do contratante e ensaios realizados por técnicos
usando procedimentos normalizados e equipamentos calibrados.
3.4 Casos especiais
Outros problemas podem ocorrer durante a investigação do subsolo que são de difícil
identificação. São eles:
Influência da vegetação: Pode ocorrer por interferência física das raízes ou
modificação no teor de umidade do solo;
Presença de solos colapsíveis ou expansivos;
Presença de matacões;
8
4 ANÁLISE E PROJETO
Após a investigação geotécnica e a adoção de um modelo de subsolo, são
determinadas as solicitações ou cargas de projeto. Essa definição além de considerar as cargas
permanentes e acidentais provenientes da superestrutura, deve incluir considerações referentes
ao próprio comportamento do solo.
Com a definição das solicitações, o projetista escolhe as possíveis formas de
transmissão de carga, e calcula os elementos de transferência de carregamento. Ultrapassada
essa etapa, o elemento de fundação é dimensionado estruturalmente, sendo elaborada a planta
executiva. Os problemas que ocorrem nesta etapa são citados a seguir.
4.1 Problemas envolvendo o comportamento do solo:
a) Adoção de perfil de projeto otimista, sem a caracterização adequada de todas as
situações representativas do subsolo. Não localizar as camadas menos resistentes ou
compressíveis e a presença de lençol de água são exemplos que resultam em
problemas no desempenho das fundações construídas;
Figura 3- Perfil otimista e real do soloFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
b) Remoção da crosta pré-adensada existente no topo dos depósitos de argilas moles,
para implantação de fundações superficiais, com a consequente perda do suporte já
9
limitado da crosta, e o aparecimento e grandes recalques pela compressibilidade da
camada mole;
4.2 Problemas envolvendo os mecanismos de interação solo-estrutura:
a) Quando uma fundação transfere carga ao solo e essa transferência é considerada de
forma isolada, a existência de outra solicitação altera as tensões na massa de solo. Os
esforços sobrepostos podem ser originados na obra sendo projetada ou, eventualmente,
produzidos pela implantação posterior de edificação junto à estrutura já existente;
Figura 4 - Superposição de tensões em fundações superficiaisFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
b) Fundação direta adjacente à escavação reaterrada, submetida a esforços horizontais;
Figura 5- Fundação direta submetida a esforços horizontais, adjacente à escavaçãoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
10
4.3 Problemas envolvendo o desconhecimento do comportamento real das fundações:
a) Adoção de sistemas de fundações diferentes na mesma estrutura devido à variação de
cargas, variação de profundidade das camadas resistentes do subsolo ou condições
locais restritas de acesso, sem separação por junta de comportamento ou avaliação de
compatibilidade de recalques das fundações diferentes;
Figura 6 – Sistema de fundações diferentes, não separados por juntaFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
b) Uso de fundações de comportamento diferenciado e má avaliação dos efeitos de
carregamento especial;
Figura 7 – Má avaliação dos efeitos de carregamento especialFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
11
4.4 Problemas envolvendo a estrutura de fundação:
a) Erro na determinação das cargas atuantes nas fundações, típico de obras de pequeno
porte sem projeto adequado ou projetista não qualificado;
b) Erros no dimensionamento de elementos estruturais das fundações, tais como blocos
com dimensionamento equivocado resultando solicitações mal distribuídas;
Figura 8 – Desconsideração da rigidez das estruturas de fundação, resultando solicitações incorretasFonte: MILITITSKY et. al., 2005
4.5 Problemas envolvendo as especificações construtivas
Problemas em fundações superficiais causados pela ausência de indicações precisas com
relações a:
a) Cota de assentamento das fundações, resultando na implantação das sapatas na
profundidade equivalente à sua altura ou definida no canteiro, e inadequada às
condições de ocorrência do solo;
12
Figura 9 – Efeito da falta de identificação da cota de assentamento de fundações diretasFonte: MILITITSKY et. al., 2005
b) Ordem de execução no caso de elementos adjacentes em cotas diferentes, quando o
elemento destinado a cota inferior deve ser implantado primeiro de modo a evitar o
descalçamento do elemento da cota superior;
Figura 10 – Falta de indicação de ordem de execução de sapatas adjacentes em níveis de implantação diferentesFonte: MILITITSKY et. al., 2005
c) Distância mínima entre elementos de fundação contíguos em diferentes cotas de
assentamento. A norma brasileira NBR 6122 (2010) determina que esta distância
dependa do ângulo α formado entre a vertical e uma reta que passa pelas bordas das
duas fundações. Este ângulo depende das características do terreno, observando-se os
seguintes limites de α ≥ 60º para solos pouco resistentes, α = 45º para solos resistentes
e α = 30º para rochas conforme figura 11;
13
Figura 11 – Distância de fundações próximas, mas em cotas diferentesFonte: NBR 6122 (2010)
Na figura 12 pode-se observar os escombros de um hotel na Suíça. LOGEAIS (1971) comenta
que o acidente ocorreu durante a sua construção e foi atribuído à proximidade excessiva entre
sapatas assentes em cotas diferentes, o que causou o deslizamento das sapatas que estavam no
nível superior,
Figura 12 – Ruínas de hotel na Suíça devido ao deslizamento de sapata de fundaçãoFonte: LOGEAIS, 1971
d) Tensão admissível do solo, adotada em projeto sem a devida identificação das
condições a serem satisfeitas pelo material na base das fundações;
e) Características do concreto como resistência e trabalhabilidade;
f) Recobrimento das armaduras, dando origem a elementos expostos ou não protegidos e
degradáveis a médio e longo prazo;
14
5 EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES
Segundo MILITITSKY et. al. (2006) as falhas de execução são o segundo maior
responsável pelos problemas de comportamento das fundações. Além da investigação do
subsolo, do projeto e do cálculo adequados para a solução, é preciso ter um controle rigoroso
no processo de execução. Uma fiscalização com registro dos dados relevantes é muito
importante para informar o projetista das reais condições executivas, para verificar se o
processo está em conformidade com a norma vigente e preserva as informações das fundações
construídas para necessidades futuras.
5.1 Problemas decorrentes do processo construtivo das fundações superficiais
Por serem empregadas em construções de pequeno porte, as fundações superficiais
são, muitas vezes, executadas sem projeto, supervisão ou acompanhamento de profissional
qualificado resultando em frequentes problemas. MILITITSKY et. al.(2006) cita que são
comuns os projetos com abordagens empíricas ou baseados em soluções de obras vizinhas.
5.2 Problemas envolvendo o solo:
a) As fundações são construídas na mesma cota, porém estão assentadas em solos com
comportamentos distintos. Essas situações ocorrem tipicamente em locais que
possuem cortes no terreno e aterros ou onde existe uma variação de profundidade da
camada resistente.
Esta variação faz com que a fundação não fique assente no material para o qual foi
projetada. Nesses dois casos, o resultado é a ocorrência de recalques diferenciais ou
até colapso das fundações;
15
Figura 13 - Fundações assentes na mesma cota em situação de corte e aterroFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
Figura 14 - Fundação apoiada em solos com características distintasFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
b) Amolgamento do solo
A estrutura do solo do fundo da vala é destruída devido à falta de cuidado e limpeza
ou ausência de limpeza do material caído das paredes ou remanescente da escavação.
Ocorre a redução de resistência ocasionando recalques incompatíveis com o projeto;
Figura 15 - Falta de limpeza ou amolgamento do solo da cava de fundaçãoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
16
c) Sapatas apoiadas em condições diferentes das estimadas devido a reaterros mal
executados e sobre-escavação preliminar. O material é colocado sem os cuidados
necessários de compactação resultando na ocorrência de recalques;
Figura 16 - Sapatas apoiadas sobre solo substituído não selecionado, sem compactação adequadaFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
d) Sapatas executadas em cota superior a canalizações em projeto ou já existentes no
terreno;
Figura 17 – Fundações diretas executadas sobre canalizaçõesFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
17
5.3 Problemas envolvendo elementos estruturais da fundação:
a) Má qualidade do concreto, com tensão característica diferente da do projeto
resultando em condição insegura, repercutindo na integridade dos elementos
construídos;
b) Ausência de regularização com concreto magro no fundo da cava de fundação,
para posterior construção de sapata. Esta situação causa contaminação do concreto
e recobrimento inadequado da armadura, resultando em degradação a médio e
longo prazo;
Figura 18 – Ausência de concreto magro na base de fundação direta: (A) projeto; (B) execuçãoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
c) Execução de elementos de fundação com geometria e dimensão incorreta. Essa
situação resulta em tensões incompatíveis com a estrutura ou com o solo;
18
Figura 19 – Execução com geometria incorretaFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
d) Presença de água na cava durante a concretagem, prejudicando a qualidade e
integridade da peça em execução;
e) Adensamento deficiente e vibração inadequada do concreto, resultando em peças
sem a geometria projetada e falta de cobrimento da armadura. Este caso propicia
sua degradação ou mesmo colapso sob carga, dependendo da extensão do
problema;
Figura 20 – Mau adensamento do concretoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
19
f) Estrangulamento de seção de pilares enterrados devido a estribos mal
posicionados, armadura densa, concreto de trabalhabilidade inadequada ou falta de
limpeza interna da forma e desforma para inspeção;
Figura 21 – Estrangulamento de seção de pilares enterradosFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
g) Armaduras mal posicionadas ou insuficientes, provocando problemas de
recobrimento ou, por não atender às necessidades das solicitações, conduzindo à
segurança estrutural;
Figura 22 – Armadura sem recobrimentoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
20
h) Junta de dilatação mal executada;
Figura 23 – Junta de dilatação mal executadaFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
21
6 EVENTOS PÓS-CONCLUSÃO DA FUNDAÇÃO
A fundação, após executada, normalmente apresenta comportamento adequado. Em
alguns casos, mesmo com a boa prática e procedimentos adequados de cálculo, projeto e
execução ocorrem alterações na sua segurança e estabilidade da fundação devido a eventos
pós-conclusão. Medidas preventivas podem ser tomadas ainda em fase de projeto em certos
eventos; outros, entretanto, são imprevisíveis e acabam sendo tratados como acidentes ou
problemas.
6.1 Carregamento próprio da superestrutura:
a) Alteração no uso da edificação que ocasiona elevação ou alteração de cargas
incompatíveis com suas fundações. É importante verificar as condições para as
quais as fundações foram projetadas, considerando as cargas da estrutura
propriamente dita e também seu entorno, antes de permitir a alteração de uso das
instalações. Na figura a seguir é apresentada essa ocorrência e seus efeitos,
caracterizando os problemas verificados;
Figura 24 – Alteração no uso da fundação: supermercado transformado em depósitoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
22
b) Ampliações e modificações não previstas no projeto original são situações que
acabam causando variação de carregamento nas fundações, tipicamente ampliações
comerciais em prédios originalmente projetados para outra condição. As novas
situações de distribuição ou concentração de cargas podem provocar recalques ou
exceder a capacidade das fundações existentes, que já recalcaram na construção
original, causando o aparecimento de fissuração indesejada e mesmo acidentes
importantes como exemplificado na figura 23;
Figura 25 – Modificações no projeto da edificação não prevista no projeto originalFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
6.2 Movimento de massa de solo decorrente de fatores externos
Alterações no uso de terrenos vizinhos podem ocorrer duas situações distintas. São elas:
a) Ausência de junta entra a nova edificação e a existente. Uma situação real é
exemplificada por MILITITSKY et. al.(2006) onde um prédio de dezessete
pavimentos foi construído ao lado de uma edificação leve. A medida que a
nova obra carregava suas fundações e provocava recalques, , induzia distorção
significativa na obra existente, como mostra a figura 24;
23
Figura 26 – Problemas causados pela edificação de novas construções sem junta com as construções já existentesFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
b) Realização de construções de grande pote ou estocagem de materiais pesados
junto a prédios com fundações diretas, ocasionando a super-posição de
pressões e recalques adicionais na edificação antiga, como mostra a figura 25;
Figura 27 – Estocagem de materiais pesadosFonte: MILITITSKY et. al., 2005
24
c) A execução de escavações provoca a movimentação de massa de solo junto á
elas ou a estrutura de contenção. A figura a seguir ilustra o problema,
apresentando casa com fissuras na alvenaria causadas pela escavação de
aproximadamente 3 metros de profundidade ao longo de toda face lateral;
Figura 28– Danos visíveis na alvenaria devido à escavação ao lado da casaFonte: MILITITSKY et. al., 2005
d) Escavações não protegidas junto às divisas ou internas à obra.
Toda escavação próxima a fundações existentes, necessita de uma previsão de metodologia
construtiva, com programação cuidadosa das etapas e consideração dos efeitos na estabilidade
das construções vizinhas. Muitas situações de dificuldades construtivas acabam causando
instabilidade rupturas de dimensões significativas;
25
Figura 29 – Acidente em obra urbana causado por escavações não protegidas executadas junto a estruturas existentesFonte: MILITITSKY et. al., 2005
Na figura 28, é possível identificar a escavação não protegida em uma obra urbana na cidade
de Santa Maria. Esta prática pode provocar instabilidade nas edificações vizinhas.
Figura 30 – Escavação não protegida em obra urbana n cidade de Santa MariaFonte: Arquivo pessoal
26
e) Escavações decorrentes do processo de construção ou provocadas por erosão
alteram o equilíbrio de esforços e eventuais deslizamentos. A instabilidade
localizada de um elemento de fundação é provocada pela ausência de
verificação do efeito da sobrecarga na estabilidade do talude;
Figura 31 – Fundação direta afetando estabilidade local do taludeFonte: MILITITSKY et. al., 2005
f) A instabilização de encostas naturais é um fenômeno que provoca
deslizamentos de grandes volumes de solo, cuja amplitude engloba a obra e
suas fundações;
Figura 32 – Instabilização de encostas naturaisFonte: MILITITSKY et. al., 2005
27
g) Extravasamento de grandes coberturas sem sistema eficiente de descarga em
solos porosos colapsíveis causam grandes recalques como demonstrado no
desenho esquemático e fotografia da próxima figura em reservatório sustentado
por fundações superficiais na cidade de Carazinho;
Figura 33 – Extravasamento de água e consequentemente recalque em reservatório na cidade de Carazinho (a) desenho esquemático; (b) fotografiasFonte: MILITITSKY et. al., 2005
Outro exemplo é ilustrado pela figura mostrando uma situação típica de silo com cobertura
metálica sem calhas ou condutores, apoiado em fundações superficiais sobre solos porosos.
As fundações apresentaram recalques significativos em situação de chuvas intensas, em razão
da saturação pela concentração de fluxo de água coletada pela cobertura.
Figura 34 – Silo sem calha de proteção junto as fundações diretasFonte: MILITITSKY et. al., 2005
28
h) Oscilações não previstas do nível de água. Fundações superficiais assentes
sobre solos sensíveis à inundação, sem de que fato este tenha sido levado em
consideração no projeto;
i) Rebaixamento do nível de água. Ocorre variação do peso efetivo do solo
provocando um aumento de tensão efetiva atuando na massa de solo,
resultando em deformação. Os deslocamentos resultantes acarretam o
aparecimento de recalques em sua superfície;
Figura 35 – Recalque diferencial provocado pelo rebaixamento do lençol freáticoFonte: Google Imagens
j) A escavação de animais (formigas, cupins, tatus) ou do próprio homem
ocasionam o aparecimento de vazios abaixo da cota de implantação de
fundações provocando sua movimentação sob carga.
A figura mostra o caso ocorrido nas Ruínas de São Miguel, que teve suas
fundações abaladas por escavações por caçadores de pretenso tesouro
enterrado. Foi necessária a recomposição geométrica das fundações e
realização de reforços.
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Figura 36 – Investigação do subsolo das Ruínas de São MiguelFonte: MILITITSKY et. al., 2005
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7 DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS
Todos os projetos de engenharia com elementos em contato com o solo ou água devem
considerar os aspectos de permanência e integridade em longo prazo. Em condições usuais,
um ambiente agressivo pode ser identificado pela resistividade do solo, pH, teor de sulfatos e
cloretos.
Os materiais abordados para fundações superficiais são: Concreto e rochas
7.1 Concreto
A durabilidade do concreto é definida como sua capacidade de resistir à ação das
intempéries, ataques químicos ou quaisquer outros processos de degradação.
Quanto menor a porosidade e permeabilidade, menor será sua deterioração. (redução
relação água/comento e maior tempo possível de evaporação na água de hidratação da
pasta)
Ácidos orgânicos (clorídrico, sulfídrico, carbônico,...) e inorgânicos (acético,
láctico,...) são perigosos para o concreto.
Estruturas de concreto armado sofrem corrosão das suas armaduras. Para que a
corrosão ocorra é preciso haver oxigênio e umidade (água).
Os principais mecanismos de degradação das superfícies de concreto são relacionados no
quadro a seguir.
Natureza do processo Condições particulares Alterações físico-químicas
CARBONATAÇÃO Umidade entre 60 e 85% Redução do pH
Corrosão das armaduras
Fissuração superficial
LIXIVIAÇÃO Atmosfera ácida, águas moles Redução do pH
Corrosão das armaduras
Desagregação superficial
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Natureza do processo Condições particulares Alterações físico-químicas
RETRAÇÃO Molhagem/secagem e ausência de cura Redução do pH
Corrosão das armaduras
Fissuração
FULIGEM Atmosferas urbanas e industriais
(úmidas)
Redução do pH
Corrosão das armaduras
FUNGOS Zonas úmidas e salinas Redução do pH
Corrosão das armaduras
Desagregação superficial
CONCENTRAÇÃO SALINA Atmosferas marinhas e industriais Despassivação da armadura
Desagregação superficial
Quadro 2 – Mecanismos de degradação das superfícies de concretoFonte: Adaptado de MILITITSKY et. al., 2005
7.2 Rochas
Fundações diretas executadas em blocos de pedra ou rochas brandas podem apresentar
degradação a longo prazo por agressividade do meio. Problemas de integridade também
ocorrem em elementos de arenito numa condição muito branda e expostos a circulação de
água sem proteção. A figura ilustra o Arco do Triunfo em Paris onde a elevada degradação
dos elementos das fundações diretas induziu ao aparecimento do mau comportamento
observado na recuperação de suas fundações.
Figura 37– Arco do TriunfoFonte: Google Imagens
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8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Considerando os inconvenientes provocados pelo aparecimento de patologias
ou mau desempenho das fundações, fica clara a importância de serem evitadas, nas várias
etapas da vida de uma fundação, condições que levem a esta ocorrência. Com base na
bibliografia utilizada, observou-se a necessidade de ter um maior conhecimento sobre o solo,
para utilizar o tipo de fundação adequada para que esta consiga suportar as tensões causadas
pelos esforços solicitantes.
Na concepção, investigação do subsolo, caracterização do comportamento do solo,
projeto, especificação de serviços, execução, fiscalização de uma fundação, devem ser
tomados cuidados especiais de forma a atingir o sucesso pretendido. A execução de uma obra
de desempenho seguro e satisfatório deve considerar não apenas a obra propriamente dita,
mas também seus possíveis efeitos em estruturas próximas. O diálogo e a articulação entre os
membros das equipes de profissionais que atuam tanto na fase de projetos como na execução
de obras é de suma importância, corrigindo estas falhas de comunicação e outras, é que
poderemos atingir um melhor patamar na construção civil.
Durante o processo de execução destes elementos estruturais, se não existir condições
adequadas para o desenvolvimento dos mesmos é muito importante interromper o processo
construtivo para fazer novos ensaios no solo, porque corrigir tais problemas se torna mais
oneroso que a própria construção dos mesmos.
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REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS
ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: projeto e execução de fundações, Rio de Janeiro, 2010. Disponível em: <http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/NBR%206122-2010.pdf>. Acesso em: 26 set.2014. 91 p.
CENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELÉTRICA. Curso de introdução ao projeto de fundações para linhas de transmissão. Reforço de fundações em função da recapacitação de lt’s. Rio de Janeiro. Mar 2010.
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