Marcilene Iervolino
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Disciplina: TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO
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Quadro demonstrativo dos tipos de sistemas de infraestrutura de edificações e obras de engenharia
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  1. 1. Marcilene Iervolino TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES WWW.CETES.COM.BR Disciplina: TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Professor (a): MARCILENE R.S. IERVOLINO Nome do aluno (a): 2º Módulo 1º Semestre de 2013 CENTRO EDUCACIONAL TÉCNICO SUZANENSE • Telefone: 4747-1500 •WWW.CETES.COM.BR
  2. 2. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 1 TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO FUNDAÇÕES 1 – DEFINIÇÃO 2 – EXAMES DO TERRENO 3 – EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM 4 – SOLOS RESISTENTES 5 – ESPECIFICAÇÕES DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO 6 – CONSIDERAÇÕES SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES 7 – CLASSIFICAÇÕES DAS FUNDAÇÕES 8 – ALICERCES E SAPATAS 9 – ESTACAS 10 – ESTACAS DE SUSTENTAÇÃO 11 – ESTACAS DE CONTENÇÃO 12 – TUBULOES GLOSSÁRIO DE TERMOS DE FUNDAÇÃO NORMAS TÉCNICAS PERTINENTES A FUNDAÇÃO DETALHES DE PROJETOS DE FUNDAÇÃO ESTRUTURAS 1- DEFINIÇÃO 2- CLASSIFICAÇÕES DO MATERIAL UTILIZADO 3- ESFORÇOS SOLICITANTES 4-ESTRUTURA DE ALVENARIA 5- ESTRUTURAS DE MADEIRA 6- ESTRUTURAS METÁLICAS 7- ESTRUTURAS DE CONCRETO 8- DEFINIÇÕES DAS ESTRUTURAS CONCRETO CONVENCIONAL ELEMENTOS DA ESTRUTURA LAJES MEMBRANAS 9- REPRESENTAÇÕES DE DESENHO 10 – ALVENARIAS ESTRUTURAL BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
  3. 3. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 2 INTRODUÇÃO Em Tecnologias da Construção, entenderemos o funcionamento das Estruturas Convencionais e Auto portantes de concreto armado. Conheceremos as demais estruturas, seja de madeira, estruturas metálicas, pré moldados alem de outros sistemas não convencionais, como casca de concreto, tenso estruturas, etc. Em qualquer projeto de construção uma estrutura deve ser programada para a execução do sistema. Nesta apostila porem, inserimos mais dados e pesquisas relacionados ao sistema de Estrutura Convencional de Concreto, com seus elementos convencionais lajes, vigas, pilares e demais. Iniciamos pelas Fundações, as quais poderão ser utilizadas por quaisquer sistemas de estruturas, desde que os aspectos principais aqui relacionados sejam estudados. Para finalizar, alguns aspectos dos desenhos de estruturas que são importantes para estudos e futuras aplicações. Este estudo introdutório em Tecnologias da Construção demonstrando elementos e esforço principal facilitara futuramente os cálculos estruturais, pois as bases e os elementos, já serão conhecidos. Esta apostila soma uma pesquisa em diversos livros, apostilas, normativas, manuais técnicos, e principalmente material técnico de nossas aulas, bibliografia esta relacionada ao final desta apostila. A área da construção civil é sempre muito vasta, e novas pesquisas com técnicas e tecnologias sempre são realizadas. Atualizar- se sempre é uma regra a seguir. Prof..Marcilene R.S.Iervolino Email: projetos@arquitetamarci.com.br FUNDAÇÃO 1 – DEFINIÇÃO Chama-se fundação a parte de uma estrutura que transmite ao terreno a carga da obra. Na figura a seguir, pode-se visualizar e revisar os elementos que constituem uma edificação. supraestruturaInfraestrutura A lic e rc e o u b a ld ra m e So lo re sist e n t e Fundações So c o o u p e d e st a l P é - d ire it o Est ru t u ra d a c o b e rt u raTe lh a m e n t o d a c o b e rt u ra P a re d e d e v e d a ç ã o P a re d e d iv isó ria
  4. 4. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 3 2 – EXAMES DO TERRENO Muitas vezes o aspecto de um solo leva o técnico a considerá-lo firme. No entanto, um exame mais cuidadoso pode mostrar tratar-se de solo altamente compressível, exigindo consolidação prévia. Este exame denomina-se sondagem e tem por finalidade verificar a natureza do solo, a espessura das diversas camadas, a profundidade e a extensão da camada mais resistente que deverá receber as cargas da construção, e determinar o tipo da estrutura de fundação a ser especificada. Para efeito prático na construção, a Mecânica dos Solos divide os materiais que ocorrem na superfície da crosta terrestre em: a) Rochas - solos rochosos (rochas em decomposição ou sã); b) Solos Arenosos/Siltuosos - com propriedade de compacidade (grau de compacidade); c) Solos Argilosos - com propriedade de consistência (limite de consistência). Antes de se decidir pelo tipo de fundação em um terreno, é essencial que o profissional adote os seguintes procedimentos: a) Visitar o local da obra, detectando a eventual existência de alagados, afloramento de rochas etc.; b) Visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as soluções adotadas;Fazer sondagem a trado (broca) com diâmetro de 2” ou 4”, recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente; c) Mandar fazer sondagem geotécnica. 3 – SONDAGEM - EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM Dependendo do tipo solo, a sondagem deverá utilizar o melhor processo que forneça indicações precisas, sem deixar margem de dúvida para interpretação e que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a solução a adotar. A sondagem mais executada em solos penetráveis é a sondagem geotécnica a percussão, de simples reconhecimento, executada com a cravação de um barrilete amostrador, peça tubular metálica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqüentes, que são analisadas visualmente e em laboratório para a classificação do solo e determina o SPT (Standard Penetration Test), que é o registro da somatória do número de golpes para vencer os dois últimos terços de cada metro, para a penetração de 15 cm. Nas próximas figuras são mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotécnica de percussão, a planta de locação dos furos e um laudo de sondagem.
  5. 5. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 4 1-c onjunto m otor- b om b a 2-re se rva tório d e á g ua 3-trip é tub os m e tá lic os 4-rold a na 5-tub o - g uia 50 m m 6-e ng a te 7-g uinc ho 8-p e so p a d rã o 60 kg 9-c a b e ç a d e c ra va ç ã o 1 2 3 4 5 6 9 8 7 Equipamento de sondagem a percussão Rua X 800 1000 1480 1950 1200 770 4500 2600 SP01 SP02 SP03 3500 RuaY Central telefônica Casa de força N Planta de locação dos furos de sondagem
  6. 6. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 5 Penetra ç ã o G olp es/ 30 c m Cota (RN) Nível d a á g ua Amostra Dia gra m a d a s p enetra ç ões 10 20 30 40 Profundidade emmetros C la ssific a ç ã o d o m a teria l 0,10 1,00 1,80 3,00 5,00 18,00 20,45 Solo superficial Argila siltosa, variegada idem, mole Argila siltosa pouco arenosa, marron, dura idem, rija idem, dura Argila siltosa, dura limite de sondagem 4 14 9 11 22 27 28 29 30 31 5 20 13 15 35 37 38 39 43 47 PERFIL DE SO NDAGEM G EO LÓG ICA - Ensa io d e p enetra ç ã o p a d rã o SPT CLIENTE: Loc a l: Rua X 2,3 Resp onsá vel Téc nic o: SP 01 LOGO07/ 04/ 99 1:1000 Ob s: nã o se verific ou pressã o d ’á g ua Perfil de sondagem geológica (parte do laudo técnico) Ensaio prático para a determinação de tensão admissível do solo pelo método simples. e h P  = tensão admissível do solo; P = peso do pilão (Kg); S = superfície da face inferior do pilão (cm²); c = coeficiente de segurança (10); n = número de golpes (quedas) do pilão; h = altura de queda (m); e = penetração no solo do pilão (m).  = P/c . S [(n.h /e)+(n+1 /2)] Ensaio prático pelo método simples Exemplo: Um pilão de 20 Kg que tem diâmetro de 15 cm cai 10 vezes de uma altura de 0,50 m e penetra no solo 5 cm. Qual é a resistência do terreno?
  7. 7. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 6 S=  R² = 3,14x 7,5² =176,70 cm²  = 20/10 x 176,7 [(10x 0,5 / 0,05) + (10+1/2)] = 1,192 ou  = 1,2 kg/cm² Obs: O solo classifica-se como arenoso. 5- ESPECIFICAÇÕES DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO O processo de especificação de um tipo de fundação, na generalidade dos casos, determina freqüentemente dois tipos de fundações, chamadas genericamente de fundações do tipo rasa ou direta e do tipo indireta ou profunda. 5.1 – ESPECIFICAÇÕES PARA FUNDAÇÕES RASAS OU DIRETAS As fundações do tipo rasa ou direta é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1,0 a 3,0 metros. Nesse caso, pode-se executar alicerces ou sistemas de sapatas interligadas por vigamentos, levando em conta os seguintes cuidados na execução: a) Executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 1,5 m, quando o solo for instável; b) Consolidar o fundo da vala, com a regularização e compactação do material; c) Executar o lastro de concreto magro, para melhor distribuir as cargas quando se tratar de alicerces de alvenaria de tijolos ou pedras, ou proteger o concreto estrutural, quando se tratar de sapatas; d) Determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução, quando houver necessidade; e) Utilizar sistema de ponteiras drenantes (Well Points), de acordo com a próxima figura, dispostas na periferia da escavação com espaçamento de 1,0 a 3,0 m, interligadas por meio de tubo coletor a um conjunto de bombas centrífugas, que realizam o rebaixamento do lençol freático em solos saturados e arenosos; f) Determinar um processo de impermeabilização da alvenaria acima do soco, para não permitir a permeabilidade da umidade por capilaridade. Nível d’água antes Lençol rebaixado Ponteiras drenantes Vai p/ conjunto motor-boma Valetaprontap/ execução do lastro 1 a 3 m Sistema de rebaixamento de lençol freático
  8. 8. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 7 5.2 – ESPECIFICAÇÕES PARA FUNDAÇÕES PROFUNDAS OU INDIRETAS Quando o solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3,0 metros, podendo chegar a 20,0 m ou mais é recomendado executar fundações do tipo profunda, cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado, constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão. 6- CONSIDERAÇÕES SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES No processo de dimensionamento de fundações o estudo compreende preliminarmente duas partes essencialmente distintas: a) Estudo do solo, por meio da sondagem, com a aplicação do estudo da Mecânica dos Solos e Rochas; b) Cálculo das cargas atuantes sobre a fundação, com a aplicação do estudo da análise das estruturas. Com esses dados, passa-se à escolha do tipo de fundação, sendo que: a) As cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de solo capazes de suportá-las sem ruptura; b) As deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis com as da estrutura; c) A execução das fundações não deve causar danos às estruturas vizinhas; d) Ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atender ao aspecto econômico. e) Finalmente, segue-se o dimensionamento e detalhamento, estudando-se a fundação como elemento estrutural. 7- CLASSIFICAÇÕES DAS FUNDAÇÕES As fundações são elementos estruturais destinados a repartir sobre o solo o peso da obra, da construção. No Quadro mostrado na próxima página são apresentadas as tipologias mais comuns das estruturas de embasamento levando em consideração a forma de execução, implantação, equipamento necessárias e as vantagens e desvantagens de sua utilização. 7.1 - FUNDAÇÕES DIRETAS São aquelas estruturas executadas em valas rasas, com profundidade máxima de 3,0 metros, ou as que repousam diretamente sobre solo firme e aflorado, como por exemplo: rochas, moledos (rochas em decomposição), arenitos, piçaras compactas etc., caracterizadas por alicerces e sapatas. Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das paredes.
  9. 9. Marcilene Iervolino Quadro demonstrativo dos tipos de sistemas de infraestrutura de edificações e obras de engenharia Sistema Tipo Forma de execução Forma de implantação Equipamento Vantagens Desvantagens Rasas ou diretas Alicerce ou sapata corrida Moldada in- loco Alvenaria de tijolos maciços ou concreto Não necessita de equipamento especial Simplicidade Exige cuidados especiais com solo abaixo do lençol freático Sapata isolada Moldada in- loco Concreto armado Não necessita de equipamento especial Flexibilidade de formas Exige cuidados especiais com a escavação Placas ou Radiers Moldada in- loco Concreto armado Concreto protendido Equipamentos usuais das obras em concreto Baixo custo em terrenos homogêneos Exige cuidados especiais no dimensionamento Indiretas/ Profundas ou especiais Estaca de madeira Pré- fabricada Cravação Bata-estacas de gravidade Baixo-custo Facilidade de corte e emenda Resistente aos esforços de transporte e manuseio Durabilidade Pouca durabilidade em locais com variação de umidade Baixa resistência a umidade e ataques de organismos
  10. 10. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 9 ilimitada se usada em locais submersos (água doce) Estaca metálica Pré- fabricada Cravação Bate-estacas de gravidade ou a motor Facilidade de cravação Maior garantia de integridade Muito Resistente aos esforços de manuseio Alto custo Estaca de concreto Pré- fabricada Cravação Bate-estacas Grande durabilidade Indicada para vários tipos de solicitações Baixa resistência aos esforços de manuseio e transporte Dificuldade de execução de cortes e emendas Grande possibilidade de falhas de integridade Strauss Moldada in- loco Cravação Bate-estacas simples Baixo custo Equipamento com boa mobilidade no canteiro Grande possibilidade de falhas Não pode ultrapassar o lençol freático
  11. 11. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino ___________________________________________________________________________________________ 10 Simplex Moldada in- loco Cravação Bate-estacas Pode ultrapassar o lençol freático Difícil de encontrar comercialmente Franki Moldada in- loco Cravação Bate-estacas Admite altas cargas Indicada para grandes profundidades Grande possibilidade de falhas de integridade Vibração excessiva no entorno Recuperação de patologias Estaca Mega ou prensada Pré- fabricada Cravação por reação Macaco hidráulico Indicada para recuperar estruturas sem demolição Alto custo Demorada Estaca injetada Moldada in- loco Perfuração Perfuratriz e equipamento de injeção Indicada para recuperar estruturas onde não é possível utilizar vibração (bate-estacas) Alto custo Equipamentos especiais Obras simples Estaca broca Moldada in- loco Escavação Trado manual Rapidez Baixo custo Poucas profundidades
  12. 12. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 11 As sapatas são estruturas de concreto armado, de pequena altura em relação às dimensões da base. São estruturas “semiflexíveis”; ao contrário dos alicerces que trabalham a compressão simples, as sapatas trabalham a flexão. Exe m p lo d e e strutura a poia d a sobre sa pa ta isold a h b h < 2 b h - a ltura ou p rofund ida d e b - la rgura (ba se me nor) Torre a ltoporta nte (te lefonia c elula r) sa pa ta Func iona c om o um bone c o te im oso Solo re siste nte Quanto à forma, elas são usualmente de base quadrada, retangular, circular ou poligonal. P Sapata isolada de concreto armado Quadrada Retangular Circular Poligonal Forma da seção das sapatas isoladas
  13. 13. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 12 7.2 - Fundações indiretas ou profundas São aquelas em que o peso da construção é transmitido ao solo firme por meio de um fuste, por método de ponta. Estas estruturas de transmissão podem ser estacas ou tubulões. Na figura a seguir podem-se ver os elementos componentes de um sistema de estaqueamento. fuste b ulb o b a se e sp e ra s c a b e ç a Esta c a m o ld a d a in- loc o p o nta Esta c a p ré - m o ld a d a 8 - ALICERCES E SAPATAS São fundações diretas que podem ser executados em estruturas dos tipos: isolada, contínua ou radier (placas). A fundação do tipo isolada é a que suporta apenas a carga de um pilar, podendo ser um bloco (em concreto simples ou ciclópico, com grande altura em relação à base) ou uma sapata (em concreto armado, de pequena altura em relação à base). Os alicerces na generalidade dos casos são executados de forma contínua, sob a linha de paredes de uma edificação, utilizando-se: a) Sistema de alvenaria de tijolos maciços, em bloco simples ou escalonado; b) Sistema de pedras argamassadas sobre lastro de concreto simples; c) Sistema de alvenaria sobre lajes de concreto armado (sistema misto); d) Sistema em concreto ciclópico.
  14. 14. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 13 la stro So lo re siste nte A lv e na ria d e p e d ra s im p e rm e a b iliza ç ã o A lic e rc e e m a lv e n a ria d e p e d ra s e sp e ra s Blo c o d e c o n c re to c ic ló p ic o p e d ra s d e m ã o impermeabilização Alicerce em alvenaria escalonada Alicerce em laje de CA As sapatas são estruturas que podem ser executadas de forma isoladas, associadas ou combinadas, contínuas sob pilares ou muros. Tronco piramidal Retangular Nervurada Sapata Baumgart
  15. 15. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 14 divisa viga de equilíbrio Sapata de divisa Sapata comum O RADIER é um sistema de fundação que reúne num só elemento de transmissão de carga, um conjunto de pilares. Consiste em uma placa contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a carga em toda superfície. Seu uso é indicado para solos fracos e cuja espessura da camada é profunda. Podem ser executados dois sistemas de radier: sistema constituído por laje de concreto (sistema flexível) e sistema de laje e vigas de concreto (sistema rígido). Radier flexível Radier rígido 9- ESTACAS As estacas são peças estruturais alongadas, de formato cilíndrico ou prismático, que são cravadas (pré-fabricadas) ou confeccionadas no canteiro (in loco), com as seguintes finalidades: a) Transmissão de cargas a camadas profundas do terreno; b) Contenção dos empuxos de terras ou de água (estaca prancha); c) Compactação de terrenos. As estacas recebem, da obra que suportam, esforços axiais de compressão. A estes esforços elas resistem, seja pelo atrito das paredes laterais da estaca contra o solo, seja pelas reações exercidas pelo solo resistente sobre a ponta da peça. Conforme a estaca resista apenas pelo atrito lateral ou pela ponta, ela se denomina, respectivamente, estaca flutuante ou estaca carregada de ponta. Observe a figura abaixo: (a) a capacidade resistente da estaca se compõe de duas parcelas: atrito lateral e de ponta; em (b) a estaca é carregada na ponta, trabalhando pois como pilar; em
  16. 16. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 15 (c) ela resiste pelo atrito lateral: é a estaca flutuante. Na situação (d) a estaca atravessa um terreno que se adensa sob seu peso próprio, ou sob a ação de uma camada de aterro sobrejacente, produzindo o fenômeno do atrito negativo, isto é, o solo em vez de se opor ao afundamento da estaca, contrariamente, vai pesar sobre ela favorecendo assim a sua penetração no solo. P a ) b ) c ) d ) P P P Te rre n o re sist e n t e Te rr e n o e m c u rso d e c o n so lid a ç ã o Tipos de estacas quanto à resistência do terreno Quanto à posição, as estacas podem ser verticais e inclinadas e quanto aos esforços a que ficam sujeitas, classificam-se em estacas de compressão, tração e flexão, conforme exemplo da figura a seguir. N A tira n te a te rro N T Esta c a d e c o m p re ssã o Esta c a d e tra ç ã o So lo re siste n te C o rtin a d e e sta c a s- p ra n c h a s tra b a lh a n d o a fle x ã o Te rre n o n a tu ra l Estacas resistindo a diversos esforços 10- ESTACAS DE SUSTENTAÇÃO São as que se caracterizam pela função de transmitir as cargas a camadas profundas do solo. Podem ser classificadas em: a) Estacas de madeiras; b) Estacas de concreto; c) Estacas metálicas. 10.1 - Estacas de madeira
  17. 17. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 16 As estacas de madeiras devem ser de madeira dura, resistente, em peças retas, roliças e descascadas. O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12 metros com emendas. No caso da necessidade de comprimentos maiores as emendas deverão ser providenciadas com talas de chapas metálicas e parafusos, devidamente dimensionados. A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente ilimitada, quando mantida permanentemente sob lençol freático (água). Caso esteja sujeita a variação de umidade apodrecerá rapidamente. De qualquer maneira a estaca deve receber tratamento de preservação para evitar o apodrecimento precoce e contra ataques de insetos xilófagos. As madeiras mais utilizadas são: eucaliptos, peroba do campo, maçaranduba, arueira etc. Empiricamente, pode-se calcular o diâmetro mínimo de uma estaca de madeira em função do seu comprimento, usando a seguinte fórmula: D = 0 ,1 5 + 0 ,0 2 L Ex : p a ra u m a e st a c a d e 1 0 m d e c o m p rim e n t o D L = 1 0 m D = 0 ,1 5 + 0 ,0 2 x 1 0 D = 0 ,1 5 + 0 ,2 D = 0 ,1 7 m P o n t e ira m e t á lic a A n e l A carga admissível depende das dimensões da estaca e da natureza das camadas atravessadas no terreno, como ordem de grandeza, exemplifica-se: D iâ m e tro ( c m ) 3 0 3 5 4 0 C a rg a a d m issív e l ( to n e la d a s) 3 3 3 8 4 5 D im e n sõ e s ( c m ) 3 0 x 3 0 3 5 x 3 5 4 0 x 4 0 C a rg a a d m issív e l ( to n e la d a s) 4 0 4 8 5 5 Esta c a s d e m a d e ira Pré - m o ld a d a s d e c o n c re to Comparação da carga admissível entre estacas de madeira e pré-moldadas Durante a cravação, as cabeças das estacas devem ser protegidas por um anel cilíndrico de aço, destinado a evitar seu rompimento sob os golpes do pilão, assim
  18. 18. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 17 como é recomendável o emprego de uma ponteira metálica, a fim de facilitar a penetração e proteger a madeira. 10.2 - Estacas de concreto As fundações de estacas em concreto podem ser moldadas no local (in loco ou in situ) ou pré-moldadas cravadas com a utilização de equipamento mecânico. 10.2.1 - Estacas moldadas no local 10.2.1.1 – Estacas Brocas Estas estacas são executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal – um tipo de saca rolha), que pode atingir até 6 metros de profundidade, com diâmetro variando entre 15 a 25 cm, sendo aceitáveis para pequenas cargas, ou seja, de 50 kN a 100 kN (kilo Newton). Recomenda-se que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático, para evitar o risco de estrangulamento do fuste. Devido ao esforço de escavação exigido são necessárias duas pessoas para o trabalho. O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido. Nas figuras a seguir pode-se ver um exemplo da distribuição das estacas brocas numa edificação de pequeno porte e um roteiro básico para a execução de estacas brocas. s/ e sc . V ig a s b a ld ra m e s Est a c a s b ro c a s m á x . 4 m
  19. 19. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 18 Distribuição das estacas em obra de pequeno porte 1 ª fa se e sc a v a ç ã o Tra d o m a n u a l 2 ª fa se a p ilo a m e n to d o fu n d o 3 ª fa se c o n c re ta g e m e a d e n sa m e n to 4 ª fa se c o lo c a ç ã o d a s e sp e ra s N A p ilã o Execução de estacas brocas Roteiro para execução de estacas brocas a) escavação ou perfuração: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de água para facilitar a perfuração; b) preparação: depois de atingir a profundidade máxima, promover o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico; c) concretagem: Preencher todo o furo com concreto (traço 1x3x4), promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lançamento do concreto para proteger a boca do furo); d) colocação das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames. As estacas brocas podem ser agrupadas duas a duas, dependendo da carga a ser distribuída, e executando-se pequenos blocos de concreto armado, como mostra a figura a seguir. De qualquer forma, as estacas brocas deverão ser solidarizadas por meio das vigas baldrames, evitando deixar estacas isoladas sem amarração com as vigas. Nas figuras mostradas abaixo, são apresentadas algumas sugestões de seções para as vigas baldrames mais utilizadas na prática de pequenas construções. s / e s c .B lo c o d e d u a s e s t a c a s A B A B V i g a b a l d r a m e A l v e n a r ia d e e m b a s a m e n t o C o r t e A A C o r t e B B E x e c u t a r b l o c o s c o m d u a s e s t a c a s s o b p i la r e s q u e s u s t e n t a r ã o l a j e d e c a ix a d ’ á g u a .
  20. 20. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 19 V ig a b a ld ra m e e sp e ra s A rm a d u ra d a v ig a A lv e n a ria Esta c a b ro c a im p e rm e a b iliza ç ã o V ig a e x e c u ta d a c o m fo rm a s d e m a d e ira 1 5 c m 20cm La stro V ig a e x e c u ta d a c o m c a n e le ta d e tijo lo s 2 0 a 2 2 c m V ig a e x e c u ta d a c o m c a n e le ta d e b lo c o s V ig a s p / p a re d e s e x te rn a s V ig a p / p a re d e s in te rn a s Com uso crescente na construção civil em função de sua rapidez, o estacão (uma derivação das estacas brocas) tem o processo de perfuração executado por meio de escavadeiras hidráulicas equipadas com trados de diâmetro de 25 cm. Todos os cuidados relativos às estacas brocas devem ser observados na execução do estacão, principalmente no que diz respeito a integridade da estaca na fase de concretagem. 10.2.1.2 – Estacas Strauss Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre 200 e 800 kN, com diâmetro variando entre 25 e 40 cm. Uma estaca do tipo strauss com diâmetro de 25 cm pode suportar até 20 toneladas, de 32 cm até 30 t e de 38 cm chega a suportar 40 t. A execução requer um equipamento constituído de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a um motor (combustão ou elétrico), uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulação de aço com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos de aço e ferramentas. A estaca strauss apresenta vantagem de leveza e simplicidade do equipamento que emprega, o que possibilita a sua utilização em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com o pé direito reduzido. Outra vantagem operacional é de o processo não causa vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontrem em situação relativamente precária. Como característica principal, o sistema de execução usa revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo, podendo ser em
  21. 21. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 20 solo seco ou abaixo do nível d’água, executando-se estacas em concreto simples ou armado. Processo executivo das estacas strauss 1ª fase escavação e cravação 2ª fase confecção do bulbo 3ª fase concretagem, adensamento e retirada do tubo 4ª fase colocação das esperas NA Execução de estacas Strauss 10.2.1.3 – Estacas Simplex Neste tipo de estaca a descida do tubo é feita por cravação e não por perfuração como é feita na estaca strauss. Este tubo é espesso e provido de uma ponteira metálica (recuperável) ou elemento pré-moldado de concreto (perdido na concretagem), para impedir a entrada de solo no interior do tubo. Durante a descida do tubo, utilizamos um pequeno peso, servindo de sonda, que fica suspenso dentro do molde por uma roldana presa ao topo do mesmo. Desta maneira, temos um modo de verificar, se a ponteira de concreto permanece intacta, durante a cravação. Alcançada a profundidade desejada, enche-se o tubo até o topo com concreto plástico e, por um movimento lento, mas contínuo, arranca-se de uma só vez o tubo inteiro e a ponteira metálica. 1 ª fa se p re p a ra ç ã o 2 ª fa s e c ra v a ç ã o 3 ª fa s e d e s p re n d e r a p o n t e ira 4 ª fa s e a rm a d u ra c o n c re ta g e m e re tira d a d o tu b o N A
  22. 22. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 21 10.2.1.4 – Estacas Franki Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN e seu progresso executivo que consiste na cravação de um tubo com ponta fechada e execução de base alargada, causando muita vibração, podendo provocar danos nas construções vizinhas. Na execução, crava-se o tubo no solo, logo a seguir se derrama uma quantidade de concreto quase seco, apiloado por meio de um pesado maço, de modo a formar um tampão, para impedir a entrada d’água e solo no interior do tubo, que é arrastado e obrigado a penetrar no terreno. Alcançado a profundidade desejada, imobiliza-se o tubo e com percussões energéticas destaca-se o tampão, o qual junto com uma carga de concreto é apiloado no terreno para a formação do bulbo. Logo após lançam-se novas quantidades de concreto que se apiloam ao mesmo tempo em que se efetua a retirada parcial do tubo, elevando de 20 a 30 cm de cada vez. Ao contrário das estacas pré-moldadas, estas estacas são recomendadas para o caso em que a camada resistente encontra-se em profundidades variáveis. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos, pode-se utilizar esse tipo de estacas. A forma rugosa do fuste garante boa aderência ao solo (resistência por atrito). Havendo a ocorrência de camada de argila rija poderá haver deslocamento da estaca já concretada por compressão lateral. Nesse caso a solução é atravessar a camada de argila usando trado para evitar impactos. 1 ª fa se p re p a ra ç ã o d a p o n te ira ( b u c h a se c a ) 2 ª fa se c ra v a ç ã o 3 ª fa se c o n fe c ç ã o d o b u lb o 4 ª fa se a rm a d u ra N A 5 ª fa se c o n c re ta g e m e re tira d a d o tu b o Execução de estaca tipo franki
  23. 23. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 22 10.2.1.5 – Estacas Tipo Raiz São estacas moldadas in loco perfuradas com circulação de água ou método rotativo ou rotativo-percursivo em diâmetros variando de 130 a 450 mm e executadas com injeção de argamassa ou calda de cimento sob baixa pressão. No caso de estacas raiz perfuradas exclusivamente em solos, a perfuração é revestida com tubo metálico recuperável para garantir a integridade do fuste. Se ocorrer perfuração em trecho de rocha (passagem de matacões ou engastamento em rochas sãs), isso se dará pelo processo rotativo-percursivo sem a necessidade de revestimento metálico. A estaca raiz é indicada para reforços de fundação, complementação de obras (ampliações), locais de difícil acesso e em obras onde é necessário ultrapassar camadas rochosas, fundações de obras com vizinhança sensível a vibrações ou poluição sonora, ou ainda, para obras de contenções de taludes. Dependendo do equipamento utilizado as estacas podem ser executadas em ângulos diferentes da vertical (0° a 90°). O equipamento perfuratriz é equipado com sistema de rotação e avanço do revestimento metálico provisório ou por máquinas a roto-percussão com martelo acionados a ar comprimido. São equipamentos relativamente pequenos e robustos que possibilitam a operação em locais com espaços restritos, no interior de construções existentes e locais subterrâneos. Existem ainda equipamentos autônomos sobre trator de esteiras, acionados por motor diesel para sua locomoção e para funcionamento do sistema hidráulico. Completada a perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária, procedendo-se a seguir a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento. A armadura pode ter a seção de aço modificada ao longo do fuste, em função do diagrama de atrito lateral. A concretagem é executada de baixo para cima, aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável, em função da natureza do terreno. Normalmente, esta pressão varia de 0 a 0,4 Mpa (4,0 kgf/cm2 ). A argamassa de cimento e areia (podendo utilizar cimento de alta resistência inicial quando houver a possibilidade de fuga da nata de cimento) com resistência mínima de 18 Mpa. s o l o s o l o c o m m a t a c õ e s r o c h a E q u i p a m e n t o d e p e r f u r a ç ã o d e e s t a c a s r a i z
  24. 24. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 23 Processo executivo das estacas tipo raiz: 10.2.2 – Estacas pré-moldadas 10.2.2.1 – Estacas pré-moldadas de concreto armado As estacas de concreto são indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos onde o plano de fundação se encontra a uma profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático. As estacas podem ser de concreto centrifugado ou receber pró-tensão e exigem controle tecnológico na sua fabricação. A principal desvantagem é a relacionada ao transporte, que exige cuidado redobrado no manuseio e verificação de sua integridade momentos antes da sua cravação. P o n ta é o p c io n a l Se ç ã o q u a d ra d a 2 0 x 2 0 2 5 x 2 5 3 0 x 3 0 3 5 x 3 5 O c to g o n a l E st rib o h e lic o id a l Estacas pré-moldadas de concreto armado Execução de estaca tipo raiz Perfuração com revestimento e retirada da água e do material Colocação da armadura dentro do tubo de revestimento Preenchimento do tubo de revestimento com argamassa sob pressão Retirada do tubo e preenchimento do fuste alargado com argamassa sob pressão
  25. 25. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 24 Pe rfis c om e rc ia is Trilhos usa d os sold a d os 10.2.2.2 – Estacas metálicas Indicadas pela sua grande capacidade de suporte de cargas e em terrenos onde a profundidade do plano de fundação é muito variável, sem problemas quanto ao transporte e manuseio, permitindo aproveitamento de peças cortadas e a combinação de perfis, desde que devidamente soldados. A principal vantagem é a rapidez na cravação, podendo ser utilizadas em solos duros e a desvantagem particular é a dificuldade em avaliar a nega. 10.2.2.3 – Estacas Mega ou prensada Este tipo de estacas é indicado para recuperação de estruturas que sofreram algum tipo de recalque ou dano ou para reforço de embasamento nos casos em que se deseje aumentar a carga sobre a fundação existente. Na sua execução são empregados pessoal e equipamentos especializados e utilizam módulos de estacas pré-moldados sendo sua cravação conseguida por reação da estrutura existente. Os elementos constituem de uma ponta que pode ser em aço ou, mais freqüente, de concreto pré-moldado e por módulos extensores em formato de tubo, ou seja oco por dentro, com encaixes, de modo que fiquem bem travados. A solidarização é conseguida, após atingir a nega (por reação), colocando-se a armadura e concretando-se na parte oca da estaca, deixando esperas. Por fim é conveniente executar um bloco de coroamento logo acima de um travesseiro, para solidarizar a estrutura a ser reforçada com a estaca prensada colocada. re c a lq u e N T N A Fu n d a ç ã o e x iste n te M a c a c o h id rá u lic o M ó d u lo s p ré -m o ld a d o s p o n t a p ist ã o
  26. 26. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 25 Execução de estacas prensada Elementos de solidarização da estaca Mega B lo c o d e so lid a riz a ç ã o Tra v e s se iro E sp e ra s e c o n c re t a g e m d e so lid a riz a ç ã o d o s e le m e n to s p ré - m o ld a d o s E le m e n t o p ré - m o ld a d o 10.3 – Bate-estacas A escolha do equipamento depende do tipo de estaca que vai ser utilizada e de um estudo prévio das condições do terreno, da área de manobras, das construções próximas, dos acessos etc. 10.3.1 – Bate-estacas por gravidade São os mais utilizados e de funcionamento mais simples, constituído de uma massa metálica (pilão ou martelo) que içado por meio de guinchos, cabos e uma torre ou tripé, é deixado cair de uma altura determinada, cravando a estaca com golpes sucessivos. Embora de custo relativamente acessível, tem como principal desvantagem sua lentidão, pois não consegue ser manobrado facilmente. M a rte lo 1 a 4 to n C a p a c e te Esta c a M o to r d ie ze l G u in c h o d e c ra v a ç ã o To rre 1 0 a 2 5 m Estra d o d e p ra n c h õ e s G u in c h o d e m o v im e n ta ç ã o e c a rre g a m e n to O p e ra d o r Pla ta fo rm a 3 a 6 m C a b o s Bate-estaca de gravidade 10.3.2 – Bate-estacas de simples ou duplo efeito Em geral, funcionam a vapor ou a ar comprimido, proporcionando uma cravação mais rápida pois além da gravidade recebem um adicional de pressão no martelo.
  27. 27. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 26 Embora muito eficientes estão caindo em desuso. A estrutura da torre, a movimentação e a operação são muito semelhantes ao bate-estaca comum de gravidade. Os de simples efeito, apenas recebem pressão no martelo de baixo para cima para elevar o martelo e a cravação se dá por gravidade. Os de duplo efeito, além da pressão de levantamento ocorre uma pressão adicional no momento da queda do martelo, somando-se o efeito da gravidade e da pressão adicional na cravação. 10.3.3 – Bate-estacas de vibração São equipamentos que dispensam o uso de torres, tripés e guias, necessitando apenas de um guindaste para fazer o acoplamento nas estacas. As vantagens são a extrema rapidez e a versatilidade de operação e movimentação em canteiros com pouco espaço. A cravação se dá por oscilação de massas excêntricas acionadas por eletricidade, motor diesel ou ar comprimido. 10.4 – Capacidade de carga das estacas A determinação da resistência de estacas cravadas pode ser feita por meio da aplicação de fórmulas empíricas que relacionam a resistência da estaca com a penetração média ocorrida na última série de batidas do bate-estaca. Já para estacas moldadas in loco o ideal é realizar provas de carga de conformidade com a norma técnica. A prova de carga também é necessária nas obras de maior vulto, pois poderão indicar a possibilidade da redução dos coeficientes de segurança adotados e com isso auferir menos custo de execução dentro de uma garantia máxima de qualidade. R = h . P2 . p 3 ( P + p ) 2 . n R - Re sistê n c ia d a e sta c a ( c a p c id a d e d e c a rg a e m k g ) h - a ltu ra d e q u e d a d o m a rte lo ( c m ) P - p e so d o m a rte lo ( k g ) p - p e so d a e sta c a ( k g ) n - n e g a d a e sta c a ( p e n e tra ç ã o m é d ia d a e sta c a e m c m n a ú ltim a sé rie d e g o lp e s) 3 - c o e fic ie n te d e se g u ra n ç a ( 3 a 5 ) Fórmula de Brix para o cálculo da resistência de estacas cravadas 11 – ESTACAS DE CONTENÇÃO São estruturas de embasamento executadas em caráter preventivo contra desmoronamentos provocados, principalmente pela ação da água, por sobrecarga e/ou vibração de equipamentos próximos a trabalhos de abertura de valas, poços, escavação etc. Essas estruturas podem ser provisórias, ou seja, que são retiradas depois de cumprirem com o objetivo estabelecido ou definitivas, que são
  28. 28. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 27 incorporadas à obra fazendo parte da estrutura de sustentação ou como elemento de contenção definitivo. Outro aspecto importante a considerar é a proteção aos edifícios vizinhos e aos logradouros públicos (calçadas e ruas) próximos a local onde será necessário escavar. Além das obras de contenção, eventualmente, é prudente contratar seguros para as instalações ameaçadas. O mais importante é nunca iniciar uma obra sem Ter absoluto controle sobre as conseqüências das escavações. 11.1 – Tipos de escoramentos A escolha do tipo mais adequado (método de execução e material) a ser usado vai depender dos fatores envolvidos, tais como: a altura do talude (escavação), a consistência do terreno, a ocorrência de chuvas, a proximidade das edificações no entorno da obra, o espaço disponível para operar equipamentos, dos prazos e custos etc. No quadro a seguir estão colocados os diversos tipos de escoramentos encontrados na área da construção civil urbana. Água superficial Água subterrânea sobrecarga vibração Talude a ser escorado H Moto-bomba Possível linha de fratura Consistência do solo
  29. 29. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 28 Escoramentos provisórios Madeira Metálico Misto Escoras ou estroncas Vigas, Caibros Postes Pranchões Painel ou peças Tábuas Pranchas Travessões Vigas Caibros (pontaletes) Guias Vigas Caibros Estacas pranchas Trilhos usados Perfis H I (10” ou 12”) Estacas pranchas Escoras metálicas Pontalete extensível Pranchas Estacas pranchas Escoramentos definitivos Metálico Trilhos usados Perfis H I (10” ou 12”) Estacas pranchas Concreto Estacas moldadas in-loco Estacas pré-moldadas Cortinas Paredes diafragma Definitivos (manutenção contra corrosão) Provisórios Escoramento atirantado Tirantes Outro tipo de proteção de taludes escavados quando não é viável a utilização de escoramento é a execução de patamares horizontais intercalados nos taludes inclinados chamados de bermas. Esse recurso é muito utilizado em obras rodoviárias, mas pode ser empregado em obras urbanas. O cuidado a ser adotado na execução das bermas e taludes livres é a com o adequado destino das águas superficiais ou que afloram nos taludes por meio de canaletas e coletores (drenagem) e a proteção por meio de plantio de grama ou vegetação apropriada.
  30. 30. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 29 11.2 – Paredes diafragma São paredes de contenção verticais executadas em argamassa ou concreto simples ou armado podendo ainda servir de suporte de cargas e como camada de impermeabilização. As paredes executadas com mistura de argila e cimento são diafragmas flexíveis e as executadas em concreto são diafragmas rígidos. Embora tecnicamente simples, o processo utiliza pessoal, equipamentos e materiais especializados. A escavação é feita por uma escavadeira de esteira equipada com Clamshell ou um trado batilon. Para impedir o desabamento das paredes da escavação é utilizado uma suspensão estabilizadora aquosa de argila bentonita, conhecida por lama bentonita, que ficará protegendo contra desabamentos até a concretagem. Abaixo, o esquema mostra o processo construtivo da parede diafragma, sendo que na 1ª etapa é feita a escavação, conforme mostra a figura a seguir, e na 2ª etapa são colocados os tubos para as juntas das extremidades. Clamshell Lama bentonita Equipamento para execução de paredes diafragmas 3 ª e t a p a : c o lo c a ç ã o d a a rm a d u ra 4 ª e t a p a : in íc io d a c o n c re t a g e m 5 ª e t a p a : c o n c re t a g e m e re t ira d a d a la m a 5 ª e t a p a : re t ira d a d o s t u b o s Processo executivo da parede diafragma
  31. 31. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 30 Quadro resumo para escolha da fundação em função do subsolo Condição do subsolo Opções para estrutura de fundação Estruturas leves, flexíveis Estruturas pesadas, rígidas Camada resistente a pouca profundidade Blocos Sapatas Blocos Sapatas Radier raso Camada compressível com grande espessura Sapata após compactação Radier raso Estacas flutuantes Radier profundo Estacas de ponta Estacas flutuantes Camadas fracas sobre camada resistente Estacas de ponta Bloco após compactação Sapata após compactação Radier raso Estacas de ponta Tubulões Radier profundo Camada resistente sobre camada fraca Blocos Sapatas Radier raso Radier profundo Estacas de ponta tubulões Camadas fracas e resistentes alternadas Blocos Sapatas Radier raso Radier profundo Estacas de ponta tubulões
  32. 32. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 31 12 – TUBULÕES Tubulões são indicados onde são necessárias fundações com alta capacidade de cargas (superiores a 500 kN) podendo ser executados acima do nível do lençol freático (escavação a céu aberto) ou até abaixo do nível de água (ambientes submersos), nos casos em que é possível bombear a água ou utilizar ar comprimido. 12.1 – Tubulão encamisado escavado a céu aberto Este tipo de tubulão é o de execução mais simples e consiste na escavação manual de um poço com diâmetro variando de 0,70 a 1,20 metro, cujo emprego fica restrito a solos coesivos e acima de nível d’água. Na medida em que vai sendo escavado o tubo de concreto pré-moldado ou metálico vai descendo até a cota necessária, tem sua base alargada em forma de tronco de cone circular ou elíptico, sendo então totalmente preenchido de concreto simples ou armado. No sistema chamado Chicago, a escavação é feita em etapas, manualmente, com pá, cortadeira e picareta, em profundidades que podem variar de 0,50 m para argilas moles até 2,00 m para argilas duras. As paredes são escoradas com pranchas verticais, ajustadas por meio de anéis de aço, escavando-se novas camadas, sucessivamente até atingir o solo resistente (cota de assentamento) onde é executado o alargamento da base (cebola) e após a liberação, preenche-se totalmente o poço com concreto. Num outro sistema, chamado Gow, indicados para solos não coesivos, são usados cilindros telescópicos de aço, cravados por percussão, que revestem o poço escavado a pá e picareta. Atingida a cota desejada, faz-se o alargamento da base e, juntamente com a concretagem procede-se a retirada dos tubos. 12.2 – Tubulão encamisado a ar comprimido Quando a especificação para a execução do tubulão exige cotas de assentamento abaixo do lençol freático ou submersos a indicação é para a utilização de tubulões executados sob pressão hiperbárica a fim de expulsar a água e permitir a escavação manual ou com o uso de marteletes e até explosivos, se for o caso. Durante a fase de concretagem, também há necessidade de se manter a pressurização que é feita com os seguintes equipamentos: compressor de ar para fornecimento do ar comprimido, campânula (eclusa) ou câmara de equilíbrio de pressão, conjuntos de anéis de chapas de aço, anéis de concreto (tubos de concreto apropriados para tubulões), escada tipo marinheiro, guincho e baldes, marteletes a ar comprimido e ferramentas diversas. Por se trará de trabalho especial sob pressão hiperbárica em ambiente considerado insalubre com alto risco de vida para os trabalhadores, só pode ser realizada por empresa registrada com pessoal especializado, usando técnicas e equipamentos
  33. 33. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 32 especiais. O Ministério do Trabalho regulamenta as atividades sob condições hiperbáricas por meio do Anexo 6 da Norma Regulamentadora NR-15 2,0 m 0,7 a 1,2 m Preparação do terreno e colocação do anel de concreto NT Escavação a céu aberto até o nível do lençol freático e colocação do segundo anel de concreto NA NT NT Colocação da campânula para trabalho de escavação sob pressão hiperbárica com pessoal especializado NA guincho campânula cachimbo de saída do material cachimbo de entrada do concreto escoras perdidas Concretagem sob pressão hiperbárica
  34. 34. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 33 GLOSSÁRIO NA ÁREA DE PROJETOS E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES Bate-estaca – é o equipamento utilizado na cravação de estacas e pode ser em torre ou tripé, mecânico de vibração ou de gravidade. Bloco de coroamento – é o bloco de concreto armado executado para solidarizar um grupo de estacas. Bulbo de pressão – é o bulbo imaginário de distribuição da pressão exercida pela sapata no terreno. Capacete – peça que protege a cabeça da estaca do martelo de cravação, é constituído de um cilindróide de aço com coxim interno de madeira. Chapa de fretagem – peça de aço soldada sobre a estaca metálica na cota de arrasamento a fim de permitir a soldagem das esperas e promover a consolidação com o bloco de coroamento. Cota de arrasamento (CA) – é a cota superior da estaca definida pelo projeto, devendo as estacas ser cortadas nessa cota no caso de excesso. Estaca de teste – estaca a ser executada no início dos trabalhos para confirmar os dados do laudo de sondagem. NA – Nível de água do lençol freático Nega da estaca – é a dimensão admissível em milímetros para um número sucessivos de golpes padronizados (massa e altura), usada para indicar a possibilidade de encerrar a cravação de uma estaca. NT – cota do terreno natural Paliteiro – termo utilizado em obras para se referir as estacas colocadas muito próximas umas das outras, geralmente de concreto pré-moldado ou madeira. Prova de carga – é um teste padronizado para verificar a capacidade de carga de uma estaca. Recalque – é o deslocamento não desejado ocorrido no elemento de fundação (estaca ou sapata) que irá contribuir para o aparecimento de patologias na edificação. Roletes espaçadores – roletes metálicos colocados nas armaduras das estacas com a finalidade de garantir o recobrimento mínimo. Suplemento – peça metálica que permite estender a cravação de estacas abaixo da cota do terreno. Tubo tremonha – tipo de tubulação com funil para permitir concretagens profundas e evitar a segregação do concreto e o seccionamento das estacas.
  35. 35. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 34 Tubulão – tipo de fundação com fuste de grande diâmetro e base alargada em talude negativo, geralmente executada com equipamentos especiais de ar comprimido. NORMAS TÉCNICAS PERTINENTES RELACIONADA À FUNDAÇOES Título da norma Código Última atualização Cordoalhas de fios de aço zincados para estais, tirantes, cabos mensageiros e usos similares EB 795 NBR 5909 1985 Estaca e tubulão – prova de carga NB 20 NBR 6121 1985 Estacas - Ensaio de carregamento dinâmico NBR 13208 1994 Estacas - Prova de carga estática MB 3472 NBR 12131 1991 Execução de tirantes ancorados no terreno NB 565 NBR 5629 1996 Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos NB 617 NBR 7250 1980 Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios NB 12 NBR 8036 1979 Projeto e execução de fundações NB 51 NBR 6122 1996 Projeto e execução de obras de concreto armado NB 1 NBR 6118 1979 Prova de carga direta sobre terreno de fundação NB 27 NBR 6489 1968 NORMAS DO MINISTÉRIO DE TRABALHO NR – 15 Atividades e operações insalubres (Anexo 6 - Trabalho sob condições hiperbáricas)
  36. 36. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 35 DETALHES DE PROJETOS DE FUNDAÇÃO Todos os projetos estruturais, iniciamos pela aplicação dos Eixos Transversais e Longitudinais, esses eixos são indicados no centro- eixo de todas as paredes; e devem seguir as mesmas dimensões do Projeto arquitetônico. Estes eixos serão demarcados também in loco, na execução. PLANTA DE LOCACAO DAS ESTACAS EIXOS CENTRAIS NAS PAREDES EIXOS CENTRAIS NAS PAREDES
  37. 37. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 36 ESTRUTURAS 1-Definições São elementos construtivos cuja finalidade é absorver os pesos dos elementos da construção e cargas acidentais e transferi los para as fundações. Nas edificações os elementos estruturais são: Paredes, lajes, vigas, pilares, escadas, beirais, sacadas, marquises e reservatórios, tirantes e coberturas. 2-Classificação quanto ao material utilizado Os materiais utilizados nas estruturas são alvenaría, madeira, aço, concreto, alumínio e materiais sintéticos. Duas características muito importantes para esta utilização são resistência e peso próprio.( ver tabela abaixo) Observar que os valores abaixo relacionados são apenas indicativos pois podem apresentar resultados variáveis de acordo com as condições de uso Material Resistência Kgf/cm2 Peso kgf/m3 Madeira 100 600 Aço 1400 7800 Concreto 200 2500 Alvenaria 50 1800 Também é importante na escolha do material a ser utilizado, a facilidade de execução e os recursos disponíveis 3-Esforços atuantes a)-Tração b)-Compressão c)-Flexão d)-Torção e)-Flambagem f)-Cisalhamento 4- Estruturas de alvenaria As alvenarias são os elementos estruturais mais antigos. O seu uso ainda é bastante comum, principalmente onde a mão de obra é de baixo custo.
  38. 38. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 37 Sua execução e a matéria prima utilizada (cerâmica, pedras naturais e blocos de concreto) são de fácil obtenção. O seu uso principal é na confecção de paredes portantes (que resistem pesos) ou paredes divisórias.Podendo substituir, dependendo do projeto arquitetônico, vigas e pilares, reduzindo custos. Quando confeccionadas com tijolos cerâmicos comuns a resistência e confiabilidade destes limitam a sua utilização. Porem com o uso de blocos cerâmicos ou de concreto, confeccionados com controle de qualidade , com a utilização de (grautes) e com a introdução de armaduras nos vazios grauteados, pode se obter alvenarias com grande capacidade de suporte, permitindo a execução de edifícios de quinze pavimentos ou mais. Para viabilizar economicamente o uso das alvenarías como opção estrutural, há necessidade de projetos que contemplem o uso dos blocos de forma racional, projetando compartimentos e vãos de aberturas com dimensões proporcionais as dimensões dos blocos a serem utilizados (paginação) e aproveitar os vazios para inserir as tubulações de água esgotos e eletrodutos, reduzindo a mão de obra e as quebras e desperdícios. 5- Estruturas de madeira As estruturas de madeira estão sendo cada vez menos sendo utilizadas nas estruturas em função do impacto ecológico causado pela sua extração. É um material bastante eficiente na relação resistência / peso. Com o desenvolvimento de técnicas de utilização de madeiras de reflorestamento na confecção de produtos utilizáveis em estrutura, provavelmente a madeira seja o material estrutural que menos danos causa à natureza, naturalmente limitada à sua resistência. 6- Estruturas Metálicas As estruturas metálicas históricamente foram utilizadas principalmente em grandes estruturas. No Brasil a produção de aço, iniciou por volta de 1940 com a inauguração da Companhia Siderúrgica Nacional ( CSN ). Até então, as estruturas existentes eram exclusivamente importadas, e a partir daí o seu uso foi gradativamente aumentando. Porem apenas recentemente, as siderúrgicas nacionais se interessaram pelo pequeno consumidor , se dando conta que apesar de pequeno, é muito numeroso gerando um consumo muito grande de produtos siderúrgicos. Em função da origem em produtos importados e também, com interesse em exportação, os materiais aquí produzidos tem dimensões e características técnicas similares aos produtos de outros países. Um obstáculo à utilização de estruturas metálicas é a cultura dos profissionais da Construção Civil de não incluír o aço nas possíveis alternativas de soluções estruturais. Com razão, entendem que os profissionais com experiência na execução destas estruturas, normalmente atuam em centros com indústria mecânica desenvolvida.
  39. 39. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 38 Nos locais onde não há atividade significativa nesta área, é necessário um investimento em treinamento de pessoal, que as empresas não querem ou não podem financiar. Visando atingir estes consumidores, a indústria siderúrgica passou a fornecer produtos pré fabricados tais como telas para utilização em armaduras de lajes, armaduras padronizadas para vigas e pilares, armaduras para confecção de sapatas, treliças para fabricação de pré lajes e execução de estruturas de sustentação para coberturas com telhas cerâmicas. A partir desta iniciativa, o consumo destes produtos está sendo implementado pela divulgação que tem utilizado meios de comunicação de alcance popular tais como a televisão e o rádio e o patrocínio de eventos populares. Mais recentemente estão sendo oferecidas aos consumidores inclusive, casas populares com estrutura metálica (steel frame). As estruturas metálicas de uso mais comum são as denominadas "treliças" constituídas de barras que se interligam em pontos denominados "nós" . A principal característica deste tipo de estrutura é que as cargas a serem sustentadas se aplicam diretamente nos "nós" gerando esforços de tração ou compressão aos quais as estruturas tem maios resistência. As barras metálicas utilizadas nas estruturas têm perfís com dimensões padronizadas sendo produzidos através de laminação (ferro no estado líquido colocado em formas) ou constituído por chapas planas dobradas. Estes últimos são barras mais leves e de menor custo porém geram mais mão de obra para cortar e emendar (solda ou parafusos) com menor resistência que os laminados. Dependendo dos pesos a serem sustentados é que se faz a escolha da opção mais adequada. 7- Estruturas de concreto O concreto é um material que se caracteriza por ter uma grande resistência a compressão e não ter resistência a tração. Por este motivo é necessária a inclusão de barras metálicas para que, com atuação solidária com o concreto através da aderência entre ambos, os alongamentos possam ser evitados ou limitados. Como falamos sobre estruturas de concreto, revisamos um pouco sobre CONCRETO e suas especificações, as quais vimos em Tecnologias dos materiais. Os 10 passos na execução do concreto 1 – o calculista projeta a estrutura e especifica a resistência à compressão necessária e o módulo de elasticidade. Em função da concepção estrutural, calcula os esforços solicitantes, dimensiona e detalha as peças estruturais. A Curva de Gauss mostra as resistências obtidas em função do desvio-padrão da concreteira 2 -O laboratório de controle tecnológico realiza uma dosagem experimental até chegar ao traço ideal. Nessa dosagem, são definidas a vida útil do concreto, coesão, permeabilidade, homogeneidade e outros aspectos que se julgarem necessários. Os parâmetros são modificados a partir da relação água/cimento, definição do tipo de agregado, cimento, adições e aditivos. 3 - A usina de concreto realiza um rigoroso controle dos agregados e do cimento. Mistura os elementos em silos e carrega a betoneira com o concreto definido em contrato.
  40. 40. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 39 4 - A concreteira molda corpos-de-prova para controle de produção. É necessário para garantir a qualidade das propriedades exigidas pelo cliente. 5 - A betoneira sai da concreteira chega na obra e o responsável pela central de concreto ajusta a água de amassamento perdida por evaporação durante o trajeto. O concreto deve ser entregue no slump determinado. 6 - Para a aceitação do concreto, o cliente molda corpos-de-prova para controle de recebimento. 7 - A concretagem é realizada, nesse caso, pelo método de bombeamento. Lançamento, adensamento e cura devem ser bem executados para garantir um concreto de boa qualidade. 8 - Os corpos-de-prova moldados pelo cliente são levados a um laboratório tecnológico independente para serem rompidos. São armazenados em câmaras úmidas até serem ensaiados em diferentes idades. 9 - O laboratório rompe os corpos-de-prova nos dias determinados e avalia se a resistência está de acordo com o contrato. 10 - Caso os resultados sejam inferiores ao esperado, o calculista deve avaliar a estrutura e, se for o caso, retirar testemunhos para um exame mais apurado. Em casos extremos, o reforço estrutural ou a demolição parcial é a saída para evitar imprevistos. Diversos detalhes construtivos e especificações de projeto são observados visando garantir a atuação solidária armadura x concreto. (ganchos, ancoragem reta, etc.) Grande parte das estruturas usuais na construção civil estão sujeitas a esforços de tração, flexão e flambagem que causam alongamentos. Portanto é de fundamental importância que sejam utilizadas armaduras, principalmente nas regiões onde estes alongamentos possam ocorrer. Convenciona-se denominar de armadura positiva àquela localizada na parte inferior da estrutura , e de armadura negativa a localizada na face superior da estrutura. O concreto armado pode ser executado "in loco" ou ser pré-moldado. Entende-se por pré-moldadas, as estruturas executadas fora de seu local definitivo de atuação. Quando executado na sua localização definitiva, é necessário não só a execução de formas como também a utilização de escoramentos. Quando pré-moldado é necessária a utilização de equipamentos para transportá-lo ao local definitivo. Atualmente com o desenvolvimento da construção industrializada há uma tendência de se utilizar peças pré-moldadas que reduzem os custos com mão de obra, agilizam os serviços e permitem adotar processos repetitivos que melhoram a qualidade e produtividade. Com os pré-moldados , são instalados no canteiro de obra ou fora dele, linhas de produção em série que permitem a concentração de equipamentos e outros recursos melhorando a qualidade e aumentando a produção. É importante que se verifique em cada caso, a viabilidade de executar elementos pré-moldados.
  41. 41. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 40 Os projetos devem ser feitos de maneira a tirar vantagem dos sistemas industrializados utilizando dimensões repetitivas, modulando os elementos. Para a utilização deste sistema, é necessário que os clientes sejam conscientizados que pré-moldados geram juntas . Os profissionais envolvidos precisam saber que esta técnica exige precisão dimensional, para não correr o risco de necessitar adaptações em obra que acarretará na perda das vantagens do processo. Verificaremos alguns sistemas estruturais em concreto armado, mais aplicados nas construções, principalmente no Brasil, Alvenaria Estrutural e Estrutura Convencional. 8- DEFINIÇÃO DAS ESTRUTURAS A concepção estrutural não é um problema trivial. Na realidade, a concepção estrutural apresenta um grande número de variáveis e uma multiplicidade de soluções possíveis. De posse do projeto arquitetônico, em geral se faz um estudo de soluções estruturais, que serão analisadas por uma equipe multidisciplinar. O arquiteto apresentará restrições para manter a funcionalidade e a estética do projeto, o engenheiro de instalações posicionará as tubulações, o construtor indicará os recursos técnicos disponíveis para a construção e o incorporador estabelecerá a viabilidade financeira do investimento. Esses diversos fatores irão balizar o engenheiro de estruturas, na elaboração do projeto estrutural definitivo. Essa fase, de suma importância, surgiu recentemente com a introdução dos conceitos de qualidade total, denominada compatibilização de projetos. Segundo a Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (ABECE), algumas reuniões entre o arquiteto e o engenheiro calculista trazem benefícios imensos, pois é através dessa interação que algumas dificuldades, normalmente encontradas entre a arquitetura e a estrutura, podem ser rapidamente solucionadas, gerando economia e ótimos resultados para toda a construção. 8.1 - ESTRUTURA CONVENCIONAL Entende-se como estrutura convencional aquela em que as lajes se apoiam em vigas (tipo laje-viga-pilar), sendo que os vãos são preenchidos com tijolos de barro, blocos cerâmicos, blocos de concreto, chapas acartonadas dry wall, etc, pois possuem para função apenas de vedação, e não interferem na estrutura da construção. Neste caso, o peso da construção é distribuído nos pilares, vigas, lajes e fundações e, por isso, as paredes são conhecidas como “não-portantes”. Entre as vantagens da estrutura convencional esta a possibilidade de criação de um projeto mais arrojado e a utilização de portas e janelas fora das medidas padronizadas. Apesar de ser mais caro que a alvenaria estrutural, é possível realizar qualquer tipo de reforma. Para a construção de elementos como pilares e vigas são usados aço estrutural e formas de madeira. Depois da construção das paredes, é preciso “rasgá-las” para embutir as instalações hidráulicas e elétricas, ou em construções otimizadas as
  42. 42. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 41 previsoes dos pontos elétricos e hidráulicos permitem essa compatibilização sem rasgá-las. Em seguida, deve ser iniciada a etapa de revestimento, caracterizada pela aplicação do chapisco, massa grossa, massa fina e pintura. É importante lembrar que a estruturação segue alguns critérios, para residências térreas ou sobrados torna-se mais fácil a estruturação, em edifícios geralmente se inicia pela locação dos pilares no pavimento-tipo, que segue a seguinte ordem: pilares de canto, pilares nas áreas comuns a todos os pavimentos (região da escada e dos elevadores), pilares de extremidade (situados no contorno do pavimento) e finalmente pilares internos. Ao fazer a locação de pilares, o projetista já deve preocupar-se paralelamente se não estão interferindo na arquitetura dos outros pavimentos (garagem, mezanino etc), por exemplo, se permitem a realização de manobras e estacionamento dos carros ou se não afetam as áreas sociais. A colocação das vigas vai depender do tipo de laje que será adotada, já que as vigas delimitam o contorno das lajes. Devem-se colocar as vigas no alinhamento das alvenarias e começar definindo as vigas externas do pavimento. Além daquelas que ligam os pilares que constituem os pórticos, outras vigas podem ser necessárias, para dividir um painel de laje com grandes dimensões. Com o posicionamento das vigas as lajes ficam praticamente definidas, faltando apenas, caso existam, as lajes em balanço.
  43. 43. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 42 Podemos observar na figura acima os pontos marcados com um sinal gráfico na cor vermelha indicando os pontos de encontro de paredes, sendo estes locais os mais usuais para a locação de pilares. Esta talvez seja a alternativa mais usada para a locação preliminar de pilares 8.2 - ELEMENTOS DA ESTRUTURA CONVENCIONAL 8.2.1 -PILAR Um pilar é um elemento estrutural vertical usado normalmente para receber os esforços verticais de uma edificação e transferi-los para outros elementos, como as fundações. Costuma estar associado ao sistema laje-viga-pilar O pilar é a peça de mais responsabilidade da estrutura. Se uma viga ou uma laje sofre uma ruptura, em geral é possível recuperar a estrutura. Se a mesma coisa ocorre com um pilar, a recuperação é difícil. Usualmente, concretam-se primeiramente os pilares e posteriormente as vigas e lajes. A distribuição do carregamento nos pilares de um edifício ocorre conforme abaixo:
  44. 44. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 43 A princípio, seria interessante colocar pilares em todos os cruzamentos de vigas, o que faria com que as cargas percorressem o caminho mais curto entre o ponto de aplicação e a fundação. Entretanto, uma estrutura pode se tornar antieconômica e até mesmo, proibitiva sob o ponto de vista funcional, caso sejam projetados pilares muito próximos uns dos outros. Os pilares devem se localizar em pontos que não interfiram no conjunto arquitetônico e não comprometam a circulação de halls, salas, pilotis, garagens, etc. Armadura de pilares A ferragem é utilizada nos pilares para auxiliar o concreto a resistir aos esforços de compressão, flambagem e em alguns casos, flexão. É constituída por ferros longitudinais e estribos. Para os pilares submetidos a cargas centradas os estribos têm a função de armar a ferragem longitudinal e evitar a flambagem dessas barras. 8.2.2 - Vigas As vigas são os elementos da estrutura que recebem as reações das lajes, e eventualmente de outras vigas, e as transmitem para os pilares. São elementos geralmente horizontais, sujeitos a cargas transversais ao seu eixo longitudinal, trabalhando essencialmente à flexão.laje viga revestimento alvenaria parede de Laje, viga, revestimento alvenaria, parede de tijolo furado, enchimento com hidráulica ,instalação.
  45. 45. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 44 8.2.3 - Vigas embutidas na parede. As vigas numa estrutura de concreto armado podem ser revestidas ou aparentes. Para edifícios residenciais e comerciais, com freqüência opta-se por esconder a estrutura, ou seja, o revestimento cobre as vigas e pilares Nesses casos, a largura das vigas depende da espessura das paredes. • paredes externas com 25 cm ⇒ vigas com 20 cm • paredes externas com 15 cm ⇒ vigas com 12 cm • paredes internas com 15 cm ⇒ vigas com 10 a 12 cm Em geral, vigas aparentes em locais de mudança de ambiente não ferem a estética. Há alguns anos atrás, era comum projetar vigas em quase todas as posições de paredes, o que levava a um grande consumo de fôrmas. Atualmente, dado ao custo das fôrmas e à agilidade construtiva, é comum se considerar paredes descarregando seu peso próprio diretamente sobre lajes, o que conduz a estruturas menos recortadas, lajes maiores e menos vigas. As vigas não precisam descarregar diretamente sobre pilares, podendo existir apoio de viga sobre viga. A viga de maior altura, sendo a de menor vão, tem rigidez muito superior àquela de menor altura, de modo que a menor se apóia na maior, denominada viga principal. Um dos aspectos a ser levado em consideração para definir o afastamento entre dois pilares é a altura que a viga que se apóia neles vai assumir, tomando-se os devidos cuidados quanto à verificação da dimensão desses elementos sobre as aberturas em geral. A posição mais comum das vigas nas estruturas de concreto armado é sob as lajes. Todavia pode-se construir a viga sobre a laje ou com a laje passando por seu intermédio. Nesses casos têm-se as chamadas vigas invertidas ou semi-invertidas As vigas invertidas são utilizadas em situações nas quais se deseja que a viga não apareça na face inferior da laje, geralmente por questões de estética. As semi- invertidas são empregadas em situações nas quais o pé-direito ou as esquadrias limitem a altura útil da viga e o projeto estrutural exija uma viga alta. A limitação que a NBR 6118 impõe para as vigas é que a espessura da alma seja de pelo menos 8,0 cm seção retangular seção T seção I
  46. 46. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 45 8.2.4 - Vigas baldrame Na construção convencional de edifícios, ao nível dos blocos de fundação é executado um vigamento cuja função é dar suporte às paredes e ligar os pilares, travando a estrutura na horizontal. Essas vigas são denominadas cintas de fundação ou vigas baldrame. As cargas atuantes nas cintas de fundação são o peso próprio e carga de parede, se houver. As cintas são usadas entre pilares vizinhos, de modo contínuo ou não, e sempre que existir parede nesse nível. Para as cintas, são válidas as mesmas recomendações feitas para as vigas em geral, com a ressalva de que as cintas ficam "embutidas: no próprio solo de fundação. Em geral, o cintamento não recebe o carregamento de lajes. O contrapiso é executado diretamente sobre o terreno compactado. 8.3 -LAJES Uma laje é o elemento estrutural de uma edificação responsável por transmitir as ações que nela chegam para as vigas que a sustentam, e destas para os pilares. As lajes são elementos estruturais bidimensionais, caracterizadas por ter a espessura muito menor do que as outras duas dimensões. A distinção entre os diversos tipos de laje se faz basicamente em função do processo construtivo. Assim, nos próximos tópicos, citam-se alguns tipos distintos de laje usualmente empregados e suas particularidades. LAJES MACIÇAS DE CONCRETO ARMADO 1.1- Lajes simples e retas 1.2- Lajes cogumelos - que se apóiam diretamente em pilares, com ou sem capitéis 1.3- Lajes mistas 1.4- Lajes nervuradas (caixão perdido) 1.5- Lajes duplas - grelhas 1.6- Lajes de fundação – radiers Lajes de vigotas, pré-fabricadas ou pré-moldadas
  47. 47. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 46 2.1- Treliçada para fôrro ou piso - com lajotas cerâmicas ou poliestireno EPS (isopor) 2.2- Laje PI 2.3- Lajes alveolares - geralmente protendidas 2.4- Placas especiais sob encomenda 2.5- Placas leves: mica, argila expandida, concreto celular auto-clavado, etc. 8.3.1 -LAJES MACIÇAS A laje maciça não pode vencer grandes vãos, devido ao seu peso próprio. É pratica usual adotar-se como vão médio econômico das lajes um valor entre 3,5m e 5m. Nas lajes maciças devem ser respeitados os seguintes limites mínimos para a espessura, de acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2003): a) 5 cm para lajes de cobertura; b) 7 cm para lajes de piso; c) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; d) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN. 8.3.2 -LAJES NERVURADAS As lajes nervuradas são por definição um conjunto de nervuras solidarizadas por uma mesa de concreto. O fato de as armaduras serem responsáveis pelos esforços resistentes de tração permite que a zona tracionada seja demarcada em forma de nervuras, não comprometendo a zona comprimida, que será resistida pela mesa de concreto. Segundo a NBR 6118, “são as lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja zona de tração é constituída por nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte.” A vantagem principal desta utilização é a redução do peso próprio da estrutura, já que o volume de concreto diminui, e ainda há um aumento na inércia, já que a laje tem sua altura aumentada. Para a execução destas nervuras pode-se utilizar material inerte como forma perdida ou pode-se utilizar forma reaproveitável, na forma de caixotes. Tijolo cerâmico, bloco de cimento e bloco de EPS (isopor) são os mais utilizados como materiais inertes e os caixotes na sua maioria são feitos de propileno ou de metal. A prática usual consiste em fazer painéis com vãos maiores que os das lajes maciças, apoiados em vigas mais rígidas que as nervuras.
  48. 48. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 47 A NBR 6118 apresenta diversas prescrições com relação aos procedimentos de cálculo e às dimensões a serem respeitadas para as lajes nervuradas. Com relação às dimensões, podem ser destacadas as seguintes: Embora a norma de projeto atual não estabeleça um limite para a distância livre entre as nervuras (a), convém não projetar nervuras excessivamente espaçadas. Para se ter uma idéia, a versão anterior da NBR 6118 (1978) prescrevia que a distância livre entre as nervuras (a) não deveria ultrapassar 100cm. Por outro lado, vale destacar que distâncias entre eixos de nervuras compreendidas entre 65 e 110cm são mais usuais. 8.3.3 -LAJES PRÉ-FABRICADAS As lajes pré-fabricadas surgem como um passo decisivo na industrialização do processo da construção civil. A pré-fabricação é um método industrial de construção no qual os elementos fabricados em série, por sistemas de produção em massa, são posteriormente montados em obra, tendo como principais vantagens a redução do tempo de construção, do peso da estrutura e, conseqüentemente, do custo final da obra. Pode-se ainda salientar como grande vantagem a ausência de formas para as lajes. Vários tipos de lajes pré- moldadas são oferecidas no mercado. Destacam-se entre elas a laje , a laje alveolar, a laje com vigotas pré-moldadas (também chamadas de lajes tipo trilho e a laje treliçada
  49. 49. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 48 8.3.4 - Seções transversais de lajes pré-moldadas Essas lajes são formadas por elementos pré-moldados (vigota-trilho ou treliça), por lajotas (normalmente cerâmicas) e pelo capeamento de concreto moldado no local. A armadura do elemento tipo trilho é formada por barras longitudinais retas colocadas na parte inferior do mesmo. A armadura do elemento tipo treliça é uma treliça espacial de aço composta por três banzos paralelos e diagonais laterais de forma senoidal, soldadas aos banzos por processo eletrônico. Os elementos pré-moldados, nas fases de montagem e concretagem, são os elementos resistentes do sistema, e têm a capacidade de suportar, além de seu peso próprio, a ação das lajotas do concreto da capa e de suportar uma pequena carga acidental (um homem se locomovendo) para um vão de até 1,5m. Dessa maneira, o escoramento necessário para executar uma laje desse tipo não requer um grande número de pontaletes ou escoras. Além disso, para executar a concretagem da capa não é necessário o uso de fôrmas, como é o caso das lajes maciças de concreto, pois o elemento pré-moldado e a lajota fazem esse papel. Essa é a principal vantagem desse tipo de laje: não se gasta fôrma e é necessário pouco escoramento. Como principais desvantagens podem ser destacados a dificuldade na execução das instalações prediais e os valores dos deslocamentos transversais, bem maiores que os apresentados pelas lajes maciças. Também são utilizados, como alternativa às lajotas cerâmicas, outros elementos de enchimento, como blocos de concreto, de isopor EPS (poliestireno expandido), de concreto airado, etc, permitindo um número menor de vigotas. Execução de lajes treliçadas 8.3.5 - ESTRUTURA COM LAJES SEM VIGAS Esse tipo de sistema estrutural apresenta uma versatilidade muito grande à concepção arquitetônica, já que a ausência de vigas propicia uma liberdade maior a mudanças no “layout”dos pavimentos. As lajes cogumelo (figura 6c) são lajes apoiadas diretamente em pilares, com capitéis, enquanto lajes lisas (figura 6b) são as apoiadas nos pilares sem capitéis. O capitel é um engrossamento da seção transversal do pilar, próximo à ligação com a laje, cuja finalidade é diminuir as tensões de cisalhamento que aparecem nesse tipo de ligação. Essas tensões de cisalhamento estão associadas a uma forma de ruína possível em ligações laje-pilar em sistemas de piso sem vigas: a punção.
  50. 50. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 49 Estrutura convencional (com vigas) e estrutura com laje sem vigas Nas primeiras lajes sem vigas era comum o uso de capitéis, visando ao enrijecimento da ligação laje-pilar, mas isto prejudicava uma das suas principais vantagens, que é a ausência de recortes na forma do pavimento. Com o desenvolvimento do sistema, abandonou-se o uso de capitéis na maioria dos casos e passou-se a fazer uma criteriosa verificação da punção. As lajes lisas podem ser maciças ou nervuradas; caso sejam nervuradas a região em torno do pilar será maciça (capitel embutido). Algumas das principais vantagens do sistema de lajes sem vigas mencionadas são: maior simplicidade na execução das fôrmas, devido ao fato de existirem recortes apenas na ligação com os pilares, e também na montagem das armaduras, possibilitando o emprego de telas pré-fabricadas; maior facilidade no lançamento, adensamento e desforma do concreto; a não existência de vigas ocasiona um menor número de recortes, diminuindo, assim, o número de regiões onde é comum aparecerem falhas (vazios, ninhos, bicheiras), devidas à dificuldade de acesso do vibrador; redução do tempo nas tarefas de execução de fôrmas, de armaduras e de concretagem; a inexistência de vigas propicia boas condições de adaptação da obra a diferentes finalidades durante sua vida útil, uma vez que as divisórias não estão mais condicionadas à rígida localização das vigas do piso e das do teto; As principais desvantagens das lajes sem vigas do ponto de vista estrutural são: pequena rigidez das estruturas às ações laterais, quando comparadas com estruturas convencionais; puncionamento das lajes pelos pilares e, por fim, os grandes deslocamentos transversais que ocorrem principalmente nas bordas livres e que podem chegar a atingir um estado limite de utilização. Observa-se ainda que o consumo de aço e de concreto referente a esse sistema estrutural é ligeiramente superior ao obtido com a adoção de uma estrutura convencional. Recentemente, o emprego desse sistema com a utilização de protensão com cordoalhas engraxadas têm se mostrado bastante vantajoso, em particular para o melhor comportamento estrutural frente à fissuração e a deslocabilidade.
  51. 51. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 50 Edifício com estrutura de lajes lisas sem vigas. Lajes de dimensões muito reduzidas conduzem a um maior consumo de fôrmas. Portanto, na medida do possível, procura-se projetar lajes com área não inferior a 6,0 m2. Por outro lado, lajes que ultrapassem a dimensão de 6,0 m na menor dimensão, podem se tornar anti-econômicas e exigirem um aumento considerável da espessura para atenderem os critérios de deformação. A espessura econômica para lajes está associada ao tamanho dos vãos. Os vãos econômicos para lajes maciças de concreto armado ficam em torno de 4,0 m, resultando áreas de 15 a 20 m2. As ações usualmente atuantes nas lajes são as seguintes: • peso próprio; • peso de revestimento (pavimento: granito, tábua corrida; revestimento da face inferior); • impermeabilização / isolamento; • sobrecargas de utilização (NBR 6120); • coberturas. Nas áreas destinadas a sanitários e áreas de serviço, era comum se projetar lajes rebaixadas, sobre as quais eram colocadas as instalações sanitárias. Já há algum tempo tem-se preferido projetar a laje dessas áreas nivelada com as demais, colocando-se a tubulação na sua face inferior, escondida por um forro falso, que permite o acesso às instalações no caso de eventuais problemas, sem grandes transtornos. Vigas invertidas São vigas executadas sobre as lajes, por razões estéticas. Suas dimensões são determinadas pelos mesmos critérios que as vigas normais (comuns) Armadura em vigas 1) ferros longitudinais 2) estribos 3) ferros dobrados 4) armadura de distribuição 5) armadura para torção 6) armadura de pele A ferragem helicoidal seria a ideal para absorver torção. Se executam ferros longitudinais e estribos para simplificar a mão-de-obra de execução das ferragens. Armadura de pele
  52. 52. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 51 É uma ferragem localizada nas faces laterais nas vigas com mais de 70 cm de altura, com o objetivo de evitar fissuras. É construída normalmente de ferros de pequenos diâmetros, espaçados em torno de 20 cm. Mísulas São aumentos nas alturas das vigas próximas aos apoios para resistir os esforços cortantes. 8.4 -Escadas São elementos estruturais utilizados para permitir o acesso à pisos em desnível. Tipo : 1. Apoios laterais 2. Apoios nas extremidades 3. Engastadas em vigas 4. Apoiadas em vigas 8.5 -Marquises, Sacadas e Beirais São estruturas que se caracterizam por possuir lajes em balanço, ou seja, engastadas em uma extremidade e tendo a outra livre. → Cuidados que devem haver com a marquise na execução: Executar a concretagem com maiores cuidados com relação a impermeabilidade; Menor fator água cimento Concretagem Maior adensamento Maior cuidado na cura Utilização de camada impermeabilizante e revisão periódica da impermeabilidade. 8.6 - Reservatórios São executados em concreto armado quando o seu volume viabilizar a sua execução, pois é possível utilizar reservatórios pré-moldados fabricados com fibro- cimento ou fibras plásticas. Em alguns casos são executados com chapas metálicas, porém o custo de manutenção é bastante alto. Reservatório – Superior Inferior OBS: A madeira utilizada para confeccionar a laje superior de um reservatório deve ter pequenas dimensões para possibilitar a retirada após a cura do concreto. 8.6 -Estruturas Membrana 8.6.1 -A tecnologia das estruturas de membrana As estruturas de membrana, usualmente denominadas tenso estruturas, são empregadas em coberturas de centros esportivos, áreas comerciais e construções industriais ou agroindustriais. A abertura do mercado brasileiro para os competidores internacionais mostrou a necessidade de o País buscar a competitividade de suas atividades econômicas. Esse contexto exige a permanente
  53. 53. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 52 realização de obras civis, seja para a estruturação física do País, seja para a construção e modernização das instalações das empresas. Porém, essas obras públicas ou privadas, precisam ser realizadas de forma racional para não onerarem o custo da atividade social ou empresarial. Nesse sentido, é importante dar atenção especial às estruturas empregadas em coberturas, seja na construção de estádios e ginásios, seja na construção de galpões fabris e de depósitos, entre outras. Com relação às estruturas empregadas em coberturas, as tenso estruturas podem ser uma solução economicamente viável devido às características da membrana, as quais possibilitam a utilização de pré-fabricação, de iluminação natural e de formas esteticamente agradáveis. Todavia, as estruturas de membrana ainda são pouco conhecidas e empregadas no Brasil. Daí surge a necessidade do desenvolvimento da tecnologia utilizada no sistema construtivo, no processo de projetar e nos métodos de análise das estruturas de membrana. 8.6.2 - Sistema construtivo As estruturas de membrana empregadas em coberturas são sistemas construtivos formados principalmente pela membrana estrutural, a qual ainda tem a função de vedar. As membranas estruturais são folhas flexíveis que resistem às ações devido à sua forma, às suas características físicas e ao seu pré-tracionamento. A forma da superfície é definida por uma configuração possível de equilíbrio. Suas características físicas definem a sua resistência à tração, limitando os níveis de tensão que podem ser atingidos. O pré-tracionamento é necessário para assegurar que a membrana esteja sempre submetida a esforços de tração. É importante ressaltar que o pré-tracionamento da membrana pode ser basicamente alcançado através do seu estiramento por meio de cabos que compõem o sistema estrutural de suporte, ou através da atuação da pressão de gases. Quando o pré-tracionamento é alcançado pela pressão de gases, essas estruturas são chamadas de estruturas pneumáticas. No primeiro caso – quando o pré-tracionamento é alcançado pelo estiramento da membrana por meio de cabos tensores, geralmente situados no contorno da membrana – as estruturas são chamadas de estruturas de membrana protendida por cabos. Cabe acrescentar que a membrana pode ser protendida, ainda, pela ação conjunta da pressão interna e do estiramento de cabos tensores.
  54. 54. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 53 A construção dessas estruturas é relativamente simples, sendo necessário o mesmo nível de cuidado e de controle dispensado às construções convencionais. Os principais aspectos da construção estão ligados à confecção da membrana, à ancoragem, ao transporte, à montagem e, para o caso das estruturas pneumáticas, ao sistema de bombeamento de ar e ao sistema de acesso. 9.0 - REPRESENTACAO: ESTRUTURAS DE CONCRETO Os desenhos devem permitir um perfeito conhecimento da forma e dimensões de todos os elementos da estrutura. Envolvem plantas, cortes, elevações e detalhes dos elementos estruturais. São usualmente feitos na escala 1:50 ou 1:100, detalhes de blocos, vigas e demais 1:20, 1:25, e ou 1:50 desde que não haja prejuízo da clareza do desenho. Verificaremos alguns exemplos e modelos de desenho estrutural. BASICAMENTE REPRESENTAMOS UM PROJETO ESTRUTURAL DE ALVENARIA CONVENCIONAL, SEGUINDO A SEGUINTE ESQUEMATIZACAO: 1-PLANTA LOCACAO DOS EIXOS / TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS 2- PLANTA LOCACAO DAS ESTACAS OU BROCAS 3- PLANTA DE FORMAS DA FUNDACAO / BLOCOS OU SAPATAS E OU VB 4- PLANTA LOCACAO DOS PILARES 5- PLANTA DE FORMAS DA COBERTURA/ VIGAS 6- PLANTA FORMAS DA LAJE 7- DETALHES DIVERSOS: BLOCOS/ PILARES/ VIGAS/ TABELAS DE ACO E CONCRETO A CADA PROJETO O NIVEL DE COMPLEXIDADE PODE AUMENTAR. FORMAS DA FUNDACAO
  55. 55. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 54 FORMAS DA LAJE Desenho de fôrmas da cobertura de um pavimento tipo de um edifício de concreto armado. INDICACAO DOS PANOS DA LAJE INDICA PILARES/ VIGAS/ CINTAS E LAJES
  56. 56. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 55 FORMAS DA COBERTURA/ COM VIGAS , PILARES E LAJE • A elevação compreende a projeção, em plano vertical, que passa imediatamente antes do conjunto a representar, sem corte de qualquer elemento. Designação das peças A designação das peças na planta de fôrmas é feita através de símbolos, seguidos do respectivo número de ordem. Os símbolos utilizados são: • Lajes L • Vigas V • Pilares P • Blocos B • Paredes PAR Para que um elemento estrutural possa ficar perfeitamente definido em um desenho de fôrmas, é necessário definir suas dimensões, locação e posição em relação a eixos, divisas, testadas ou linhas de referência relevantes. 9.1 - Recomendações gerais para o desenho de fôrmas Para confecção de desenhos de fôrmas devem ser observadas uma série recomendações de acordo com o tipo de elemento representado: 9.2 - Lajes A numeração das lajes deverá ser feita começando do canto superior esquerdo do desenho, prosseguindo-se para a direita, sempre em linhas sucessivas, de modo a facilitar a localização de cada laje. Ou seja, a numeração deverá ser feita de cima para baixo e da esquerda para a direita .As lajes simétricas podem ser identificadas pelo mesmo número. As espessuras das lajes devem ser indicadas em cada laje ou em nota à parte. Os rebaixos ou superelevações da face superior das lajes serão indicados pelo valor em centímetros, precedido do sinal (-) ou (+), utilizando-se uma simbologia apropriada 9.3 - Vigas
  57. 57. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 56 Para as vigas horizontais a numeração deverá ser feita a partir do canto superior esquerdo, prosseguindo-se por alinhamentos sucessivos até atingir o canto inferior direito. Para as vigas verticais, partindo-se do canto inferior esquerdo, para cima, por fileiras sucessivas, até atingir o canto superior direito. Numera-se primeiramente as vigas horizontais e depois as verticais Para as vigas cuja inclinação com a horizontal variar de 0 a 45o podem ser consideradas como dispostas horizontalmente. Cada vão das vigas contínuas será designado pelo número comum à viga, seguido de uma letra maiúscula. Junto da designação de cada viga deverão ser indicadas suas dimensões. Quando houver mísula, traça-se uma diagonal do retângulo representativo da mísula e hachura-se um dos triângulos resultantes, assinalando-se a variação numérica das dimensões (Figura 4.11). 9.4 - Pilares A numeração dos pilares deverá ser feita partindo-se do canto superior esquerdo, prosseguindo-se por alinhamentos sucessivos até atingir o canto inferior direito (Figura 4.7). As dimensões dos pilares deverão ser indicadas ao lado de cada pilar, acompanhadas de sua identificação. Na numeração dos pilares, normalmente não se utiliza a simetria transversal,para que possa ser mostrada através de uma tabela, sem a necessidade de modificar a planta de fôrmas do pavimento tipo. Para que se tenha uma perfeita definição dos pilares em um desenho de fôrmas é necessário se adotar uma convenção apropriada, indicando os elementos que nascem, passam ou morrem no nível detalhado (Figura 4.12) 9.5 - Sistema de cotagem De uma forma geral, as cotas de um desenho de fôrmas são calculadas a partir da planta de arquitetura, descontando-se 2,5cm de revestimento de cada face das paredes, mantendo-se a posição dos eixos das paredes. Na planta de fôrmas as cotas são dadas de eixo a eixo de pilares e complementadas por outras, de face a face de vigas. REPRESENTACAO DE UM PROJETO ESTRUTURAL PLANTA ARQUITETONICA/ ESQUEMATICA
  58. 58. TECNOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO Arq. Marcilene R. S. Iervolino __________________________________________________________________________________________ _ 57 PROJETO ESTRUTURAL/ ESQUEMATICO 10.0 - ALVENARIA ESTRUTURAL A Alvenaria Estrutural é um sistema construtivo racionalizado, no qual os elementos que desempenham a função estrutural são de alvenaria, projetados segundo modelos matemáticos pré-estabelecidos. No sistema convencional de construção, as paredes apenas fecham os vãos entre pilares e vigas, elementos encarregados de receber o peso da obra. Por outro lado, na COTAS

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