Solos e tipos de fundação
O solo é parte fundamental da estrutura, tendo em conta os diferentes tipos de solo, depende do tipo de fundação que se deve utilizar. E se o solo falhar, a estrutura, a casa ou o edifício também falharão.
Se o terreno fosse feito de pedras, você poderia começar a fazer as fundações sem problemas, pois esse solo é muito resistente, mas essa situação é muito rara, é preciso cavar até encontrar um solo adequado para a fundação. Os profissionais, neste caso, ao realizarem as escavações em diferentes tipos de altura, analisam em seu laboratório as características do tipo de solo de acordo com o seu nível, até chegar ao nível ou plano de fundação, que é o nível perfeito onde o solo resiste às cargas exigidas pela construção ou casa.
Nível ou plano de fundação: tipo de solo adequado para descarregar sobre ele a força da estrutura.
Estes dados são obtidos através de um laudo geotécnico que nos permite saber a que profundidade se encontra o plano de fundação e qual será a tensão admissível que o terreno terá, ou seja, qual o peso da estrutura que aquele solo irá suportar, se esta tensão for ultrapassada pode provocar uma ruptura no solo provocando o colapso da estrutura.
Outra informação que o estudo do solo permite saber é a presença de camadas, ou seja, lençóis freáticos devido à presença de chuvas.
São aquelas que assentam nas camadas superficiais ou rasas do solo, porque têm capacidade de suporte suficiente ou porque são construções de importância secundária e relativamente leves. Neste tipo de fundação a carga é distribuída sobre um plano de apoio horizontal.
Em estruturas importantes, como pontes, as fundações, mesmo as superficiais, são apoiadas com profundidade suficiente para garantir que não ocorra deterioração. As fundações de superfície são classificadas como:
Em solos coesos onde a vala pode ser feita com faces verticais e sem deslizamentos, a fundação de concreto ciclópico é simples e econômica. O procedimento para a sua construção consiste em preencher a vala com pedras de diferentes tamanhos e ao mesmo tempo despejar a mistura de concreto na proporção de 1:3:5, tentando misturar perfeitamente o concreto com as pedras, de forma que se evite a continuidade nas suas juntas. O concreto ciclópico é feito adicionando mais ou menores pedras à medida que é concretado para economizar material. Usando este sistema, podem ser utilizadas pedras menores do que nas fundações de alvenaria de concreto. A técnica do concreto ciclópico consiste em lançar pedras do ponto mais alto da vala sobre a massa de concreto, que será depositada na fundação.
Precauções:
As sapatas isoladas são um tipo de fundação superficial que serve de base para elementos estruturais específicos, como pilares; para que esta sapata expanda a superfície de apoio até que o solo suporte sem problemas a carga que lhe é transmitida. O termo sapata isolada ocorre porque é usado para apoiar uma única coluna, daí o nome isolado. É o tipo de sapata mais simples, embora quando o momento fletor na base do pilar seja excessivo, não é adequado e em vez disso devem ser utilizadas sapatas combinadas ou sapatas em faixa nas quais repousam mais de um pilar. A sapata isolada não necessita de ser unida porque por estar embutida no solo não é afetada pelas alterações térmicas, embora em estruturas seja normal e aconselhável colocar uma junta aproximadamente a cada 30 m. Nestes casos a sapata é calculada como se apenas um único pilar repousasse sobre ela. Uma variante da sapata isolada surge em edifícios com junta de dilatação e neste caso é denominada “sapata sob pilar em junta de escala”.
No cálculo das pressões exercidas pela sapata, além do peso do edifício e das sobrecargas, deve ser tido em conta o peso da própria sapata e da terra apoiada nos seus lances; estas duas últimas cargas têm um efeito desfavorável no que diz respeito à subsidência. Por outro lado, no cálculo de tombamento, onde o peso próprio da sapata e o terreno sobre ela têm um efeito favorável. As seguintes fórmulas podem ser usadas para calcular a pressão de subsidência para pequenas excentricidades (, onde é a carga vertical no solo e é o momento fletor máximo):
onde A é a área da sapata isolada e P seu peso. Para construir uma base isolada, as fundações e estruturas dos edifícios situados em terrenos de natureza heterogénea, ou com descontinuidades, devem ser independentes para que as diferentes partes do edifício tenham fundações estáveis. É aconselhável que as instalações do edifício estejam no plano das fundações, sem cortes de sapatas ou contraventamentos. Para todos os tipos de sapatas, o plano de apoio deve estar embutido 1 dm na camada de solo.
A profundidade do plano de apoio é definida com base no laudo geotécnico, sem alterar o comportamento do terreno sob a fundação, por variações do lençol freático ou por possíveis riscos por geadas. É aconselhável atingir uma profundidade mínima abaixo do nível da superfície de 50 ou 80 cm nas áreas afetadas por estas variáveis. Caso o edifício possua junta estrutural com apoio duplicado (dois pilares), é feita uma sapata única para os dois apoios. É aconselhável utilizar concreto de consistência plástica, com agregados com tamanho em torno de 40 mm. Durante a execução, e antes da concretagem, colocar no fundo uma camada de concreto magro com aproximadamente 10 cm de espessura (concreto de limpeza), antes de colocar a armadura. As fundações são de concreto.
As sapatas de tira são usadas para fundar paredes estruturais ou fileiras de pilares. Estruturalmente, funcionam como uma viga flutuante) que recebe cargas lineares ou pontuais separadas.
São fundações de grande comprimento em relação à sua seção transversal. As sapatas em faixa são indicadas como a fundação de um elemento estrutural longitudinalmente contínuo, como uma parede, na qual se pretende assentar o solo. Este tipo de fundação também atua como “contraventamento”, pode reduzir a pressão sobre o solo e colmatar defeitos e heterogeneidades no solo. Outro caso em que são úteis é quando seriam necessárias muitas sapatas isoladas e próximas umas das outras, facilitando a realização de uma sapata contínua.
As sapatas de tira são normalmente aplicadas nas paredes. Podem ter seção retangular, escalonada ou cônicamente estreitada. Suas dimensões estão relacionadas à carga que devem suportar, à resistência à compressão do material e à pressão admissível no solo. Por praticidade, adota-se uma altura mínima para fundações de concreto de aproximadamente 3 dm. Se as alturas forem maiores, recebem uma forma escalonada levando em consideração o ângulo de distribuição da pressão.
Caso a terra tenda a desmoronar ou a fundação deva ser escalonada, serão utilizadas cofragens. Se as fundações forem de concreto compactado, podem ser concretadas sem necessidade.
Caso a obra de fundação deva ser interrompida, recomenda-se cortar a junta vertical em degraus para conseguir uma ligação correta com o troço seguinte. Da mesma forma, colocar alguns ferros de reforço reforçará esta união.
Sapatas Listradas são, segundo o Código Técnico de Edificação (CTE), aquelas sapatas que incluem mais de três pilares. Ele as considera diferentes das sapatas combinadas, que são aquelas que sustentam dois pilares. Esta distinção é objeto de debate, uma vez que uma base combinada pode suportar perfeitamente quatro colunas.
Uma sapata combinada é um elemento que serve de base para duas ou mais colunas. Em princípio, as sapatas isoladas aproveitam o facto de diferentes pilares terem diferentes momentos fletores. Se estes forem combinados num único elemento de fundação, o resultado pode ser um elemento mais estabilizado sujeito a um menor momento resultante.
Uma laje de fundação é uma placa flutuante apoiada diretamente no solo. Como laje, está sujeita principalmente a forças de flexão. A espessura da laje será proporcional aos momentos fletores atuantes sobre ela. A relação entre a espessura da laje, os momentos fletores da placa, as cargas externas e as propriedades elásticas do concreto da laje é dada pela seguinte expressão:.
Onde:.
As estacas de fundação ou também conhecidas como estacas são elementos estruturais correspondentes à fundação, estes consistem em três partes fundamentais, a cabeça que é aquela que abre o caminho para o apoio da laje de construção, a outra parte é o cilindro ou estaca e este é enterrado no solo, o comprimento destes depende de cada projeto mas devem tocar solo rochoso para que não sofram deslocamentos em seus diferentes eixos. Esses elementos estruturais também devem possuir contravigas ou vigas de fundação, são eles que conectam todo o conjunto dos cabeçotes e conferem rigidez ao sistema estrutural, são vitais porque ajudam a mitigar o movimento que pode ser causado dentro das fundações devido à alteração do solo. Este sistema de fundação é composto principalmente por dois materiais, concreto e aço.