Fundações Parte 2: Construções de Grande Porte

Dando continuidade à matéria da semana passada, iremos falar sobre fundações para construções de grande porte, como por exemplo prédios, pontes, viadutos, barragens...

Uma forma de fundação para este tipo de construção é a Estaca. Estacas são estruturas esbeltas assentadas sob a edificação por meio de escavação, vibração ou percussão, com o intuito de promover a sua sustentação no ambiente. A carga é transmitida da estaca para o solo por suas superfícies (tanto a lateral como a da base). Podem ser utilizadas em vários tipos de solo, desde que haja previsão e planejamento. Confira alguns métodos utilizados para a implantação de uma estaca como parte da fundação:

Vibração: 

A estaca pronta (ou um molde) é inserida no terreno com o uso de equipamentos vibratórios. Para o uso deste meio é necessário checar previamente os danos que eventualmente causará ao entorno (como construções vizinhas e ruas).

Prensagem:

A introdução do corpo no solo acontece empregando-se um macaco hidráulico. Este método não produz vibrações, mas não é eficaz para introduzir grandes estacas ou trabalhar em solo muito rígido. 

Percussão:

Na percussão, o serviço de inserção é feito por marteladas, por um peso em queda livre, explosão ou ar-comprimido. Neste caso existe grande presença de ruídos e vibração.

Esquema de funcionamento de um bate-estaca

Pilão

Hélice Contínua:

Este método representa uma ferramenta em grande uso atualmente. Consiste no uso de um trado helicoidal contínuo. Este equipamento perfura o solo sem permitir que haja desconfinamento, e ao atingir a profundidade prevista em projeto a hélice é cuidadosamente retirada. Enquanto o trado sobe, injeta-se o concreto por um tubo no eixo central da hélice. A armação pode ser espetada por meio de percussão ou de vibração.

Hélice Contínua em funcionamento

Esquema de funcionamento

Strauss:

Nesta forma, o solo é perfurado para a injeção de concreto ou para a inserção da estaca pronta. A escavação neste caso é mecânica e feita por um balde sonda ou uma piteira, ambos trabalham em queda livre e são suspensos por um cabo no centro de um tripé. Também causa vibração no ambiente e ruído.

Representação da ação do Strauss

Strauss em funcionamento

Franki:

Este tipo de estaca é também constituída por um tripé e peso em queda livre. Consiste em cravar uma fôrma de aço no solo, este corpo é ôco e apresenta uma bucha de fechamento na extremidade inferior. Após atingida a profundidade prevista em projeto, a fôrma é levantada, expulsa-se a bucha por golpes do peso e então é realizada a concretagem. Logo após é retirado o tubo de aço. Este método gera grandes vibrações e ruídos.

Franki em funcionamento

Geralmente não é usado tipos diferentes de fundações em uma obra, mas há casos em que temos recorrer a essa solução mista.

Em construções de grande porte pode-se usar tubulão, fundações profundas, normalmente verticais, que transmitem a carga ao solo. Existem dois tipos:

Tubulão a céu aberto: Quando o solo esta localizado acima do lençol freático (nível d'água) ou abaixo (se for possível o bombeamento sem risco de desabamento do fuste - corpo cilíndrico do tubulão) e permitem escavação sem revestimento, o tubulão a céu aberto é o recomendado. Tem fundação profunda e é cilíndrico. Em certa etapa de sua execução, é necessária a descida de um operário para o alargamento da área da base do tubulão. Nas suas características gerais, o tubulão deve ter pelo menos 60cm de diâmetro no fuste (corpo cilíndrico), já que será necessário o alargamento manual da base. A base deve ter no máximo 2m de altura. A carga da edificação será transmitida ao solo através do fuste do tubulão. Após a escavação, a concretagem do tubulão deve ser feita imediatamente, podendo utilizar um funil para evitar a desagregação e a contaminação do solo.

Escavação mecânica do fuste

Escavação manual do fuste

Escavação da base do tubulão

Tubulão a Ar Comprimido: Quando o solo está localizado abaixo do lençol freático (nível d'água) e o processo de bombeamento (esgotamento) não for viável or risco de desmoronamento, o recomendado é o tubulão pneumático (a ar comprimido). O processo para esse tipo de fundação consiste em utilizar uma campânula para alcançar o lençol freático. Nesse ponto injeta-se ar comprimido com pressão para equilibrar as subpressões da água. Assim criam-se condições para a escavação manual. Podem ser de concreto armado ou simples, variando de acordo com a necessidade de esforço da estrutura. 

Tubulão a ar comprimido

Para a execução de ambos os tipos de tubulão, os processos devem estar de acordo com a NBR 6122 (norma técnica da ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas)

Fundações Parte 1: Construções de pequeno porte

Quando começamos a construção de uma edificação devemos iniciar pela sondagem do terreno para identificar as camadas do solo, a resistência e também para detectar algum lençol freático presente no terreno. 

Na sondagem à trado usa-se brocas, são recolhidas amostras das camadas do solo até atingir a camada mais resistente. 

Sondagem à trado

Na sondagem à percussão monta-se uma torre (tripé), com altura em torno de 5 metros e um conjunto de roldanas e cordas, que auxiliará no manuseio da composição de hastes por força manual. Um peso de 65 kg cai em queda livre para que o amostrador perfure o solo, até chegar à camada resistente.

Sondagem à percussão

Na construção de uma edificação um dos elementos que mais importam é a fundação, parte que suporta o peso da construção e mantém o prédio fixo e nivelado. A fundação serve para apoiar a casa no terreno, e funciona transmitindo a carga da obra ao solo. 

Para não ocorrerem problemas à estrutura, a fundação deve estar de acordo com as cargas que vai suportar. Conhecendo o tipo de solo e a capacidade de suporte, podemos definir qual tipo de fundação a ser executada. 

Nessa matéria, iremos focar nas fundações para construções de menor porte, como casas e sobrados. 

Entre os tipos de fundação para esse tipo de construção estão:

Viga baldrame: É utilizada para fundações mais simples, quando a construção não conta com grande porte, pois não podem ser submetidas a pesos muito elevados. A viga baldrame pode ser feita de concreto armado ou de alvenaria, sendo que para a escolha certa deve ser levado em conta o tipo do solo presente no terreno, que é definido pela sondagem – um alicerce de alvenaria não se comporta bem em um ambiente de solo não tão firme ou úmido, por exemplo.  Seu trabalho é captar, distribuir e redirecionar as cargas da edificação, portanto faz necessário o emprego correto de pilares, vigas  ou de blocos estruturais.

Este tipo de fundação é constituído por um conjunto de vigas que são instaladas antes da construção nos eixos onde existirão as paredes e pilares. Consiste na abertura de valas de tamanhos dimensionados de acordo com as características do projeto e do ambiente, para que sejam finalmente armadas com ferro e passem pela concretagem.  

Baldrame de bloco de concreto

Baldrame de concreto

Baldrames interligados em todos os eixos de paredes

Sapata: Existem dois tipos de Sapata, a Corrida e a Simples:

Sapata Corrida: A sapata corrida atua como uma Viga Baldrame, mas pode ser aplicada em mais situações por apresentar maiores resistências, já que se comporta melhor em solos mais úmidos, menos firmes e carrega maiores cargas sem problemas. Esta fundação pode dispensar o emprego de pilares e vigas, desde que a alvenaria da obra seja feita com tijolos maciços, com amarrações em todas as paredes em “L “ e em “T”.

Sapata corrida

Sapata Simples: A Sapata Simples apresenta um caso diferente da corrida, mesmo que seja empregada em terra mais firme, torna necessário o uso de baldrames, vigas e pilares para distribuir corretamente o peso. Consiste em Alicerces pontuais em pontos-chave da infraestrutura da obra, como o encontro de eixos ou a localização dos pilares. São comuns em sobrados com terra “fraca”.

Esquematização de uma sapata simples



Sapatas simples ligadas por vigas baldrame

Radier: É um tipo de fundação que age de maneira diferente de todas as outras: é formada por uma grande superfície de concreto armado, que recebe e distribui toda a a carga da edificação. Não é recomendado para terrenos de solo misto, isto é, com duas ou intensidades de compactação, pois acomodações de terra trazem fissuras ao Radier e comprometem as estruturas da casa. Ao utilizar esta fundação, se faz necessário recorrer à vigas e pilares. A superfície funciona como fundação, contrapiso e calçada para o prédio. 

Esquematização de um Radier

Superfície armada para concretagem de radier

Pára-raios

Mesmo com toda a tecnologia presente em nosso cotidiano, ainda não é possível prever os estragos que uma tempestade pode causar. Os raios são fenômenos naturais que ocorrem em vários lugares do mundo e podem "cair" em qualquer lugar, mas existem medidas de proteção, você as conhece?

Um instrumento conhecido para proteção contra os raios é o pára-raios, um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA). Foi inventado por Benjamin Franklin em uma experiência onde utilizou uma pipa. Para empinar essa pipa ele usou um fio de metal, e observou que a carga elétrica proveniente dos raios descia pelo fio. Também concluiu que as quando as hastes de metal estão em contato com a superfície terrestre elas funcionam como condutores elétricos.

A principal função de um pára-raios é conduzir a descarga elétrica gerada pelos raios até o solo, evitando danos à estrutura dos edifícios e às pessoas.

Ao contrário do que é dito frequentemente, o pára-raios NÃO ATRAI RAIOS, seu trabalho é oferecer menos resistividade do que a construção e outros elementos na região e também ser a superfície pontiaguda mais elevada, aumentando a probabilidade do raio atingir sua estrutura de metal. O pára-raios também não evita que o raio caia.

Não é função de um pára-raios proteger equipamentos eletrônicos, já que estes estão ligados a uma rede elétrica exterior à edificação. Para proteção dos equipamentos eletrônicos utiliza-se protetores elétricos (supressores de surtos), instalados nos quadros de energia e perto dos equipamentos eletrônicos.

Outro equívoco comum é achar que você está totalmente protegido só porque o prédio vizinho com pára-raios instalado é mais alto que o seu.

Lembrando que não existe uma ciência exata sobre os raios, e muitas vezes estes podem cair em lugares que não eram considerados prováveis.

"O uso de um SPDA é obrigatório às edificações citadas na NBR 5419. No geral:

B.1.1 Estruturas especiais com riscos inerentes de explosão, tais como aquelas contendo gases ou líquidos inflamáveis,
requerem geralmente o mais alto nível de proteção contra descargas atmosféricas. Prescrições complementares para esse
tipo de estrutura são dadas no anexo A.

B.1.2 Para os demais tipos de estrutura, deve ser inicialmente determinado se um SPDA é, ou não, exigido. Em muitos
casos, a necessidade de proteção é evidente, por exemplo:
a) locais de grande afluência de público;
b) locais que prestam serviços públicos essenciais;
c) áreas com alta densidade de descargas atmosféricas;
d) estruturas isoladas, ou com altura superior a 25 m;
e) estruturas de valor histórico ou cultural."

NBR 5419 - ANEXO B

Como funciona:
O pára-raios atua interagindo com nuvens eletrizadas que estejam passando pelas proximidades, esta interação provoca um fenômeno conhecido como indução eletrostática. A nuvem ao possuir cargas elétricas de valor contrário aos do pára-raios induz as cargas deste para as pontas metálicas e um forte campo elétrico é formado ao redor, este campo se torna cada vez mais intenso, até o momento em que a rigidez dielétrica do ar é ultrapassada (rigidez dielétrica é a característica de determinado material que o impede de ser condutor, ao ser exposto a um campo elétrico mais intenso que o valor da rigidez, este ioniza e deixa de agir como isolante) e a descarga acontece.
Uma vez que ocorre a descarga sobre o pára-raios este tem de ser desviado em direção à terra, para que a energia se dissipe. A haste do equipamento está conectada com o solo por condutores metálicos que possuem resistividade muito baixa, portanto, a energia passará exclusivamente sobre eles. O condutor para o aterramento (feito normalmente de cobre) está ligado à barras enterradas (também de cobre, possuindo tamanho comprimentos e espessuras diferentes, previstas em lei para cada tipo de construção) que serão responsáveis por dispersar a . A resistência para a passagem da corrente pelo veículo deve ser (segundo a NBR) menos de 10 ohms, embora sejam permitidos valores maiores se houver uma explicação técnica para tal.
     

Vídeo explicativo

Objetos da Instalação:
Mastro ou Haste: O mastro ou a Haste é a estrutura responsável por elevar o equipamento, pode ser feita de aço, alumínio ou outros, normalmente não tem função de condução. Deve ser tomado cuidado para que este não enferruje e perca sua estabilidade, também é importante cuidar da sua fixação.

Receptor: É o equipamento mais importante de todo o conjunto, responsável por grande parte do trabalho. É necessário checar seu estado de tempos em tempos para garantir seu funcionamento correto.

Conexão: Existe entre a barra de aterramento e o condutor de descida, deve ser feita corretamente para não criar nenhuma resistência elétrica impedindo o equipamento de funcionar corretamente. Alguns tipos de conexão precisam ser realizadas por meio de fundição para que ocorra a atividade.

Fixação do condutor: O condutor de descida deve ser passado por dentro de tubos que farão o trabalho de isolar os materiais, este tubo deve ser mantido em bom estado e estar sempre preso ou junto à parede por Abraçadeiras, que são feitas de metal e possuem uma cunha lateral possibilitando apertos e aberturas para reparos. As abraçadeiras precisam estar sempre em bom estado para que o tubo não acabe se deslocando.


Mas não há só este tipo de pára-raios:
Pára-raios Radioativo: Os para-raios radioativos podem ser distinguidos dos outros, pois seus captadores costumam ter o formato de discos sobrepostos em vez de hastes pontiagudas. O material radioativo mais utilizado para sua fabricação é o radioisótopo Américo-241. Estes captadores foram produzidos e comercializados no Brasil entre os anos de 1970 e '1989, quando acreditava-se que o modelo tinha um desempenho maior do que o convencional. Quando foi provado o contrário, o pára-raios magnético caiu em desuso e parou de ser vendido por apresentar etapas perigosas em sua produção
Pára-raios de Franklin: Este é o modelo mais utilizado e foi usado de exemplo nesta matéria para maior entendimento.
Pára-raios de Meslens: Funciona como a Gaiola de Faraday, a construção é revestida com uma armadura metálica que estará incumbida de desviar a descarga para o solo. A parte mais alta da construção será coberta por uma malha de fios metálicos com hastes de 50cm que serão conectadas entre si a cada 8m. A malha é construída por módulos que devem ter, no máximo, o tamanho de 10x15m para que funcione corretamente como condutora de descida. Existem construções que utilizam a própria estrutura do prédio como condutora, mas esta deve ser prevista em projeto com esta finalidade e prevista por engenheiros.


Regulamentação:
Para que seja mantida a regra técnica de uso do sistema, é necessário seguir as diretrizes da ABNT 5419/2005 que visa prover segurança de uso e instalação de pára-raios.

Madeira na Construção Civil

          A madeira é muito utilizada em vários campos da construção civil, há tempos, por ter características boas, como: baixo custo (a maior parte das espécies pode ser encontrada por preços mais acessíveis), por conta da sua fácil trabalhabilidade e por ser instalada em menos tempo do que outros materiais. Mas você conhece todas as suas aplicações? Veja algumas abaixo:

 Construção civil pesada externa

Engloba as peças de madeira serrada usadas para estacas

marítimas, trapiches, pontes, obras imersas, postes, cruzetas,

estacas, escoras e dormentes ferroviários, estruturas pesadas, torres

de observação, vigamentos, tendo como referência a madeira de

angico-preto (Anadenanthera macrocarpa).

Construção civil pesada interna

Engloba as peças de madeira serrada na forma de vigas, caibros,

pranchas e tábuas utilizadas em estruturas de cobertura, onde

tradicionalmente era empregada a madeira de peroba-rosa

(Aspidosperma polyneuron).

Viga de madeira

Construção civil leve externa e leve interna estrutural

Reúne as peças de madeira serrada na forma de tábuas e pontaletes

empregados em usos temporários (andaimes, escoramento e fôrmas

para concreto) e as ripas e caibros utilizados em partes secundárias

de estruturas de cobertura. A madeira de pinho-do-paraná (Araucária

angustifolia) foi a mais utilizada, durante décadas, neste grupo.

Ripas e Caibros na estrutura da cobertura 

Construção civil leve interna decorativa

Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada, como forros,

painéis, lambris e guarnições, onde a madeira apresenta cor e

desenhos considerados decorativos.

Forro de madeira

Construção civil leve em esquadrias

Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada, como portas,

venezianas, caixilhos. A referência é a madeira de pinho-do-paraná

(Araucária angustifolia).

Batente de madeira

Construção civil assoalhos domésticos

Compreende os diversos tipos de peças de madeira serrada e

beneficiada (tábuas corridas, tacos, tacões e parquetes),

Assoalho com tacos de madeirra

Fonte: IFMG

Os tipos de madeira mais utilizados na construção são:

Árvore Ipê

A madeira é ótima para usos externos, como vigas de pontes, postes e mourões, para confecção de artefatos torneados,carrocerias, tonéis, etc.

Ipê Tabaco

A madeira apresenta qualidade regular, própria para obras internas, construção civil, cabos de ferramentas e de instrumentos agrículas, moirões, papel e lenha. 

Jatobá

A madeira é empregada na construção civil como caibros, ripas, para acabamentos internos, com marcos de portas, tacos e tábuas para assoalhos, para confecção de artigos de esporte, cabos de ferramentas, peças torneadas esquadrias e móveis. A árvore, de fácil multiplicação, não pode faltar na composição de reflorestamentos heterogêneos e, na na arborização de parques e grandes jardins.

Eucalipto

Madeira resistente ao impacto e à flexão, pode ser usada na construção civil pesada externa em postes, cruzetas, dormentes, pontaletes e mourões; internamente em vigas e caibros, assoalhos e tacos.

Peroba Vermelha (Cupiúba) 

Madeira pesada e apresenta retratibilidade e resistência. Boa resistência ao apodrecimento. De fácil trabalhabilidade com ferramentas manuais ou com máquinas. Fácil de serrar, aplainar, tornear, colar e parafusar.É indicada em construções externas como estruturas, postes, mourões, dormentes, cruzetas; em construções internas como vigas, caibros, ripas, tacos e tábuas de assoalho, marcos ou batentes de portas e janelas.

Peroba Vermelha

Cambará

Madeira moderadamente pesada e dura ao corte. Por ser moderadamente pesada e de propriedades físico-mecânicas médias a baixas, pode ser usada para construções internas, construção civil, vigamentos.

  

Pinus

Madeira de reflorestamento resistente ao impacto e à flexão.Pode ser usada na construção civil leve em ripas, andaimes, caibros, sarrafos e fôrmas de concreto. Suscetível ao ataque de fungos e cupins, fácil de ser trabalhada, de desdobrar, aplainar, desenrolar, lixar, tornear, furar, fixar, colar e permite bom acabamento.

Tábuas de Pinus

Além disso, a madeira também é muito utilizada no fechamento do terreno da obra com os madeirites.

Fechamento com madeirites

As desvantagens do uso da madeira são: apresenta queda de qualidade na presença de umidade ou após ser molhada; é necessário deixar espaços de ventilação entre o forro de madeira e a cobertura e também entre o assoalho de madeira e o solo; contribui para o desmatamento.