Prova comentada: fundações

Kurt André Pereira Amann graduou-se em engenharia civil pela FEI, em 1994. Em 2000, tornou-se mestre em engenharia de solos pela Poli-USP e, no ano seguinte, passou a ser professor em tempo integral no Centro Universitário da FEI, onde acumula, desde 2002, os cargos de chefe de departamento e coordenador do curso de engenharia civil do Centro Universitário da FEI. De 1995 a 2000, foi diretor técnico da Amann Engenharia. Concluiu o doutorado em engenharia geotécnica pela Poli-USP, em 2010, com a tese “Metodologia semiempírica unificada para a estimativa da capacidade de carga de estacas”. É participante do grupo de pesquisa Geotecnia – Região Centro-Leste do Estado de São Paulo – Unicamp, na linha de pesquisa “Comportamento de fundações assentes em solo de diabásio da região de Campinas/SP”.


No curso de engenharia da Fundação Educacional Inaciana Padre Sabóia de Medeiros (FEI), a disciplina de Fundações é ministrada para os alunos do 7o semestre, que aprendem, basicamente, sobre os dois sistemas de transferência de carga principais: o direto e o indireto. Nas aulas, os estudantes assimilam uma série de conceitos, tais como atrito negativo, carregamento transversal, ensaios de prospecção do subsolo (SPT, CPT e outros), métodos executivos de fundações, critérios para a escolha do tipo de fundação, ensaios de prova de carga e sua interpretação.

O engenheiro civil Kurt André Pereira Amann, professor de Fundações e Obras de Terra do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário FEI, explica que a disciplina de Fundações apresenta a discussão técnica e a metodologia de cálculo de soluções para transferir as cargas e outras ações da estrutura de uma edificação ou obra para o solo onde será implantada. “Caso essa transferência não seja feita de forma adequada, deformações excessivas no solo podem ocasionar fissuras, trincas, desnivelamentos (como os dos edifícios da orla de Santos, em São Paulo, por exemplo) e, em casos extremos, uma ruptura do solo com desestabilização e possível tombamento da edificação”, alerta Pereira Amann.

Nas aulas, são abordados os tipos de fundação direta rasa, como sapatas, blocos e radiers, e profunda, como os tubulões, onde as cargas da estrutura distribuem-se diretamente em uma área plana dimensionada para não ultrapassar a tensão admissível que o solo é capaz de suportar com segurança. Também são ensinadas aos alunos as fundações indiretas, que apresentam boa parte de sua transferência de carga feita por atrito lateral entre o elemento de fundação e o solo, como no caso das estacas, as quais alcançam o solo mais resistente a grandes profundidades para apoio da ponta. “A norma brasileira, contudo, opta por dividir as fundações em rasas e profundas”, esclarece o professor.

Para cursar a disciplina de Fundações, o aluno deve dominar conceitos da mecânica dos solos, tais como tensões totais, neutras e efetivas, resistência ao cisalhamento dos solos coesivos e não coesivos, comportamento do solo em condições drenadas (carregamento lento) e não drenadas (carregamento rápido), deformabilidade e compressibilidade dos solos, adensamento, compactação, índices físicos do solo etc.

Para Pereira Amann, projetar fundações é uma arte no sentido de que diversos projetos são possíveis e viáveis, mas não são só os projetos criativos que permitem explorar e aplicar melhor o potencial dos diversos tipos de fundação existentes no mercado a uma obra específica. “A proposta de uma prova deve permitir explorar essa criatividade e capacidade de tomar decisões, na medida do possível, com problemas de solução relativamente aberta, em que um espectro de possibilidades pode ser considerado”, conclui o professor.

AS QUATRO QUESTÕES DA PROVA SÃO TODAS RELACIONADAS À OBRA DESCRITA A SEGUIR

A figura abaixo apresenta o croqui simplificado de uma fundação por sapata quadrada. A estrutura suportada é um pilar de torre de caixa d’água para abastecimento de um processo industrial, o qual exige seu reabastecimento completo a cada seis horas, e cuja máxima carga P de cálculo é de 1.200 kN.
Do subsolo local foram extraídas três amostras, com amostrador tipo Shelby, nas posições 1 e 2, acima do nível d’água, e na posição 3, abaixo do nível d’água. O nível d’agua Zw se encontra no topo da camada inferior de solo, o qual está a uma profundidade de 3 m a partir do nível do terreno. Dessas amostras foram extraídos corpos de prova para ensaios de caracterização, de cisalhamento direto e de compressão simples, obtendo-se os resultados indicados nas informações técnicas anexadas. Tendo como objetivo dimensionar a fundação para esta obra, você deve responder a quatro questões que percorrem o itinerário de solução, conforme segue.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

Fundações Diretas: projeto geotécnico. Cintra, José Carlos A., Aoki, Nelson, Albiero, José Henrique. Ed. Oficina de Textos
Fundações por Estacas: projeto geotécnico. Cintra, José Carlos A. e Aoki, Nelson. Ed. Oficina de Textos
Fundações: Teoria e Prática. ABMS/ABEF – editores: Hachich, Waldemar; Falconi, Frederico F.; Saes, José Luiz; Frota, Régis G.Q.; Carvalho, Celso S.; Niyama, Sussumu. São Paulo, Ed. PINI
Introdução à Engenharia de Fundações. Simons, Noel E. e Menzies, B. K. Editora Interciência
NBR 6122 – Projeto e Execução de Fundações. Rio de Janeiro, Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), 2010.

Informações técnicas:
Amostras 1 e 2: classificação areia; ângulo de atrito de 35 graus; peso específico natural de 21 kN/m³.
Amostra 3: classificação argila; resistência à compressão simples de 80 kPa; peso específico natural=19 kN/m³.

QUESTÃO 1

No processo de dimensionamento da fundação desta obra é necessário definir a profundidade de assentamento, ou seja, a profundidade na qual se apoiará a sapata. Quais critérios você pode adotar para tomar uma decisão a este respeito a partir das informações dadas e da descrição da obra?

Comentário

Esta prova apresenta uma discussão completa da metodologia de dimensionamento e verificação de estados limites aplicados a fundações por sapatas. A questão 1 é conceitual e refere-se a critérios de norma e hipóteses da Teoria da Capacidade de Carga que devem ser levados em conta para a tomada de decisão acerca da profundidade de assentamento da sapata.

QUESTÃO 2

Com base nas informações dadas e no tipo de carregamento (ação da estrutura), dimensione o lado B da sapata, indicando e justificando a profundidade D de assentamento adotada.

Comentário

A questão 2 é um tipo usual de pergunta para se discutir os conceitos e aplicações da Teoria de Capacidade de Carga Teórica propostos por Terzaghi, além de permitir explorar a análise do comportamento do solo e da normatização para projeto no Estado Limite Último (ELU). O tipo de carregamento exige análise das condições (drenada ou não drenada) do solo com a obra na situação de uso. Poder-se-ia ainda discutir as condições de segurança da escavação durante a execução da fundação, contudo não é o foco proposto na questão. Tendo-se a estratificação do subsolo, exploram-se os métodos de solução específicos para este caso, com verificação para cada camada de solo. O dimensionamento da sapata deve atender às condições de segurança da norma NBR 6122, bem como as recomendações de profundidade de assentamento, exigindo tomada de decisão justificada. A questão permite um certo grau de liberdade para essa tomada de decisão, exigindo o estabelecimento de um critério objetivo de projeto para obter uma das soluções viáveis. Trata-se de uma questão com solução relativamente aberta, em que se explora a capacidade de tomada de decisão, além do conhecimento técnico.

QUESTÃO 3

A partir das informações dadas e das dimensões adotadas para a sapata na questão 2, proceda à estimativa dos parâmetros de deformação do subsolo local (justificadamente) e do recalque que se pode esperar para esta fundação.
Comente sobre a validade dessas estimativas.

Comentário

A questão 3 é uma aplicação da estimativa de recalques. Contudo, o contexto é de se obter tal estimativa sem ter à disposição os resultados de ensaios tensão-deformação. A interpretação dos modos de ruptura e o conhecimento de correlações dos parâmetros de deformação dos solos devem ser aplicados para a solução.

QUESTÃO 4

Considerando o recalque calculado na questão 3, explique como proceder para verificar se a fundação atende ao Estado Limite de Serviço (ELS), indicando valores recomendados para esta verificação.

Comentário

Esta questão 4 trata conceitualmente da verificação do ELS, de modo que o estudante tenha de demonstrar seu conhecimento dos valores limites da literatura e sua aplicação ao caso tratado na prova.

Por Kurt André Pereira Amann

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