Este artigo apresenta uma análise comparativa de custos entre dois tipos de fundações diferentes, com estudo geotécnico representativo de uma região específica da cidade de Teresina-PI.
Optou-se por fazer um estudo de caso de um típico projeto arquitetônico de quatros pavimentos comparando as fundações sapata rígida e tubulão a céu aberto (mais usuais na região), em um mesmo perfil geotécnico na zona Leste da cidade, para conceber a viabilidade econômica da infraestrutura do empreendimento.
A análise do solo foi realizada por perfis de furos de sondagem de ensaios de SPT (Standard Penetration Test), permitindo o desenvolvimento do cálculo das tensões admissíveis para cada cota de assentamento das fundações comparadas.
Para o dimensionamento da fundação sapata foi utilizado o método das bielas e tirantes com carga centrada e para fundação profunda foi adotado o dimensionamento geométrico de base e fuste e critérios construtivos para as armaduras de ligação e fendilhamento dos blocos.
Depois de realizado o dimensionamento das duas infraestruturas, propôs-se um levantamento dos quantitativos e custos dos serviços, como: escavação manual, concreto estrutural, concreto magro, aço e forma de madeira.
Com os custos levantados foi realizada a comparação dos custos por serviço apresentado em cada fundação estudada, e o custo global da sapata e do tubulão a céu aberto através de gráficos, destacando-se a sapata rígida como a mais econômica em quatro dos cinco serviços levantados, com ênfase para o aço e o concreto estrutural, que tiveram seus custos cinco vezes mais baixos que a outra modalidade de fundação.
O valor global apontou a sapata rígida como a mais viável economicamente no perfil geotécnico estudado na cidade de Teresina, com um custo final aproximadamente a metade do custo do Tubulão a céu aberto.
INTRODUÇÃO
As fundações são elementos estruturais primordiais na construção de edifícios ou em qualquer obra de engenharia, a definição e tipologia a ser empregada em um determinado projeto implica em custos consideráveis na obra, que se não forem analisadas, comparadas e estudadas podem gerar um custo antieconômico para a construção.
O surgimento de uma grande demanda de edifícios residenciais de até quatro pavimentos em uma mesma região, zona Leste da cidade de Teresina, proporcionou a motivação da realização do estudo deste trabalho, pois esta grande quantidade de construções apresentava basicamente duas modalidades diferentes de fundações (sapata rígida e tubulão a céu aberto). Considerando um mesmo perfil geotécnico, e o mesmo projeto arquitetônico: Qual a solução de fundação é mais viável econômicamente?
Desta maneira, este trabalho objetivou analisar as fundações tipo sapata rígida e tubulão a céu aberto e realizar comparativo de custos dos serviços com intuito de esclarecer com uso de dados geotécnicos e dimensionamentos de elementos estruturais, a melhor escolha de fundação para estes empreendimentos na zona Leste da cidade de Teresina.
CONTEXTUALIZAÇÃO
Definição de Fundações
Segundo Legget (1962), todas as estruturas de engenharia têm de ser suportadas, de alguma maneira, pelos materiais que formam a parte superior da crosta terrestre. Existe, portanto, uma conexão inevitável entre as condições geológicas e o projeto de fundações. Desta forma, as fundações podem ser definidas como elementos estruturais, que transmitem esforços de toda a estrutura para o solo (NBR 6122/2010).
De acordo com NBR-6122 (2010), as fundações podem ser agrupadas em dois grupos ou classes diferentes, de acordo com as suas características e o modo de transmissão das solicitações ao maciço de solo. Essas classes são: fundação superficial (rasa ou direta), e fundação profunda.
Sapata rígida
A NBR-6122 (2010) no item 3.2, define sapata de fundação como “elemento de fundação superficial”, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim. A sapata é dita rígida, conforme classificação da NBR-6118 (2014) no item 22.6.1, quando sua altura é superior a um terço a diferença da dimensão da sapata pela dimensão do pilar adotadas na mesma direção.
Apesar da ocorrência de recalques de fundação, não será objeto de estudo neste trabalho, assim como as verificações de estabilidade de sapatas.
Tubulão a céu aberto
O tubulão a céu aberto é uma fundação profunda, escavado no terreno em que, pelo menos na etapa final, há a descida de pessoas para realizar o alargamento de base ou limpeza do fundo da escavação (NBR 6122-2010, item 3.9).
Apresentam-se viáveis para solos de baixa capacidade nas primeiras camadas e estruturas com maiores esforços. Esse tipo de fundação apesar de ser uma fundação profunda, transmite os esforços advindos da superestrutura somente pela sua base (direta), não considerando a resistência do atrito lateral, como nas estacas.
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
Apresentação do projeto
O projeto estudado neste trabalho é um edifício residencial fictício, baseado em edifícios da região muito comuns em sua concepção arquitetônica (três quartos, sendo uma suíte, banheiro social, sala de estar, cozinha e área de serviço), com três pavimentos-tipo de área 225,0 m²/pavimento e um pavimento-térreo, totalizando 900,0 m² de área construída.
Em sua estrutura, apresenta 28 pilares de concreto armado retangulares de dimensões variadas (20 x 40; 15 x 25 e 20 x 20 cm), vigas e cintas de concreto armado de dimensões de 15 x 35 cm, lajes pré-moldadas unidirecionais de enchimento com lajotas cerâmicas (dimensões: 8x30x20 cm) e lajes maciças (lajes-patamar da escada) com altura de 12 cm. As cargas máximas da superestrutura nos pilares variam entre 192 KN e 614 KN.
Descrição do solo estudado
O estudo de solo foi realizado em um terreno na rua Rubi, Bairro Horto Florestal, Zona Leste da cidade de Teresina/PI, através de ensaio à Percurssão SPT (Standard Penetration Test) com uso de 03 (três) furos de sondagem, com profundidades variando de 5,0 a 7,0 m e formação de solos arenosos e argila-siltosos em predominância nas suas camadas, apresentando ainda, nível dágua seco nos furos de sondagens feitos.
A tensão admissível do solo para ambas as fundações foi desenvolvida através do uso do método semi-empírico, com base no valor do Nspt para a camada de assentamento de cada fundação. Neste artigo foi admitido o cálculo da tensão admissível para a fundação sapata rígida baseado no perfil de sondagem da tabela 1, onde obteve valor de 0,36 Mpa, assim como a tensão admissível do solo para a fundação profunda do tubulão com valor de 0,46 Mpa, ambos apresentando cotas de assentamento de suas bases em profundidades diferentes (-3,5 m para sapata e -5,0 m para o tubulão).
Para a execução do tubulão a céu aberto deve-se observar o controle da segurança dos operários na escavação, pois o terreno citado apresenta em suas primeiras camadas material predominantemente não coesivos (areias) devendo ser adotado uso de camisas de aço, escoramentos especiais ou similares.
Dimensionamento Geométrico
Com base nas informações e dados do perfil geotécnico apresentado nos furos de sondagem (tensão admissível) e nas cargas advindas da estrutura do edifício, permitiu-se dimensionar geometricamente todas as 28 sapatas rígidas isoladas, adotando dimensões da base, com seção mínima para resistir aos esforços de compressão e respeitando os critérios de rigidez impostos pela NBR 6118-2014. As dimensões das sapatas rígidas calculadas variam entre 75 cm e 145 cm, considerando as duas dimensões da base, já suas alturas (h) foram fixadas em 50 cm e o rodapé das mesmas em 30 cm (ho).
Detalhamento de armaduras das sapatas rígidas
O dimensionamento das armaduras de flexão das sapatas rígidas ocorreu pela tensão de tração máxima através do método das bielas para cada sapata.....
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