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Fundações superficiais

Fundações superficiais: tipos e métodos de projeto BIM

Travas, pilares, lajes: descubra os tipos de fundações superficiais e quais adotar em seus projetos de acordo com as características do terreno


As fundações superficiais são elementos estruturais projetados para transferir a carga das estruturas de construção diretamente para o solo subjacente, sem o auxílio de atrito lateral significativo.

Neste artigo, exploraremos em detalhes o conceito de fundações superficiais e as várias tipologias utilizadas no campo da engenharia civil.

Além disso, você poderá ver como aproveitar um software de análise estrutural para projetar de forma detalhada e precisa esse tipo de fundações.

Diferentes tipos de fundações

Diferentes tipos de fundações

O que são fundações superficiais?

As fundações superficiais são estruturas resistentes colocadas entre o solo e a superestrutura de um edifício, projetadas para transferir as cargas provenientes do peso próprio e das ações aplicadas na superestrutura diretamente para o solo subjacente. Isso ocorre principalmente através da pressão exercida pela fundação sobre o solo abaixo do plano de apoio, sem que haja um atrito lateral significativo. As fundações superficiais são usadas quando o solo subjacente é suficientemente resistente para suportar a carga sem risco de afundamentos excessivos.

Esse tipo de fundação se diferencia do tipo de fundações indiretas ou profundas, já que estas últimas transmitem a carga para o solo através da pressão sob o plano de apoio e por atrito ao longo do fuste. Essa distinção é essencial no projeto das fundações, pois influencia na escolha da tipologia mais adequada para uma situação específica e é necessária também para uma compreensão adequada do assunto em questão.

Tipos de fundações superficiais

Existem diversos tipos de fundações superficiais, cada uma adequada a condições específicas do solo e requisitos estruturais. Abaixo está uma lista dos diferentes tipos de fundações superficiais encontradas no mundo da construção civil.

Fundações pontuais

As fundações pontuais, representadas principalmente pelos pilares de fundação, são uma escolha comum para edifícios residenciais e industriais, especialmente adequadas para solos com boas características mecânicas e onde não se espera afundamentos diferenciais significativos. Um pilar é um elemento estrutural geralmente feito de concreto armado, projetado para distribuir as cargas pontuais da superestrutura sobre uma área de solo grande o suficiente para garantir a segurança e a estabilidade estrutural.

Durante a fase de projeto, é importante posicionar o pilar abaixo da camada de solo superficial sujeita a movimentos ou variações sazonais de volume, como o movimento do nível freático. O comportamento do pilar pode ser comparado ao de uma prateleira embutida, sujeita à reação do solo de baixo para cima.

Existem dois tipos principais de pilares: robustos e esbeltos. Os pilares robustos são caracterizados por uma relação entre a altura e a projeção da aba superior do pilar maior que 2, enquanto os pilares esbeltos têm uma relação inferior a 2.

O dimensionamento estrutural dos pilares robustos considera o sistema de tração-compressão, enquanto para os pilares esbeltos podem ser utilizadas abordagens baseadas na hipótese de conservação das seções planas de Bernoulli e Navier.

Os pilares podem ser conectados por vigas ou cintas, e quando não há nenhum elemento de conexão entre eles, são chamados de “pilares isolados”. As conexões entre os pilares podem ocorrer através de cintas ou vigas, contribuindo para garantir a estabilidade e continuidade da fundação.

Pilares de fundação

Pilares de fundação

Quando os solos apresentam características que podem gerar afundamentos diferenciais ou quando as cargas a serem suportadas são elevadas, recorre-se a fundações contínuas. Estas incluem vigas invertidas, grades e lajes, que distribuem a carga sobre uma área de contato mais extensa, reduzindo assim a pressão da carga sobre o solo e minimizando os afundamentos diferenciais. Este tipo de fundação pode ser ainda subdividido em dois grupos:

  • fundações contínuas em concreto não armado – se o solo oferece boa resistência e as cargas aplicadas não são muito elevadas, é possível adotar fundações contínuas em concreto não armado. Este método oferece várias vantagens, incluindo a redução de custos e a simplificação do processo de construção. A base da fundação é gradualmente alargada utilizando cunhas, ajustadas com uma inclinação de cerca de 60°. Isso ajuda a reduzir as tensões de flexão e cisalhamento, garantindo maior estabilidade à estrutura. Quando a fundação contínua em concreto não armado é lançada diretamente na escavação da fundação, obtém-se uma seção em forma de trapézio, onde a base menor será a inferior. Esse design permite uma distribuição uniforme da carga sobre o solo subjacente. A maior quantidade de concreto necessária para esse tipo de fundação é compensada pela economia no cimbramento necessário para o lançamento. Para garantir uma melhor conexão com a base da estrutura, é aconselhável construir uma viga de amarração em concreto armado. Esse elemento é inserido por toda a espessura da parede na altura da base da laje, melhorando a resistência e a estabilidade geral da fundação.
  • Fundações contínuas em concreto armado – as fundações contínuas em concreto armado, também conhecidas como fundações em balanço ou em laje, representam uma solução versátil e resistente, especialmente adequada para solos pouco resistentes. Este tipo de fundação utiliza as propriedades do concreto armado para resistir aos esforços de flexão, permitindo a construção de estruturas menos volumosas em comparação com as fundações não armadas. A característica distintiva das fundações contínuas em concreto armado é a presença de uma viga de amarração contínua, flanqueada por duas vigas laterais também em concreto armado. Este design permite que as fundações absorvam eficientemente os esforços de cisalhamento e flexão, garantindo maior estabilidade estrutural. Este tipo de fundação é particularmente indicado para solos pouco resistentes, pois requer uma quantidade menor de concreto em comparação com as fundações não armadas. Graças à capacidade do concreto armado de suportar cargas de flexão, as fundações contínuas em concreto armado podem ser projetadas com dimensões menores, reduzindo assim o peso total da estrutura. No entanto, deve-se ter em mente que a construção de fundações contínuas em concreto armado requer um trabalho maior em termos de formação da armadura metálica e da cimbragem. Este é um aspecto importante a ser considerado durante a fase de projeto e construção, pois influencia nos custos e nos prazos de execução do projeto.
Fundações contínuas

Fundações contínuas

Vigas invertidas

As vigas invertidas são um importante elemento estrutural utilizado para distribuir as cargas provenientes dos pilares sobre uma área mais extensa, garantindo assim maior estabilidade e resistência da estrutura. Esse tipo de viga é feito de concreto armado e apresenta uma forma característica de T invertido, com duas lajes ou vigas inferiores que ampliam a área de apoio no solo.

A principal aplicação das vigas invertidas ocorre em estruturas de pórtico, especialmente quando é necessário distribuir as cargas sobre grandes áreas de solo e quando a resistência do solo em si não é uniforme. Nesses casos, as vigas invertidas permitem garantir uma distribuição equilibrada das cargas, reduzindo ao mesmo tempo o risco de afundamentos diferenciais do solo.

O processo de construção das vigas invertidas envolve várias fases sucessivas:

  1. começa-se com a colocação de uma primeira camada de brita, que serve de base para a viga invertida;
  2. em seguida, procede-se com a montagem da armadura metálica, que confere à viga a resistência estrutural necessária;
  3. posteriormente, é feito o lançamento das lajes da viga, criando assim a parte inferior da estrutura que irá apoiar no solo;
  4. uma vez que o concreto tenha endurecido, as paredes de contenção são montadas e é feito o lançamento da parte superior da viga, conhecida como alma, completando assim a estrutura da viga invertida.

Esse processo de construção garante que as vigas invertidas sejam capazes de suportar eficazmente as cargas estáticas e dinâmicas provenientes da superestrutura, garantindo ao mesmo tempo uma distribuição uniforme das cargas sobre o solo subjacente.

Vigas cruzadas contínuas

Esse tipo de elemento estrutural consiste em uma sucessão de vigas invertidas alinhadas de acordo com as filas dos pilares, criando assim um esquema estático de vigas contínuas em vários apoios, que são orientadas paralelamente a um dos lados do planto do edifício. Essas vigas são então conectadas por cintas transversais de reforço, que contribuem para aumentar a rigidez geral.

A característica distintiva das vigas invertidas cruzadas é que as próprias cintas de reforço se tornam vigas invertidas, aumentando assim ainda mais a capacidade de distribuição de cargas e a resistência da estrutura. Essa transformação ocorre quando é necessário tornar a fundação mais rígida, por exemplo, na presença de solos instáveis ou cargas especialmente elevadas.

Uma vantagem significativa no uso de vigas invertidas cruzadas é a possibilidade de construir vigas com uma relação altura/base alta, o que permite reduzir a quantidade de armadura necessária e as tensões às quais o concreto está sujeito. Isso não apenas reduz os custos de construção, mas também melhora o desempenho estrutural geral da fundação.

Fundações em laje

As fundações em laje representam uma solução eficaz quando o solo não é capaz de suportar as cargas da estrutura de forma uniforme ou adequada. Esse tipo de fundação substitui as tradicionais vigas invertidas por uma única “laje” de base em concreto armado, que se estende por toda a área de apoio da estrutura. Essa “laje”, chamada de plateia, é projetada com uma espessura adequada para distribuir as cargas de forma uniforme sobre o solo subjacente.

Além da “laje” de base, podem ser previstas vigas principais e secundárias dispostas estrategicamente para reforçar ainda mais a estrutura. Essas vigas adicionais contribuem para garantir uma melhor continuidade estrutural e distribuir as cargas de forma mais eficiente.

Um aspecto distintivo das fundações em laje é a presença de uma placa nervurada invertida, formada pelas vigas principais e secundárias que se projetam da “laje” de base. Essa configuração permite uma melhor distribuição de cargas e uma resistência estrutural geral mais alta.

Entre as vantagens das fundações em laje está sua capacidade de distribuir eficientemente as cargas sobre a superfície do solo, garantindo uma boa continuidade estrutural. Isso os torna particularmente adequados para solos com características de afundamento não uniformes.

No entanto, uma desvantagem das fundações em laje é a maior quantidade de material necessária em comparação com outros tipos de fundações. Isso pode resultar em custos adicionais tanto em termos de materiais quanto de trabalho, no entanto, essa desvantagem é compensada pelos benefícios em termos de desempenho estrutural e durabilidade ao longo do tempo.

Fundações em laje

Fundações em laje

Como projetar fundações diretas com um software BIM

A seguir, você encontrará uma lista de vídeos que mostram como projetar e dimensionar fundações diretas com um software de análise estrutural:

edilus
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