Sustentação (arte de renovação de fundações)

2024年6月5日 Roberto Magalhães

A sustentação é um processo de fortalecimento da fundação de uma estrutura existente, que pode ser um edifício ou outro tipo de estrutura.

Esta é uma boa técnica utilizada durante e após a construção para melhorar a fundação. Geralmente, a fundação existente e as condições do solo são melhoradas para suportar mais carga. Este é um método que pode ser usado para melhorar a base.

A sustentação é uma técnica que deve ser realizada com muito cuidado e acompanhamento cuidadoso da obra. Abordagens, procedimentos, métodos incorretos, etc. podem levar à falha da estrutura.

Isso geralmente é feito para a estrutura existente. Se não for feito corretamente, pode resultar em falha estrutural, danos graves à estrutura, etc.

Objetivo da sustentação – Por que fazemos sustentações

Há muitos motivos pelos quais podemos discutir sobre esse assunto. Alguns dos motivos mais importantes estão listados abaixo.

A base original não é forte ou estável

Se a fundação original não for suficientemente forte para suportar a carga da superestrutura, deve ser melhorada para evitar falhas. Além disso, se ocorrer recalque diferencial devido a fundações inadequadas, podem ser feitas melhorias abaixo da fundação para aumentar a capacidade de suporte do solo.

Quando o uso de uma estrutura muda

É possível alterar o uso dos edifícios. Se as cargas aumentarem devido a estas alterações, o escoramento é realizado como uma melhoria da fundação.

Alterando as propriedades do solo sob a fundação

Para solos compressíveis, solos em decomposição, etc., suas propriedades mudam com o tempo. Como resultado, as fundações podem assentar. Nestas condições, são feitas melhorias nas condições do solo.

Levando em consideração propriedades incorretas do solo

Levar em consideração as propriedades incorretas do solo ou a classificação incorreta dos solos leva à avaliação incorreta dos parâmetros de projeto do solo, como capacidade de suporte, atrito superficial (atrito positivo e atrito negativo), etc.

Isto pode levar a um assentamento excessivo do edifício durante a fase de construção.

Trabalhos de escavação para estruturas adjacentes

As escavações tiveram um impacto significativo na estrutura existente. Um apoio adequado poderia evitar/minimizar estes efeitos. No entanto, deve ser escolhido o método de sustentação mais adequado.

Aumentar a capacidade de carga da fundação

Caso seja necessário aumentar as cargas que atuam na fundação, são utilizados métodos de sustentação adequados.

Por exemplo, se precisarmos adicionar um novo piso à estrutura existente em vez de construí-la separadamente, a melhoria da fundação será realizada utilizando os métodos descritos neste artigo.

Uma melhoria é mais econômica do que construir uma nova estrutura

Conforme explicado anteriormente, construir uma nova estrutura custará sempre mais dinheiro e outros recursos.

Por exemplo, quando construímos um novo edifício, precisamos utilizar o espaço disponível. No entanto, isto não é um problema se adicionarmos um piso ao edifício existente.

Vamos agora discutir os métodos básicos disponíveis para enfrentar os desafios acima.

Essencialmente, existem dois métodos.

Métodos de sustentação temporários
Métodos de sustentação permanentes

Os métodos temporários incluem o congelamento do solo, que é realizado na construção de túneis quando as escavações são realizadas abaixo do lençol freático, e o controle das águas subterrâneas, que é realizado para controlar o movimento das águas subterrâneas quando a construção apresenta maiores dificuldades.

Agora vamos para a parte mais importante deste artigo.

A figura a seguir mostra os métodos disponíveis e comumente usados.

Conforme indicado na tabela acima, existem três tipos principais de métodos de sustentação.

Base geométrica
Sustentação por injeção
Suporte com estacas

Vamos discutir alguns dos métodos importantes em detalhes.

Sustentação por rejuntamento

Os métodos de injeção são frequentemente usados para melhorar fundações e são particularmente populares na melhoria gradual de solos.

Se o piso apresentar vazios, a argamassa poderá penetrar com mais facilidade.

Rejuntamento de cimento

O rejuntamento de cimento é eficaz no preenchimento de vazios em solos granulares, onde existem vazios para os quais a argamassa de cimento pode ser transportada. Esta é uma técnica útil em melhorias de fundações.

No entanto, existem agora muitos outros métodos que podem tornar este processo muito mais eficaz. Portanto, o rejuntamento com cimento não é utilizado com tanta frequência em comparação com outros métodos.

As seguintes vantagens e melhorias podem ser observadas no processo de injeção de cimento:

Reduz a permeabilidade do solo à medida que os vazios são preenchidos com argamassa de cimento
Ele sustenta os fundamentos
Estabiliza o solo sob a fundação e melhora a sua resistência.
Este método pode ser usado como suporte de escavação

Prensagem química

O rejuntamento químico converte o solo granular em uma forma muito dura e com resistência muito alta.

Este tipo de injeção é frequentemente usado para melhorar solos granulares. Quando injetados no solo, unem as partículas, melhorando a capacidade de suporte do solo.

Produtos químicos como acrilamidas, poliuretanos, acrilatos, epóxis e silicatos de sódio são comumente usados para rejuntamento químico.

Além disso, estes métodos são idênticos ao rejuntamento de cimento e podem ser observados benefícios semelhantes.

Processo de jateamento

O jet grouting também é chamado de método de coluna de solo-cimento in-situ.

Vamos discutir as etapas a serem seguidas no jet grouting conforme mostrado na figura acima.

É feito um furo a uma profundidade que requer melhoria (estabilização e reforço) do solo.
A perfuração pode ser feita com dispositivo rotativo ou com jato de água
Em seguida, corte o solo com jato de alta pressão (20-70 MPa) utilizando um bico giratório com diâmetro de 2-3 mm.
Durante este processo, o líquido da argamassa é misturado ao solo.
Em seguida, é criada gradativamente uma coluna de solo-cimento, que solidifica o solo à medida que ele endurece.

Existem basicamente três técnicas diferentes de rejuntamento.

Haste única
Haste dupla
Barra tripla

A figura a seguir mostra o processo de jateamento realizado para um projeto.

Como podemos ver na imagem acima, o rejuntamento pode ser utilizado de forma muito eficaz na construção; Além disso, serve como método de apoio.

Abaixo estão alguns dos benefícios do jateamento a jato.

Reduz o recalque da estrutura
Isto é possível até uma profundidade de 80 m.
Este método pode ser usado como suporte de escavação
Economia de custos razoável
Também pode ser usado em espaços confinados
Alta seguranca

Injeções de compactação

Este é um método de melhoria do solo que aumenta a densidade e rigidez do solo. Isso é possível com solos soltos, densos e granulares.

Geralmente, uma argamassa de baixo abatimento é injetada na camada do solo a alta pressão. A pressão de injeção está na faixa de 1-4 MPa.

A injeção sob pressão desloca o solo circundante e o preenche com a argamassa injetada. A profundidade da melhoria pode ser superior a 10m dependendo do equipamento disponível.

A taxa de injeção pode estar em torno 4-6m³ por hora. No entanto, isso pode variar dependendo da natureza do solo.

Podem ser destacadas as seguintes utilizações e vantagens possíveis:

Adequado para solo solto, solo dobrável, solo liquefeito, etc.
O grauteamento de compactação reduz o recalque da fundação
A resistência do solo aumenta e, como resultado, sua capacidade de suporte aumenta.
Aumentar a densidade do solo

Sustentação geométrica

Estes métodos foram utilizados quando era necessário alargar as fundações, aumentar a capacidade de carga do solo abaixo da fundação ou aumentar a rigidez/densidade do solo abaixo da fundação.

Existem cinco métodos principais discutidos neste artigo, conforme indicado na tabela mostrada no início.

A sustentação contínua de fundações de tiras
Suporte de feixe de agulha
Apoio e sustentação
Fundamentos de Pynford
Levantar

Vamos discutir cada um desses métodos em detalhes.

Sustentação contínua de fundações em faixa – método pit

Este processo também é conhecido como sustentação de pilar, sustentação de cava ou pilar de cava.

Às vezes também é chamado de método de sustentação de concreto em massa.

Esses são métodos muito antigos de melhorar as fundações quando elas falham ou começam a assentar. Este método é frequentemente usado para melhorar a fundação sob paredes de tijolos.

Neste caso, a ruína não é um colapso, mas sim a formação de fissuras no edifício ou estrutura em questão devido ao recalque.

Este método procede da seguinte forma:

Primeiro, são cavados poços sob a fundação em intervalos regulares.
A distância entre os poços pode ser de 1 a 2 m, dependendo da natureza da parede de tijolos. Se a qualidade dos tijolos for muito ruim, esta distância não pode ultrapassar 1,0 m.
O espaçamento dos poços também é determinado pela curvatura da parede de tijolos acima do poço.
As paredes do poço podem ser apoiadas com madeira, se necessário.
A profundidade da escavação pode ser ajustada dependendo das condições do solo. O trabalho de escavação é normalmente concluído com uma camada de solo que tenha a capacidade de carga necessária.
O poço é então preenchido com concreto maciço.
Se forem utilizados outros materiais como alvenaria de tijolo, alvenaria ou blocos de concreto pré-fabricados, etc., eles deverão ser utilizados com argamassa de cimento.
O espaço final entre o aterro e a fundação (50-100 mm) pode ser preenchido com uma mistura forte como cimento:areia numa proporção de 1:3.

Suporte de feixe de agulha

Este método é usado para melhorar fundações, principalmente quando as cargas estão distribuídas de forma desigual.

Existem dois métodos principais nos quais podemos usar o método de agulhamento.

Viga simplesmente apoiada
viga cantilever

Nestes outros métodos, cortamos um buraco na parede para apoiá-la através da viga que atravessa a parede.

O tipo de viga pode ser de concreto armado, madeira ou aço. As vigas de aço são preferidas porque são mais fáceis de construir/fixar em comparação com as vigas de concreto armado.

Feixe de agulha cantilever

Vigas agulhas apoiadas em estacas

Profundidade rasa, feixe de agulha apoiado

Os suportes da viga agulha podem ser estacas pré-fabricadas, estacas cravadas ou outros suportes apoiados no solo conforme indicado nas figuras acima. A escolha do tipo de suporte depende do tamanho das cargas que cada suporte deve suportar.

Apoio e sustentação

Para realizar a sustentação da fundação, a tensão ou carga na fundação deve ser liberada. Portanto, as paredes são apoiadas de diferentes maneiras para reduzir a força axial na fundação.

A ilustração a seguir mostra um desses métodos que pode ser usado em melhorias de fundações.

Fundamentos Pynfored

Este é um método muito antigo de melhorar as fundações.

Usado principalmente para apoiar paredes de tijolo.

Apoios colocados a uma curta distância servem para suportar a carga exercida pelas paredes. A base da coluna é reforçada com uma argamassa forte para evitar assentamentos.

A imagem a seguir mostra uma parede apoiada de maneira semelhante.

Métodos de avanço

Este método é frequentemente utilizado em estruturas de concreto armado. A operação de elevação é realizada não só para melhorar a fundação, mas também para corrigir os pilares.

Os pilares são sustentados por macacos colocados sobre a camada de concreto ou laje de concreto colocada para esse fim. Uma força ascendente igual à sua força axial é exercida sobre o suporte.

Isto poderia ser feito elevando as vigas ao redor da coluna. Para cargas axiais elevadas, a elevação do piso térreo não é suficiente, pois a viga pode falhar devido ao cisalhamento. Nestas situações, o número de pisos a apoiar deverá ser verificado através de cálculo.

Suporte com estacas

Conforme indicado na tabela acima, existem muitos métodos que podem ser usados para apoiar o trabalho.

Vamos listar todos esses métodos.

Estacas cravadas
Pressione pilhas
Pilhas furadas
Pilha perfurada contínua
Estacas de pequeno diâmetro
Estacas de raízes e estacas de raízes em forma de rede
Microestacas

Vamos discutir brevemente cada método.

Estacas cravadas

Estacas cravadas são mais úteis na sustentação do trabalho, pois são fáceis de instalar e a instalação leva menos tempo.

No entanto, também existem desvantagens significativas a serem consideradas.

A instalação só pode ser feita na parte externa do edifício ou estrutura.
Vibração excessiva durante a instalação e problemas como recalques, fissuras, etc. em estruturas existentes.
A construção antiga pode ser danificada pelas vibrações.
É necessário espaço suficiente para instalação.

Pressione pilhas

As estacas prensadas são uma boa alternativa às estacas cravadas, pois resolvem alguns dos problemas.

Principalmente isso evita vibrações no piso que ocorrem durante a instalação.

Estacas prensadas são estacas segmentadas feitas de concreto ou aço.

À medida que as cargas da coluna aumentam, torna-se muito difícil fazer melhorias na fundação.

Pilhas furadas

As vibrações e o ruído relacionados à construção são comparativamente baixos com fundações por estacas perfuradas. Portanto, este método também pode ser utilizado em áreas sensíveis.

No entanto, a instalação também requer espaço livre e uma altura de teto mais elevada.

Portanto, as estacas perfuradas também são erguidas fora da estrutura quando as fundações são sustentadas. No entanto, existem métodos pelos quais a instalação pode ser realizada em alturas baixas. Equipamentos de tripé podem ser usados para instalar os postes da placa.

Para obter mais informações sobre fundações, você pode consultar a lista de artigos a seguir.