Como calcular a profundidade da fundação tendo em conta vários factores

Criar uma base forte é crucial para qualquer tipo de projeto de construção, quer se trate de uma casa modesta ou de um arranha-céus alto. A estabilidade e a longevidade da estrutura acima dela dependem muito da profundidade em que a fundação é colocada. Para saber como calcular a profundidade adequada de uma fundação, é necessário ter em conta uma série de variáveis importantes que afectam a estabilidade do solo e o peso que a fundação deve suportar.

O tipo de solo em que o edifício vai ser construído deve ser tido em conta antes de decidir a profundidade da fundação. A capacidade dos vários tipos de solo para suportar o peso e assentar ao longo do tempo varia. Os solos argilosos densos, por exemplo, podem suportar um peso maior do que os solos arenosos soltos. Um engenheiro geotécnico experiente pode testar o solo para ajudar a determinar a capacidade do solo para suportar uma estrutura e para estabelecer a profundidade ideal da fundação para evitar assentamentos ou deslocamentos.

O ambiente local e o clima também são factores importantes a ter em conta. As fundações mais profundas são necessárias em áreas vulneráveis ao gelo, uma vez que a expansão do solo pode causar danos nas estruturas acima. Da mesma forma, as regiões com lençóis freáticos elevados ou solos expansivos que se expandem e contraem em resposta ao teor de humidade podem exigir fundações mais profundas para oferecer estabilidade suficiente durante todo o ano.

O cálculo da profundidade das fundações é também influenciado pela utilização e conceção previstas para a estrutura. As fundações mais profundas são normalmente necessárias para edifícios mais altos ou mais pesados, como edifícios industriais ou complexos residenciais de grande altura, de modo a distribuir uniformemente o peso e evitar assentamentos excessivos. Os engenheiros utilizam cálculos de carga e análises estruturais para determinar a profundidade ideal em que a estrutura pretendida pode ser suportada de forma segura pela fundação.

Por último, mas não menos importante, a profundidade mínima de uma fundação é grandemente influenciada pelos códigos e regulamentos de construção locais. O objetivo destes códigos é garantir a segurança e a resistência das estruturas contra eventos imprevistos, como cargas de vento e terramotos. O cumprimento destas directrizes não só garante o cumprimento dos requisitos legais, como também melhora a robustez e a segurança geral do edifício.

Fator	Consideração
Tipo de solo	Diferentes solos têm diferentes capacidades de suporte de carga. A argila necessita de fundações mais profundas do que o solo arenoso.
Linha de geada	A fundação deve estender-se abaixo da linha de gelo para evitar danos causados por ciclos de congelamento e descongelamento.
Carga do edifício	As estruturas mais pesadas requerem fundações mais profundas para garantir a estabilidade e evitar o assentamento.
Lençol freático	Os lençóis freáticos elevados podem causar problemas nas fundações. Fundações mais profundas ajudam a evitar danos causados pela água.
Clima	Em regiões com condições climáticas extremas, as fundações mais profundas oferecem uma melhor proteção contra o stress ambiental.

Factores que afectam os cálculos

A maioria das pessoas que não estão envolvidas na construção acreditam que o peso do edifício afecta diretamente a profundidade da fundação. Mas existem outros sinais para além deste. As seguintes variáveis são utilizadas para calcular a profundidade da fundação (GZF):

• Condições hidrogeológicas;
• congelamento do solo;
• características do projeto do local de construção;
• terreno.

Condições hidrogeológicas

O solo coberto de plantas cobre quase todos os locais de construção. É necessário remover este solo porque está cheio de inclusões biológicas e raízes de plantas. Diferentes camadas de solo com propriedades distintas descem por baixo dele. Devem ser conhecidas pelo dono da obra.

Cada variedade tem uma humidade e uma resistividade únicas. A sola da fundação deve assentar na camada de suporte do solo para que a casa se mantenha numa posição estável.

A dada altura, a água subterrânea também se infiltra no solo. A determinação do nível de água é essencial para calcular a GZF.

Existe a possibilidade de o solo por baixo da fundação ser arrastado, o que pode causar assentamentos irregulares e todas as consequências negativas que daí advêm.

A humidade relativa elevada favorece o crescimento de bolores e colónias de fungos, que podem destruir os alicerces de qualquer tipo de estrutura.

Crucial! A fundação nunca deve estar localizada na zona de águas subterrâneas. A água é desviada da fundação se não houver uma forma económica de evitar este fenómeno. Para o efeito, instale um sistema de drenagem à volta da casa.

Congelamento do solo

Com exceção das zonas meridionais, quase toda a Federação Russa está sujeita a temperaturas negativas no inverno. O impacto negativo deste fator na fundação resulta de fenómenos físicos como a transformação da água em gelo.

A humidade do solo cristaliza a temperaturas inferiores a 0°C, aumentando rapidamente o seu volume e formando cristais de gelo. Surgem forças de elevação maciças com uma potência imensa. Não só as fundações compostas por outros materiais podem ser deformadas por elas, como também as estruturas maciças de betão armado podem sofrer deformações. O GZF deve ser determinado de modo a que a base passe através do solo congelado.

Há duas maneiras de os construtores abordarem a questão do solo congelado:

• A primeira é colocar a base do edifício abaixo da zona de congelamento do solo.
• No segundo caso, a fundação é isolada. Este método dispendioso é utilizado principalmente em zonas com temperaturas particularmente baixas no inverno ou em regiões localizadas no Extremo Norte.

Características de projeto do local de construção

Os edifícios com caves ou semi-caves estão entre os elementos de conceção dos projectos de construção. A sola da fundação pode aprofundar-se ainda mais como resultado da cave. Nestas situações, as paredes da semi-cave e da cave servem de fundação e de paredes.

Embora a altura subterrânea estimada dos apoios seja modesta, estes são elevados a um ponto em que os hóspedes alojados nestes quartos com pé-direito de 2.7 a 3 metros podem ser considerados confortáveis.

Terreno

Quando um terreno de construção se inclina em mais do que uma direção, torna-se necessário construir uma fundação a diferentes alturas em diferentes locais ao longo do plano de construção. Isto deve-se ao facto de as variações da GZF ao longo da inclinação do terreno permitirem que a grelha se mantenha horizontal. Isto depende principalmente da composição da base do solo, que pode ser altamente capaz de suportar o peso ou, por outro lado, propenso a deslizamentos de terra.

Nestas circunstâncias, as fundações são construídas como uma série de contornos fechados constituídos por lajes ou faixas monolíticas de alturas variáveis. Nos taludes, são comuns os suportes colunares, as estacas roscadas e as bases de estacas. Sem descer abaixo do nível do lençol freático, podem facilmente ultrapassar o ponto de congelação do solo.

Como é determinado pelo SNiP?

Uma rede de resultados de inquéritos geotécnicos cobre todo o território da Federação Russa. A certa altura, as informações recolhidas sobre as propriedades do solo foram organizadas e adicionadas a registos regulamentares significativos a nível federal.

Tomar nota! O conteúdo dos documentos regulamentares não se torna doutrina estabelecida. À medida que são lançados novos aditamentos ou SNiP que foram reaprovados, as tabelas, diagramas, mapas e planos são actualizados continuamente. Atualmente, são orientados pela norma GOST 5180-2015, SP 22.13330, e outros documentos.

Também têm em conta os estatutos regulamentares dos departamentos locais de arquitetura e construção. Por outras palavras, pode utilizar um método de referência para encontrar o nível das águas subterrâneas no local de construção, que é necessário para calcular o GRF, bem como a profundidade da camada de solo de suporte de carga e o congelamento do solo.

Como calcular para casa?

É possível determinar a profundidade da fundação por si próprio se tiver pelo menos um pouco de experiência na conceção de estaleiros de construção. O cálculo do HZF é iniciado após a elaboração de um plano preliminar do projeto da casa, tendo em conta vários factores.

A carga sobre o solo

Determinar o peso de todas as estruturas do edifício, tendo em conta tudo o que estará dentro da casa, incluindo mobiliário, aquecimento, água, esgotos, comunicações e equipamento elétrico, cargas de neve e o número máximo de pessoas, de modo a calcular a carga sobre o solo a partir do peso de todo o edifício. Calcule também aproximadamente o peso das futuras estruturas de fundação.

Resistência específica do solo

Como já foi referido, a via de referência, obtendo uma cópia do tiro vertical na direção local de arquitetura, ou recorrendo às empresas comuns e aos SNiP correspondentes, determina a resistência específica da camada de suporte da camada de solo e a sua profundidade de ocorrência.

O método experimental de laboratório é utilizado se a resistência específica do solo tiver de ser determinada com um elevado grau de exatidão.

As amostras de solo que foram extraídas do local de construção através de perfuração são levadas para o laboratório de construção. Os cubos de amostras de solo são aí colocados e deixados até serem totalmente destruídos. A pressão de pico será também o valor da resistência específica do solo.

Quadrado de apoio

A localização ideal do suporte pode ser determinada comparando dois valores: a resistência específica do solo e a carga específica do peso do edifício. O requisito principal é que o valor do primeiro parâmetro seja superior ao do segundo.

Tipo de base

O tipo de fundação é selecionado com base noutros factores e na área de apoio necessária:

• Fita. A fundação é um suporte sólido de betão armado monolítico ou pré-fabricado, também em forma de alvenaria de garrafa ou de pedra natural. A base assemelha-se a uma fita erguida à volta do perímetro das paredes estruturais. As fitas existem em assentamento raso e profundo:
• As fundações superficiais são instaladas em solos sólidos com uma profundidade de congelação do solo não superior a 300 mm.
• As solas das fundações profundamente enterradas não devem atingir o nível freático de 1.5 m.
• Colunar. Os apoios independentes sob a forma de pilares podem ter diferentes comprimentos de projeto, dependendo da diferença de alturas das camadas de solo de suporte de carga em diferentes locais do local de construção. A profundidade óptima da base de todos os pilares é assumida como sendo a mesma em termos da dimensão máxima de projeto. Esta abordagem simplifica a construção e reduz o tempo de construção da fundação de uma casa.
• Estacas. As estacas podem ter a forma de suportes metálicos ou de betão armado cravados no solo com um bate-estacas. Com a sua ajuda, as camadas fracas do solo são perfuradas e as suas extremidades são imersas na camada de suporte em pelo menos 300 mm. Os suportes de parafuso são aparafusados no solo da mesma forma.
• Laje. Esta conceção resolve o problema da construção da base da casa em solos extremamente fracos, como turfeiras, solos pantanosos, etc.P. Uma grande área de apoio minimiza a carga específica do edifício. A profundidade do depósito é quase igual à espessura da camada de solo fértil removida.

Relativamente a uma nota. É possível determinar com precisão a melhor área de apoio seleccionando o tipo de base. Depois de calcular o GZF, pode então avaliar se a construção do tipo de estrutura de suporte escolhido é economicamente viável ou mudar para um tipo diferente.

Fórmula de cálculo

A tabela SNiP é utilizada para calcular a profundidade de congelação Nmerz. Se isto se revelar problemático, o parâmetro pode ser encontrado simplesmente escavando um buraco no local da construção durante o inverno.

Tabela de referência SNiP.

A fotografia vertical é utilizada para determinar a profundidade do congelamento. Deve ter em atenção que a terra por baixo de uma casa aquecida aquece. A profundidade de congelamento é reduzida em 20% como resultado. Isto significa que o valor real será:

Nmerz (1 – 0.2) = 0.8 Nmerz é Nfact.

Nível de água subterrânea

O melhor local para saber mais sobre a proximidade das águas subterrâneas à superfície terrestre é o arquivo do departamento de planeamento e arquitetura da cidade local. A perfuração experimental de um poço é outro método utilizado para medir este parâmetro. Investigar o poço próximo durante o degelo da primavera é a melhor forma de atuar. O parâmetro ideal a considerar no cálculo do GPF será a distância à superfície da água.

Profundidade óptima

Devemos ter isto em consideração com um exemplo particular para clarificar a metodologia de cálculo. Partindo do princípio de que tem a tarefa de identificar a zona de proteção civil num estaleiro, é necessário obter primeiro as seguintes informações preliminares

• Profundidade de congelação do solo. De acordo com a tabela SNiP, o solo no local de construção congela a uma profundidade de 2 m.
• Nível do lençol freático. O valor deste parâmetro é retirado de um levantamento vertical ou medido num poço. É igual a 3.4 m.
• Tipo de fundação. Foi escolhido o tipo de base colunar.
• Terreno – declive.
• A diferença de profundidade da camada de solo de suporte de carga é de 2 m. Dados do levantamento vertical.

A média de dois a 3.4 m, ou 2.7 m, é a profundidade ideal da fundação quando os dois primeiros factores são tidos em consideração. Considerando a topografia, os pilares estarão a 2.7 metros de comprimento no ponto mais alto do local e 4.7 metros de comprimento no seu ponto mais baixo.

Qualquer projeto de construção deve considerar cuidadosamente a profundidade da fundação para garantir a estabilidade e a longevidade. Há algumas considerações importantes a fazer para escolher a profundidade correcta. O tipo de solo é importante; são necessárias fundações mais profundas para solos mais macios. O peso e o tamanho do edifício também afectam a profundidade; são necessárias fundações mais profundas para edifícios maiores e mais pesados. A estabilidade é afetada pelos níveis de humidade do solo das árvores circundantes e dos lençóis freáticos. Por último, os códigos de construção locais fornecem directrizes específicas para garantir que as fundações cumprem as normas de segurança. Os construtores podem determinar a profundidade ideal da fundação e garantir uma fundação forte para os seus projectos, examinando cuidadosamente estes factores.

Vídeo útil

O vídeo seguinte ensina-o a determinar a profundidade da fundação:

A determinação da profundidade da fundação é essencial para garantir a longevidade e a estabilidade de qualquer edifício. A profundidade correcta depende de vários factores, o primeiro dos quais é o tipo de solo. As fundações mais profundas são necessárias para evitar o assentamento em solos macios e expansivos, enquanto que as profundidades mais rasas podem ser possíveis em solos firmes. A análise do solo e a consulta de um estudo geológico podem fornecer informações cruciais necessárias para fazer esta escolha.

O peso e o design do edifício são também considerações importantes. As fundações mais profundas são geralmente necessárias para estruturas mais pesadas ou edifícios de vários andares, a fim de distribuir uniformemente o peso e evitar assentamentos irregulares. A profundidade ideal, que estabelece um equilíbrio entre estabilidade e rentabilidade, é determinada através de cálculos de engenharia baseados nas cargas esperadas e nos requisitos estruturais.

A profundidade da fundação também é afetada pelo clima. Por exemplo, em zonas onde o gelo é comum, são necessárias fundações rebaixadas abaixo da linha de gelo para evitar movimentos provocados por ciclos de congelação e descongelação. Por outro lado, embora as fundações possam ser menos profundas em climas mais quentes, os códigos de construção locais e a estabilidade do solo devem ser tidos em conta.

Finalmente, os requisitos mínimos de profundidade das fundações são impostos pelos códigos e regulamentos de construção locais, que se baseiam em normas de segurança e integridade estrutural. A adesão a estes códigos é imperativa para garantir que a fundação satisfaz as obrigações legais e oferece um ambiente seguro aos seus habitantes. Para navegar eficazmente por estes requisitos, pode ser útil falar com um engenheiro de estruturas ou com as autoridades locais.

Vídeo sobre o tema

2. Fundações e fundações em condições naturais e climáticas difíceis. Palestra. Assoc., PARA.N. Gruzin A.IN.

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