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1 Prof. MSc. Manuel Fernando Santos Fundações e Contenções 2 ❑ ALONSO , U.R. – Dimensionamento de Fundações Profundas, 1 Edição , São Paulo, Ed. Blucher, 2013 . ❑ FUSCO, Péricles Brasiliense. Técnica de Armar as Estruturas de Concreto. 2. ed. São Paulo: PINI, 2013. ❑ CARVALHO, Roberto Chust; FIGUEIREDO FILHO,Jasson Rodrigues De. Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado. São Carlos: EdUFSCar, 2014. ❑ ALONSO , U.R., Exercícios de Fundações , 2 Edição , SP , BLUCHER, 2013. ❑ ROCHA, A. M. – Concreto Armado – Volumes I , II III e IV, Livraria Nobel Ltda., Ed. 22ª, 1996; ❑ VELLOSO, D.A. ; LOPES , F.R. – FUNDAÇÔES – Volumes I e II, SP, , Editora Oficina dos Textos, 2013; ❑ SUSSEKIND, J. C. – Curso de Concreto – Volumes I e II, Editora Globo, Ed. 6ª Ed., 1989; ❑ CAMPOS, J. C. – Elementos de Fundações em concreto. 2ª ed., SP, Editora Oficina dos Textos, 2013. ❑ E muitos outros... Referencias Bibliográficas 3 Normas - ABNT ❑ANBT - Associação de Normas Técnicas, NBR 6122/2019 – Projeto e execução de fundações. ❑ABNT – Associação de Normas Técnicas, NBR 6123/1988 – Forcas devido ao vento em edificações – Procedimento ❑ABNT – Associação de Normas Técnicas, NBR 6120 /1978 – Calculo para cargas de estruturas.(atualizada em 2022). ❑ABNT – Associação de Normas Técnicas, NBR 6118/2014 – Projetos de Estruturas de Concreto - Procedimentos. ❑ABNT – Associação de Normas Técnicas, NBR 15.421 /2006 – Calculo para estruturas resistentes a sismos. ❑ABNT – Associação de Normas Técnicas, NBR 12131 /2019 – Estacas – Prova de carga ❑ E outras .... 4 A- Conteúdo Programático 1.1 - Análise Geotécnicas 1.1 - Análise da capacidade de carga e tensões admissíveis do solo de fundação 1.2 - Escolha do tipo de fundação 1.2 - Fundações superficiais ( ou rasas) 1.2.1 - Principais tipos e características 1.2.2 – Blocos ( Proibido pela desde 2010 pela atualização da NBR 6122) 1.2.3 - Sapatas 1.2.4 – Radier 1. 3 - Fundações profundas ( metodologia e Principios) 1.31 - Principais tipos ( metálica, concreto, madeira, etc.) 1.3.2 – Estaca Franki , Mega, Raiz 1.3.2 – Tubulões 1 - Tópicos 5 1.4 - Comportamento de fundações 1.4.1 - Analise de recalques de fundações 1.4.2 - Análise de interação solo-estrutura 1.5 - Estruturas de contenção 1.5.1 - Muro de arrimo 1.5.2 - Muros em concreto armado 6 1 - Fundação 1.1 – DEFINIÇÃO Chama-se fundação a parte de uma estrutura que transmite ao terreno subjacente a carga da obra ou esforços atuantes. Na figura a seguir, pode-se visualizar e revisar os elementos que constituem uma edificação. su p ra e st ru tu ra In fr a e st ru tu ra Alic erc e ou ba ld rame Solo resistente F u n d a ç õ e s Soc o ou pedesta l Pé-d ireito Estrutura da c oberturaTe lha me nto da co be rtu ra Parede de vedaç ão Parede d ivisória Figura 1 - Esquema dos elementos de uma edificação Superestrutura – Parte de estrutura acima do nível dos solo Infraestrutura ( subsolo, blocos de coroamento Fundação – É o elemento de ligação entre a estrutura e o solo 7 Grande parte dos problemas existentes, são provenientes de erro de concepção, provocados por estudos isolados, sem levar em consideração a ligação : Estrutura x Fundação x Solo Grande Vilão : Sondagem inadequada, ou falta dela Figura 2: Prédio Tombado na Grécia Figura 3: Recalque do conjunto de pilares da ponte 8 1.2 – EXAME DO TERRENO Muitas vezes o aspecto de um solo leva o técnico a considera-lo firme. No entanto, um exame mais cuidadoso pode mostrar tratar-se de solo altamente compressível, exigindo consolidação prévia. Este exame denomina-se sondagem e tem por finalidade verificar a natureza do solo, a espessura das diversas camadas, a profundidade e a extensão da camada mais resistente que deverá receber as cargas da construção, e determinar o tipo da estrutura de fundação a ser especificada. Para efeito prático na construção, a Mecânica dos Solos divide os materiais que ocorrem na superfície da crosta terrestre em: a) Rochas - solos rochosos (rochas em decomposição ou sã); b) Solos Arenosos/Siltuosos - com propriedade de compacidade (grau de compacidade); c) Solos Argilosos - com propriedade de consistência (limite de consistência). Antes de se decidir pelo tipo de fundação em um terreno, é essencial que o profissional adote os seguintes procedimentos: a) visitar o local da obra, detectando a eventual existência de alagados, afloramento de rochas etc.; b) visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as soluções adotadas; c) fazer sondagem a trado (broca) com diâmetro de 2” ou 4”, recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente; d) mandar fazer sondagem geotécnica. 9 1.3 – EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM Dependendo do tipo solo, a sondagem deverá utilizar o melhor processo que forneça indicações precisas, sem deixar margem de dúvida para interpretação e que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a solução a adotar. A sondagem mais executada em solos penetráveis é a sondagem geotécnica a percussão, de simples reconhecimento, executada com a cravação de um barrilete amostrador, peça tubular metálica robusta, oca, de ponta biselada, que penetrando no solo, retira amostras sequentes, que são analisadas visualmente e em laboratório para a classificação do solo e determina o SPT (Standart Penetration Test), que é o registro da somatória do número de golpes para vencer os dois últimos terços de cada metro, para a penetração de 15 cm. Nas próximas figuras são mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotécnica de percussão, a planta de locação dos furos e um laudo de sondagem Rua X 800 1000 1 4 8 01 9 5 0 1200 7 7 0 4 5 0 0 2600 SP 01 SP 02 SP 03 3500 R u a Y Centra l telefônica Casa de força N Figura 4 - Planta de locação dos furos de sondagem 10 1-conjunto motor-bomba 2-reservatório de água 3-tripé tubos metálicos 4-roldana 5-tubo-guia 50 mm 6-engate 7-guincho 8-peso padrão 60 kg 9-cabeça de cravação 1 2 3 4 5 6 9 8 7 Figura 5 e 6 - Equipamento de sondagem a percussão 11Figura 9 – Caixa com amostras de solo Figura 7 – Modelos de trado Figura 8 – Caixa padrão de coleta 1.3.1 - Elementos de coleta 12 Figura 10 – Corpo do cilindro de coleta Ação executiva na sondagem 13 1.3.2 – Perfil Geológico Penetraç ão Golpes/ 30 c m Cota (RN) Nível da água A m o st ra Diagrama das penetraç ões 10 20 30 40 P ro fu n d id a d e e m m e tr o s Classific aç ão do materia l 0,10 1,00 1,80 3,00 5,00 18,00 20,45 Solo superficial Argila siltosa, variegada idem, mole Argila siltosa pouco arenosa, marron, dura idem, rija idem, dura Argila siltosa, dura limite de sondagem 4 14 9 11 22 27 28 29 30 31 5 20 13 15 35 37 38 39 43 47 PERFIL DE SONDAGEM GEOLÓGICA - Ensa io de penetraç ão padrão SPT CLIENTE: Loc a l: Rua X 2,3 Responsável Téc nic o: SP 01 LOGO07/ 04/ 99 1:1000 Obs: não se verific ou pressão d ’água Figura 11 - Perfil de sondagem geológica 14 1.4- PRINCÍPIOS GERAIS DE SUPORTE DE UM SOLO RESISTENTE A resistência (sustentação) de um solo destinado a suportar uma construção é definida pela carga unitária (expressa em kgf/ cm2 ou Mpa), sob a qual, praticamente, o assente deixa de aumentar. Os solos apresentam resistências por limite de carga que podem suportar, sem comprometer a estabilidade de construção. O grau de resistência indica qual tipo de fundação é mais adequada. N.A.A B C Figura 12 - Camadas resistentes e tipos de fundação indicadas 15 a) Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência, é possível implantar a fundação em A; b) Se só A é resistente, deve-se apoiar fundações de estruturas leves, cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque; c) Se A é solo fraco e B é resistente, a fundação é do tipo profunda, atendendo-se para a carga limite em função da resistência de C; d) Se A=B sãosolos fracos e C é resistente, o apoio da fundação deverá ser em C. N.A.A B C Ensaio prático para a determinação de tensão admissível do solo pelo método simples. Exemplo: Um pilão de 20 Kg que tem diâmetro de 15 cm, cai 10 vezes de uma altura de 0,50 m e penetra no solo 5 cm. Qual é a resistência do terreno? S= R² = 3,14x 7,5² =176,70 cm² = 20/10 x 176,7 [(10x 0,5 / 0,05) + (10+1/2)] = 1,192 ou = 1,2 kg/cm² Obs: O solo classifica-se como arenoso. 16 1.5- ESPECIFICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO O processo de especificação de um tipo de fundação, na generalidade dos casos, determina frequentemente dois tipos de fundações, chamadas genericamente de fundações do tipo rasa ou direta e do tipo profunda. 17 1.5.1 – Especificação para fundações rasas ou diretas A fundações do tipo rasa ou direta é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1,0 a 3,0 metros. Nesse caso, pode-se executar alicerces ou sistemas de sapatas interligadas por vigamentos, levando em conta os seguintes cuidados na execução 1.5.2 – Especificações para fundações profundas Quando o solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3,0 metros, podendo chegar a 30,0 m ou mais,é recomendado executar fundações do tipo profunda, cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado, constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão. 18 1.5.1.1 – BLOCO “Elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.” (definições da ABNT NBR 6122 até 2010). Figura 13 – Bloco em alvenaria Figura 14 – Bloco em escalonado em concreto 19 Figura 15 – Bloco de materiais diversos Figura 16 – Cavas e aterramento dos blocos 20 1.5.1.1.2 – BLOCO CORRIDO OU BALDRAME Figura 17 – Baldrame impermeabilizado com arranque de alvenaria. 21 FIM 22
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