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1 PROJETO DE FUNDAÇÕES E SOLOS Prof. Me. Allan Miranda Pereira Aluno: Ivan Melim São José do Rio Preto- SP, 30 de outubro de 2023 2 PROJETO DE FUNDAÇÕES E SOLOS Melim, Ivan RESUMO Trabalho de projeto integrador tema Fundações, onde se trará a escolha de um tipo de fundação como bloco para determinado tipo de estrutura. Uma breve descrição sobre fundações em geral, e depois a escolha da fundação adotada, procedimentos gerais do projeto e técnicas de distância entre eixos de estacas. A presente pesquisa tem como visão o estudo de um tipo de fundação e as aplicações parciais em várias áreas da construção civil. As características implementadas em os tipos de sapatas mais casuais e utilizadas fazem ter uma noção dos tipos que são empregados e como são caracterizados cada tipo, pelo ponto de vista de alguns autores e por normas que regem este tipo de fundação e seus respectivos modelos. Palavras-Chave: Fundações. Blocos, sapatas. Introdução: Existem diversos tipos de fundações como blocos, sapatas. Primeiramente serão debatidos os blocos, que podem ser em concreto e de pedras. Posteriormente, serão estudadas sapatas com os procedimentos necessários para a avaliação do solo e da dimensão da sapata. Quando se estudam sapatas, pode-se ter sapatas isoladas, associadas e de divisas. Além dessas fundações, também iremos apresentar radiers e o modo como funciona seu mecanismo e o análise e dimensionamento de blocos, sapatas (isoladas, associadas, contínuas e em divisas), vigas de equilíbrio, radier. 3 Blocos de fundações Em um edifício, tem- se o trajeto que as cargas irão percorrer até se dissipar no solo e a laje que descarrega suas cargas nas vigas, as quais descarregam suas cargas nos pilares. Em um prédio alto, tem -se uma grande quantidade de carga; muitas vezes, uma estaca pode não suportar a carga, que deve ser dividida entre várias estacas. Esses blocos de fundação também ser vem para absorver as reações provindas das estacas, GUIMARAES, 20218. Existem diversos tipos de blocos de fundação, com vários formatos, de acordo com o tipo de fundação a ser executada. Geralmente, blocos têm dimensões retangulares, mas existem blocos triangulares, pentagonais e hexagonais. Na Figura 1, pode- se visualizar os diversos tipos de blocos de fundações. Contudo, também podemos pensar em fundações do tipo bloco, que são utiliza das quando se tem cargas quase como se fosse m pontuais; essa carga do pilar descarrega direto em cima do bloco, GUIMARAES, 20218. Figura: 01- GUIMARAES, 20218 Esses blocos podem ser executa dos em vários materiais, como pedra, tijolo e concreto simples ou ciclópico. Quando se utilizam ar maduras como bloco, pode -se dizer que se caracterizam como sapatas (na Figura 2), pode -se observar os diferentes tipos de blocos), GUIMARAES, 20218. 4 Figura:02- GUIMARAES, 20218 Procedimentos gerais do projeto Considerando-se as ações atuantes no pilar (força normal, momentos fletores e forças cortantes) e definido o tipo de estaca e sua carga admissível determina-se o número de estacas por pilar. Outras considerações devem ser feitas nesta fase do projeto como, a consideração do efeito de grupo de estacas e estacas com forças horizontais. Fundações submetidas a forças horizontais moderadas podem ser dimensionadas com estacas verticais, distribuindo-se a força horizontal entre as estacas, desde que se respeite capacidade horizontal; se as estacas estiverem submetidas a forças horizontais elevadas, as camadas superiores do solo deverão resistir a estas forças sem que ocorra movimento lateral excessivo, se isto não for possível adotam-se estacas inclinadas. Certos procedimentos para cálculo de forças horizontais em estacas verticais são baseados em hipóteses simplificadas, uma solução mais realista seria a consideração da interação estaca-solo, BASTOS., 2023. Segundo a NBR 6118:2003 os blocos rígidos têm comportamento estrutural caracterizado por trabalho à flexão nas duas direções com trações nas linhas sobre as estacas; as forças são transmitidas por meio de bielas de compressão com formas e dimensões complexas; o trabalho ao cisalhamento também se dá nas duas direções, não apresentando ruptura por tração diagonal e sim por compressão das bielas. No caso de blocos flexíveis deve ser feita uma análise mais completa. Distância entre eixos de estacas 5 A NBR 6118:2003 sugere que o valor de espaçamento entre eixos de estacas deva estar compreendido entre 2,5 vezes a 3 vezes o diâmetro destas. Alguns autores adotam o espaçamento mínimo entre as estacas da ordem de 2,5 vezes o diâmetro no caso de estacas pré-moldadas e 3,0 vezes para estacas moldadas “in loco”. Para ambos os casos esse valor não deve ser inferior a 60 cm. São recomendadas práticas que a ponta superior da estaca deve ser embutida no bloco não menos que 10 cm e não mais que 15 cm, e que deve ser adotado para espaçamento entre estacas o menor valor entre: 2 vezes o diâmetro da estaca, 75 cm ou 1,75 vez a diagonal (no caso de blocos quadrados), CALAVERA,1991 e MONTOYA, 2000. A união entre a estaca e o bloco pode variar dependendo do tipo de estaca e do processo de construção. Figura: 03 União de bloco e estaca, Calavera (1991). As Recomendações sobre excentricidades acidentais, por razões econômicas, conduzem muitas vezes a blocos sobre um número menor de estacas, como é o caso de blocos sobre uma ou duas estacas. Calavera (1991) faz uma importante consideração para o caso de compressão centrada em blocos sobre uma ou duas estacas. Em virtude das incertezas na execução desses elementos sugere que se adote uma excentricidade acidental mínima, que é levada em consideração no projeto do bloco com os valores: 6 • e = 5 cm, em obras com alto controle de execução; • e = 10 cm, em obras com controle de execução normal; e • e = 15 cm, em obras com baixo controle de execução Ancoragem da armadura principal de tração – tirante A NBR 6118:2003 indica que as barras de armadura dispostas nas faixas definidas pelas estacas devem se estender de face a face do bloco e terminar em gancho nas duas extremidades. A ancoragem das armaduras de cada uma dessas faixas deve ser garantida e medida a partir da face interna das estacas. Pode ser considerado o efeito favorável da compressão transversal às barras, decorrente da compressão das bielas. Destaca-se que esse procedimento já é adotado pelo meio técnico. Detalhamentos das armaduras secundárias Armaduras secundárias na forma de estribos na direção transversal e longitudinal são exigidas apenas no caso dos blocos sobre duas estacas em face de momentos provenientes de excentricidades construtivas das estacas. O CEB-FIP (1970) não contempla casos de blocos sobre uma estaca. Em blocos sobre duas estacas uma armadura longitudinal é posicionada na parte superior, estendida sobre todo o comprimento do bloco, cuja seção transversal não deve ser inferior a 10% da área das barras de aço da armadura principal de tração. Deve apresentar nas faces laterais, uma armadura em malha constituída por estribos transversais que devem envolver as barras longitudinais superiores e inferiores e, estribos na direção longitudinal indicadas pelo CEB-FIP (1970). A princípio, elas são envolvendo os estribos transversais, CEB-FIP, 1970. 7 Figura: 04 TIPOS DE FUNDAÇÕES RASAS Sapatas São elementos de fundação superficial, posicionados em níveis próximos da superfície do terreno, construídos em concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração não sejam resistidas peloconcreto, mas sim pelo emprego de barras de aço. De acordo com a NBR 6122 (2010) o elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.” Figura:05 • Quando o terreno apresenta boa taxa de trabalho e a carga a ser 8 suportada é relativamente pequena; • Podem ser simples ou armadas; • A largura da sapata é uma função da resistência do solo e da forma da coluna ou parede; • Em forma de tronco de pirâmide, interligadas entre si por vigas baldrame. Fundações Profunda As fundações profundas caracterizam por ser no mínimo três metros de altura, essas fundações transmitem forças para sua área de base, e por suas laterais conhecida como fuste. Assim como as sapatas geralmente são fundações rasas, em fundações profundas temos o uso de tubulões, estacas, caixões. A NBR 6122 (item 3.7) caracteriza tanto sobre fundação rasa quanto fundação profunda uma definição, nesse caso o “elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3,0 m.” Demonstrando assim a forma que é dissipada a força em uma fundação profunda. Sapatas isoladas Transmitem ações de um único pilar. É o tipo de sapata mais frequente. Estas podem receber ações centradas ou excêntricas. Podem ser quadradas, retangulares ou circulares, com altura constante ou variável (chanfrada), GIONGO, 2008 Figura:06 9 Sapatas corrida As sapatas corridas têm como característica o tipo de uso, geralmente em situações onde a construção não se tem muita altura, como casas de baixo porte, muros, galpões piscinas, e etc. consegue vencer além do fato de sua rasa escavação, forças necessárias para suportar a estrutura superior. Assim como em outros tipos de fundações, a NBR 6122 (3.6) tem sua definição específica para sapatas corrida, “sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento.” Figura: 07 Sapatas associadas ou combinadas Transmitem ações de dois ou mais pilares adjacentes. São utilizadas quando a distância entre as sapatas é relativamente pequena, sendo que este tipo de fundação oferece uma opção mais econômica. Com condições de ações similares, podem ser assentes em uma sapata corrida simples, mas quando ocorrem variações consideráveis de ação, um plano de base trapezoidal satisfaz mais adequadamente à imposição de coincidir o centro geométrico da sapata com o centro das ações. Podem ser adotadas também no caso de pilares de divisa, quando há um pilar interno próximo, onde a utilização de viga-alavanca não é necessária; a viga de rigidez funciona também como viga de equilíbrio (ou viga-alavanca). 10 Figura: 08 Sapata associada A sapata associada ou radier parcial é uma sapata comum a vários pilares que não possuem o mesmo alinhamento quando vistos em planta. São normalmente empregadas quando a posição de duas sapatas isoladas ficarem muito próximas por falta de espaço ou opção estrutural. Neste caso, as bases das sapatas poderiam ficar sobrepostas ou influenciar na outra estruturalmente fazendo com que o uso uma única sapata associada pudesse receber as cargas de dois ou mais pilares próximos Figura: 09 Sapata alavancada A sapata alavancada ou com viga de equilíbrio é utilizada quando a base da sapata não coincide com o centro de gravidade do pilar por estar próximo a alguma divisa ou outro obstáculo. Deste modo, é criada uma viga entre duas sapatas de maneira a suportar o momento fletor gerado pela excentricidade. 11 Figura: 10 1. CONSIDERAÇÕES FINAIS Espero que ao termino da presente pesquisa demonstrar as principais características no qual o tipo de fundação de sapata e suas ramificações proporcionam o tipo correto em que se deve usar. Almejando que essa pesquisa sirva de ferramenta para conhecimento e surgimento de duvidas aos discentes de engenharia civil e leitores em geral, dando ênfase aos conhecimentos que se tem de autores que se aprofundam neste tema, e o que as NBR tem a apresentar sobre alguns tipos de fundações. Pois através do conhecimento sobre a fundação que inicia um bom planejamento e execução de um projeto. 2. FONTES CONSULTADAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6112 – Projeto de Execução de Fundações: Procedimento. Rio de Janeiro, 1996. 12 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA D E NORMAS T ÉCNICA S. ABNT NBR 6122:2010. Projeto e execução de fundações. Disponívelem:<http://edificios.eng.br/NBR%206122-2010.pdf >. Acesso em: 24 jan. 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA D E NORMAS T ÉCNICA S. ABNT NBR NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. BASTOS, SÉRGIO. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA UNESP - Campus de Bauru/SP, 2023. CALAVERA, J. Calculo de estruturas de cimentacion. Instituto Técnico de Materiais. Guimarães, Diego. Fundações / Diego Guimarães, Eduardo Alcides Peter; revisão técnica: Rossana Piccoli. – Porto Ale gre: SAG AH, 2 018 . MONTOYA, P. J; MESEGUER, A; CABRE, M (2000). Hormigon Armado. Tomo I 11 ° Ajustada a La insttruccion EH-80. Barcelona, Gustavo Guili.