Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia PROJETO DE EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO DURAÇÃO: Anual CARGA HORÁRIA TOTAL: 60 CARGA HORÁRIA SEMANAL: 2 CRÉDITOS: 2 CARÁTER: Optativa SISTEMA DE AVALIAÇÃO: II PROFESSOR: Mauro de V. Real UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE ESCOLA DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia Etapa 9: Projeto das Fundações Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 3/40 As fundações são os elementos estruturais que transmitem as cargas da estrutura ao solo. As fundações normalmente são divididas em: fundações superficiais: sapatas e radiers fundações profundas:estacas e tubulões e fundações. 9.1 - Introdução: Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 4/40 Nesta etapa serão abordados os tópicos referentes a fundações por estacas. As orientações sobre o projeto de fundações por sapatas podem ser encontradas no Capítulo 8, do Volume 4, do livro Curso de Concreto Armado do Professor José Milton de Araújo. Os detalhes sobre a determinação da capacidade de carga das estacas a partir de uma sondagem geotécnica deverão ser obtidos a partir do conteúdo da disciplina de Fundações. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 5/40 Os objetivos desta etapa são: • Determinação das cargas sobre a fundação, incluindo a ação do vento. • Escolha do tipo de fundação a partir da cargas e da sondagem geotécnica do terreno. • Determinação da capacidade de carga das estacas. • Cálculo do número de estacas por bloco de fundação sob pilar. • Dimensionamento estrutural dos blocos de fundação • Cálculo das vigas de fundação Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 6/40 Os objetivos desta etapa são: •Elaboração da planta de locação e cargas na fundação • Elaboração da planta de locação de estacas • Elaboração da planta de fôrmas da fundação • Elaboração da planta de fôrmas dos blocos de fundação • Elaboração da planta de armação dos blocos de fundação • Elaboração das plantas de armação de vigas de fundação. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 7/40 As cargas verticais atuantes nos blocos de fundação são obtidas pela superposição das forças normais dos pilares com as reações das vigas de fundação. Além disso, também devemos levar em consideração as reações dos pilares de contraventamento. 9.2 - Levantamento das cargas na fundação Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 8/40 Neste caso, os esforços que serão transmitidos aos blocos de fundação são decorrentes da soma das forças normais dos pilares com as reações das vigas de fundação. Pilares contraventados: Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 9/40 Pilares de contraventamento: Neste caso, os esforços que serão transmitidos aos blocos de fundação também são decorrentes da soma das forças normais dos pilares com as reações das vigas de fundação, porém deve-se levar em consideração as reações obtidas nos pórticos de contraventamento. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 10/40 Carga máxima: soma das forças normais dos pilares com as reações das vigas de fundação, acrescida também da reação vertical dos pórticos de contraventamento, considerando seu sinal como positivo se de compressão. Carga mínima: soma das forças normais dos pilares com as reações das vigas de fundação, acrescida também da reação vertical dos pórticos de contraventamento, considerando seu sinal como negativo se de tração. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 11/40 Esforços na base dos pilares: Uma tabela resumo deverá conter a força vertical máxima e os momentos e forças horizontais nas duas direções. A força vertical mínima também pode ser acrescentada a esta tabela. No dimensionamento das fundações utilizam-se as cargas máximas indicadas na planilha, além das forças horizontais e dos momentos decorrentes da ação do vento. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 12/40 Para a determinação da capacidade de carga do terreno pode ser utilizado o método de Aoki-Laprovitera. Da sondagem geotécnica deve ser obtido o NSPT até a profundidade limite, obtendo-se esse valor a cada metro. 9.3 - Cálculo da capacidade de carga do terreno: Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 13/40 Para se estimar a capacidade de carga é necessário também obter-se os valores dos coeficientes K e α que estão relacionados com o material constituinte de cada camada do perfil do solo. Também é necessário obter-se os fatores de escala e execução F1 e F2. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 14/40 Planilha de cálculo da capacidade de carga do solo: 2 b s adm Q QQ += Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 15/40 Depois de conhecidas as cargas e a capacidade de carga do terreno, deve ser feita a escolha do tipo de fundação. Se o terreno possuir uma boa capacidade de carga em uma pequena profundidade pode-se adotar uma fundação superficial em sapata ou radier. Se o terreno não possuir uma boa capacidade de carga em uma pequena profundidade, deve-se adotar a fundação por estacas. 9.4 – Escolha do tipo de fundação Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 16/40 Fundação por estacas: Dependendo da intensidade das cargas e da capacidade de carga do terreno o emprego de estacas protendidas pré-moldadas pode ser uma solução econômica e segura para a fundação. Neste caso deve-se consulta os catálogos dos fabricantes para conhecer as especificações técnicas das estacas disponíveis e escolher a mais adequada ao nosso projeto. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 17/40 9.5 – Escolha da altura do bloco Uma vez escolhida a fundação por estacas e definida a capacidade de carga da estaca a ser utilizada, deve ser estimada a altura do bloco de fundações sobre as estacas, que deve atender as seguintes condições:Fonte: Curso de Concreto Armado, Volume 4, do Prof. José Milton de Araújo, 3ª ed. Rio Grande, Ed. Dunas, 2010 Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 18/40 9.6 – Cálculo do número de estacas Uma vez escolhida a fundação por estacas e definida a capacidade de carga da estaca a ser utilizada, deve ser estimado o número de estacas sob cada pilar ou ponto de carga. Para os pilares pertencentes à sub-estrutura de contraventamento, devido a existência de momento fletor, deve-se calcular o momento total aplicado no topo das estacas através da seguinte fórmula: h0 = distância do topo do bloco até a cabeça das estacas 0.t hM M h F= + Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 19/40 Desse modo, a excentricidade total da força vertical será dada por É possível, então, montar-se a seguinte tabela: t x v Me F = Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 20/40 Empregando-se a expressão abaixo, obtém-se a força na estaca mais solicitada. Onde n é o número de estacas e Ix e xmáx são obtidos em função do arranjo das estacas, como indicado nas figuras a seguir: 1. .xmáx v má x x eF F x n l = + Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 21/40 Parâmetros geométricos para blocos com diferentes números de estacas: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 22/40 9.7 – Dimensionamento dos blocos de estacas Depois de definida a altura do bloco e o número de estacas por bloco deve ser feito o dimensionamento estrutural do bloco. Este dimensionamento normalmente é feito através do método das bielas e tirantes. Existem duas etapas principais: Verificar se concreto das bielas comprimidas não será esmagado. Determinar a quantidade de armadura necessária para os tirantes. Existem ainda algumas disposições construtivas que devem ser obedecidas. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 23/40 9.7.1 – Bloco de uma estaca O bloco de uma estaca serve para fazer a redistribuição de tensões devido às diferenças existentes entre as seções da estaca e do pilar, além de absorver pequenas excentricidades da carga. O bloco de uma estaca deve ser amarrado em duas direções ortogonais por vigas de fundação. A altura do bloco de uma estaca deve respeitar os seguintes limites: , 40 10 estaca b nec cm h l cm φ ≥ + Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 24/40 Bloco de uma estaca As armaduras são formadas por estribos verticais e horizontais. Os estribos horizontais devem enlaçar os estribos verticais. Sendo As a área da seção transversal de cada barra do estribo, o espaçamento é dado por: Se a largura b do bloco for maior que a metade da altura h, deve-se adotar b = h/2, para o cálculo dos estribos. 500.AsS b = Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 25/40 9.7.2 – Bloco de duas estacas O bloco de duas estacas distribui a carga do pilar sobre as duas estacas que lhe servem de apoio. Os pilares da estrutura de contraventamento devem ser apoiados sempre em pelo menos duas estacas, para que o momento fletor possa ser absorvido sem a necessidade de vigas de equilíbrio. A altura do bloco de duas estacas deve respeitar os seguintes limites: 0,6 10 40 1,5 0,6 10 máx estaca b l cm cm h l cm φ + ≥ + Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 26/40 Bloco de duas estacas Verificação do esmagamento das bielas: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. , , k máx k máx F Ae σ = . ² . 1,96adm k sen fckσ θ= 2 2. '1 dk eφ = + tan z x θ = ≤ Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 27/40 Bloco de duas estacas A armadura principal é obtida por meio das expressões: . MdAs z fyd = 1.( 0,25. )d dM F x b= − 1 1. .d eF Nd x n l = + Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. ' 0,85. d h d z d = − = Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 28/40 Bloco de duas estacas Ancoragem da armadura principal: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. , , ,min ,min 0,7.0,8. . 0,3. 10. 10 s calc b nec b b se b b A l l l A l l cm φ = ≥ ≥ Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 29/40 Bloco de duas estacas No caso de blocos sobre duas estacas, deve-se ainda dispor uma armadura secundária, para prever possíveis excentricidades construtivas das estacas ou momento fletor transversal ao bloco transmitido pelo pilar. Essa armadura adicional é constituída pela armadura superior e por estribos horizontais e verticais. É prevista uma armadura longitudinal superior estendida ao longo de todo o comprimento do bloco, com área mínima igual a 1/10 da área da armadura principal inferior. Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. sup 1 . 10 s A A= Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 30/40 Bloco de duas estacas No caso de blocos sobre duas estacas, deve-se ainda dispor uma armadura secundária, para prever possíveis excentricidades construtivas das estacas ou momento fletor transversal ao bloco transmitido pelo pilar. Essa armadura adicional é constituída pela armadura superior e por estribos horizontais e verticais. Estribos horizontais e verticais: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. 500.AsS b = Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 31/40 9.7.3 – Blocos de várias estacas Os princípios gerais para o projeto de blocos de várias estacas serão indicados a seguir, seguindo as orientações do Volume 4, do Curso de Concreto Armado,do Prof. José Milton Araújo. A altura do bloco de várias estacas deve respeitar os seguintes limites: Fonte: Curso de Concreto Armado, Volume 4, do Prof. José Milton de Araújo, 3ª ed. Rio Grande, Ed. Dunas, 2010 Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 32/40 Blocos de várias estacas A força de cálculo Fdi em cada estaca será dada por: Fonte: Curso de Concreto Armado, Volume 4, do Prof. José Milton de Araújo, 3ª ed. Rio Grande, Ed. Dunas, 2010 Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 33/40 Bloco de várias estacas Verificação do esmagamento das bielas: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. , , k máx k máx F Ae σ = . ² . 1,96adm k sen fckσ θ= 2 2. '1 dk eφ = + tan 0,25. z l a θ = − ≤ Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 34/40 Bloco de várias estacas A armadura principal é obtida por meio das expressões: . MdAs z fyd = 1 .( 0,25. ) nes d di i i M F x a = = −∑ 1. .di d i x eF N x n I = + Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. ' 0,85. d h d z d = − = Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 35/40 Bloco de várias estacas A armadura principal deve ser concentrada sobre as estacas: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 36/40 Bloco de várias estacas Ancoragem da armadura principal: Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. , , ,min ,min 0,7.0,8. . 0,3. 10. 10 s calc b nec b b se b b A l l l A l l cm φ = ≥ ≥ Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 37/40 Bloco de várias estacas Deve ser adotada uma armadura secundária horizontal entre as faixas da armadura principal. Esta armadura secundária deve ser disposta em malha na face inferior do bloco. A área desta armadura, em cada direção principal, não deve ser inferior a 25% da armadura principal situada em cada uma das faixas. Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 38/40 Bloco de várias estacas Quando a distância livre entre as estacas for superior a 3 vezes o diâmetro da estaca, deve-se adotar uma armadura vertical de suspensão, envolvendo a armadura principal das faixas. Esta armadura de suspensão é formada por estribos verticais. A área desta armadura é calculada para a força: Nd/(1,5.n), onde n≥3 é o número de estacas do bloco. Fonte: Araújo, J.M. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto Armado. Rio Grande, Ed. Dunas, 2009. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 39/40 9.8 – Projeto das vigas de fundação As vigas de fundação podem ser classificadas em: vigas baldrame: servem de sustentação às paredes do térreo; vigas de equilíbrio: absorvem momentos devido às excentricidades das cargas, principalmente nos blocos de divisa; vigas de amarração: servem para dar travamento aos blocos de uma ou duas estacas. Uma vez determinados os esforços solicitantes, o dimensionamento das vigas de fundação segue os mesmos princípios das vigas dos pavimentos superiores. Projeto de Edifícios de Concreto Armado - 04100 Curso de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande Escola de Engenharia 40/40 Bons estudos! PROJETO DE EDIFÍCIOS �DE CONCRETO ARMADO Slide Number 2 Slide Number 3 Slide Number 4 Slide Number 5 Slide Number 6 Slide Number 7 Slide Number 8 Slide Number 9 Slide Number 10 Slide Number 11 Slide Number 12 Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 Slide Number 20 Slide Number 21 Slide Number 22 Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25 Slide Number 26 Slide Number 27 Slide Number 28 Slide Number 29 Slide Number 30 Slide Number 31 Slide Number 32 Slide Number 33 Slide Number 34 Slide Number 35 Slide Number 36 Slide Number 37 Slide Number 38 Slide Number 39 Slide Number 40
Compartilhar