Fundações introdução Aula 2

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Fundações e Empuxos de Terra
Fundações
São elementos estruturais cuja função é receber e transmitir ao solo de apoio, as cargas provenientes da estrutura, sejam as de caráter permanente (peso próprio, algumas sobrecargas) ou as eventuais devidas a ventos, vibrações, etc.
Requisitos de um projeto de fundações:
 Haver SEGURANÇA adequada contra ruptura dos materiais de fundação e do solo (capacidade de carga)
 Que os RECALQUES (máximos e diferenciais) em todas as partes da fundação estejam dentro dos limites toleráveis pela estrutura (deformações admissíveis). Deformação aceitáveis sob condições de trabalho. (Outros requisitos, para certos tipos de obra, são: Segurança ao tombamento e deslizamento; Flambagem; Níveis de vibração.)
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Fundações e Empuxos de Terra
Elementos necessários para um projeto de fundações
Topografia da área
Dados geológicos e geotécnicos
Dados da estrutura a construir
Dados sobre construções vizinhas
De posse dessas informações analisa-se a possibilidade de escolha dentre os vários tipos de fundação, de acordo com a viabilidade técnica e econômica de execução.
Obs.: na escolha da melhor alternativa entre as soluções possíveis, lembrar que a avaliação de menor custo e prazo de execução deve considerar o volume de concreto armado, o volume de terra a ser movimentado (escavação e reaterrro) e a necessidade de rebaixamento do nível d’água, caso o mesmo seja ultrapassado.
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Fundações e Empuxos de Terra
Superficiais ou rasas ou diretas:NBR 6122/2010
Sapatas (isolada, excêntrica,corrida, associada)
Blocos
Radier
Profundas NBR 6122/2010
Estacas (cravadas, moldadas no local)
Tubulões (a céu aberto, a ar comprimido)
Estacões
Caixão
Tipos de fundações:
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Fundações e Empuxos de Terra
Tipos de fundações:
Mistas
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Fundações e Empuxos de Terra
Fundação Superficial
Definição: Elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno, predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação, e em que a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação” (NBR-6122/2010 ABNT).
Bloco: elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura. Pode ter suas faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar normalmente em planta seção quadrada ou retangular.
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Fundações e Empuxos de Terra
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Fundações e Empuxos de Terra
Sapata: elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas sejam resistidas pelo emprego de armadura. Pode possuir espessura constante ou variável, sendo sua base em planta normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.
Sapatas isoladas:
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Fundações e Empuxos de Terra
Sapatas associadas: sapata comum a vários pilares, adotada nos casos em que as áreas das sapatas imaginadas para os pilares se aproximam umas das outras ou interpenetram.
Sapata corrida: sapata sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente.
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Fundações e Empuxos de Terra
Sapata excêntrica:
vizinho
corte
planta
Sapata com viga de equilíbrio:
vizinho
A
B
P1
P2
e
L
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Fundações e Empuxos de Terra
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Fundações e Empuxos de Terra
Radier: elemento de fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos (por exemplo: tanques, depósitos, silos, etc.).
corte
Obs.: quando a área total da fundação ultrapassa metade da área de construção, o radier é indicado.
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Fundações e Empuxos de Terra
O solo de fundação deve ser capaz de suportar as cargas transmitidas por um elemento de fundação sem apresentar ruptura ou recalque que não seja tolerado pela estrutura. 
Conceitos
Capacidade de Carga de Fundações Superficiais
A ruptura do solo pode resultar em excessiva distorção e consequente colapso da estrutura da edificação, enquanto que um recalque excessivo pode ocasionar danos irreparáveis ao funcionamento do prédio.
É portanto muito importante que se proceda uma investigação tanto da resistência do solo quanto dos possíveis recalques que venham a ocorrer  estimativa da tensão admissível.
Capacidade de carga: é a carga máxima suportada pela fundação sem que ocorra ruptura do solo.
Tensão admissível: é aquela em que não há ruptura da fundação e os recalques são toleráveis pela estrutura.
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Fundações e Empuxos de Terra
Mecanismos de ruptura
1. Ruptura Generalizada
Características:
 É do tipo imediato, brusca, com pequenas deformações.
 Ocorre de maneira bem definida.
 A superfície de ruptura alcança a superfície do terreno.
 Típica nas areias compactas e muito compactas e argilas rijas e duras.
Qrup
pequenas
deformações
Qrup
Q
w
Levantamento de solo
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Fundações e Empuxos de Terra
2. Ruptura Localizada
Características:
 Pouco levantamento do solo somente junto a fundação.
 Formação da superfície de ruptura, mas não alcança a superfície do terreno. 
Típica nas areias medianamente compactas e argilas médias
Qrup
maiores
deformações
Qrup
Q
w
Levantamento de solo
Resistência não
mobilizada
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Fundações e Empuxos de Terra
3. Ruptura por puncionamento
Características:
 Não há formação de superfície de ruptura definida.
 Não ocorre levantamento do solo.
 Grandes deformações. 
 Típica nas areias fofas e argilas moles
Qrup
grandes
deformações
Qrup
Q
w
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Fundações e Empuxos de Terra
Tipo de ruptura, para sapatas em areia (Vesic, 1963)c
Tipo de ruptura, em determinada situação de geometria e carregamento, depende da compressibilidade relativa do solo.
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Fundações e Empuxos de Terra
Elementos necessários para Projeto
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Fundações e Empuxos de Terra
Ações nas Fundações
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Fundações e Empuxos de Terra
Ações e segurança nas estruturas
0 projetista de fundações deve avaliar cuidadosamente, ainda, as açOes decorrentes do terreno (empuxos de terra) e da água superficial e subterrânea (empuxos hidrostático e hidrodinâmico), bem como ações excepcionais da fase de execução da fundação e infraestruturas (escoramentos provisórios por estroncas ou tirantes, operação de equipamentos pesados etc.).
No Brasil, a norma NBR 8681 (Ações e segurança nas estruturas) classifica as ações nas estruturas em:
a. Ações permanentes: as que ocorrem com valores constantes ou de pequena variação em torno de sua média, durante praticamente toda a vida da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a recalques de apoios);
b. Ações variáveis: as que ocorrem corn valores que apresentar variações significativas em torno de sua média, durante a vida da obra (ações variáveis devidas ao uso da obra e ações ambientais, como vento, ondas, correnteza etc.);
c. Açoes excepcionais: são as que tem duração extremamente curta e muito baixa
probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, mas que devem ser
consideradas nos projetos de determinadas estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos).
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Fundações e Empuxos de Terra
Estados Limites da estrutura
A norma NBR 8681 estabelece critérios para combinações dessas ações na verificação dos estados limites de uma estrutura (assim chamados os estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenho inadequado as finalidades da obra):
a. estados limites últimos, ELU (associados a colapsos parciais ou a colapso total da obra);
b. estados limites de utilização ou de serviço, ELS (quando ocorrem deformações, fissuras etc. que comprometem o uso da obra).
Figura - (a) Deformações excessivas, (b) colapso do solo, (c) tombamento, (d) deslizamento e (e) colapso estrutural, resultante de projetos deficientes
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Fundações e Empuxos de Terra
Fator de Segurança Global
onde Qtrab é a carga de trabalho (solicitacao) característica admissível (ou σk) e Q11/t é a carga de ruptura (resistência) caracteristica 2.
No caso de fundação superficial, o principio pode ser aplicado as tensões na base:
onde qtrab é a tensão de trabalho (solicitação) característica admissível (ou q) e q,,1 é a tensão de ruptura (resistência) característica.
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Fundações e Empuxos de Terra
Fator de Segurança Fundações Superficiais
Fator de Segurança Fundações Profundas
No caso de fundações profundas sob cargas axiais de compressão, o fator de segurança global, em principio, é 2,0, como indicado na Tab. 2.3. 0 uso de um fator de segurança 1,6 é possível quando se dispõe do resultado de um número mínimo de provas de carga determinado em norma, em elementos representativos da fundação. As provas de carga devem ser executadas na fase de projeto ou de adequação deste antes do início da obra (e não com a obra avançada ou concluída, como instrumento de controle de qualidade das fundações).
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Fundações e Empuxos de Terra