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Aula 2 Projeto de Fundações

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PROJETO DE FUNDAÇÕES
ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.
Universidade Federal do Ceará UFCUniversidade Federal do Ceará - UFC
Fundações 
2.1 Tipos de Fundações
- Blocos 
S
Fundações
Diretas
- Sapatas
- Sapatas associadas
- Vigas de fundação
Tipos de 
Fundações
Diretas
F d õ
- Vigas de fundação
- Radiers
E tFundações
Profundas
- Estacas
- Tubulões
- CaixõesCaixões
Fundações 
Fundação direta x Fundação profundaFundação direta x Fundação profunda
Cota de assentamento: < ou > 2 BCota de assentamento: < ou > 2.B
Transmissão dos esforços: base, lateral ou as duas?
Superfície de ruptura: Atinge a superfície ou não?
Fundações 
Tipos de Fundações Direta
Blocos: De concreto, dimensionado de modo que as tensões nele produzidas 
possam ser resistidas pelo concreto sem a necessidade de armadura. 
Elemento de grande altura e utilizado para suportar cargas pequenas. Muito 
utilizado como fundações corridas (cargas distribuídas) de pequenas 
edificações.
Sapatas: De concreto armado, é 
necessário o emprego de armadura. 
Altura inferior ao bloco UtilizadoAltura inferior ao bloco. Utilizado 
como fundações isoladas de prédios.
Sapatas associadas: Sapata queSapatas associadas: Sapata que
recebe vários pilares da obra. Usada
em pilares muito próximos.
Fundações 
Vigas de fundação: Sapata associadaVigas de fundação: Sapata associada
que recebe vários pilares cujos centros, em planta, estão situados em um 
mesmo alinhamento.
Grelha: Conjunto de vigas que se cruzam nos pilares.
Radiers: Concreto armado. Sapata associada com todos os pilares ou p p
carregamentos distribuídos (tanques, silos, etc). Viável quando a área projetada 
de fundações isoladas supera 60%. Fundação aproveitada como piso.
Tipos de Fundações Profundas
Estacas: Elemento estrutural (madeira, aço ou concreto) esbelto que, colocado 
ou moldado no solo por cravação ou perfuração, transmite cargas ao solo pela 
ponta, superfície lateral ou por uma combinação das duas. Alternativa de 
fundação mais utilizadas em prédios altos.
Tubulões: De concreto armado, cilíndrico em que, pelo menos na sua etapa 
final de escavação, há descida de operário. Executado a céu aberto ou sob ar 
comprimido. Pode ter ou não base alargada.
C i ã F d ã f d d f i áti t d fí iCaixão: Fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e 
instalado por escavação interna. Alternativa pouco utilizada (não está mais na 
norma 6122/10).
Fundações 
Fundações 
Fundações 
Fundações 
Fundações 
Tubulões como fundações de pontes
Ponte Rio-Niteroi
Fundações 
Tubulão a ar comprimido
Fundações 
Fundações 
Tubulão a céu aberto
Fundações 
Fundações 
Fundações 
• Fundações MistasFundações Mistas
 Aquelas que associam fundações superficiais e profundas.
Sapatas sobre estacas
Fundações 
Estaca T Estapata
Radiers estaqueados
Fundações 
2.2 Elementos Necessários ao Projeto
Inicialmente, deve-se considerar os seguintes aspectos:
- Dados geológicos-geotécnicos (investig. geotécnicas, mapas, artigos 
publicados, etc)p )
- Topografia da área (levant. topográficos, encostas e erosões)
- Tipo de estrutura a construir (cargas elevadas, dinâmicas, recalque que a 
t t t t )estrutura suporta, etc)
- Vizinhos (prédios antigos podem trincar com uso de estacas cravadas por 
percussão, tipo de estrutura e fundações utilizadas e seu desempenho)p p p )
Fundações 
Observações:Observações:
 “no caso da possibilidade de mais de uma alternativa de fundação o 
fator econômico deverá indicar a escolha”
“o projetista de e estar atento ao fato q e certas alternati as de“o projetista deve estar atento ao fato que certas alternativas de 
fundações não são disponíveis em certas regiões do Brasil”
“O projetista deve programas sempre uma visita preliminar ao local da 
construção”
“Em zonas urbanas, a vizinhança é um fator decisivo na escolha do tipo 
de fundação” 
Fundações 
F t i t i t
- técnicos
Fatores intervenientes
na escolha do tipo de
fundação
téc cos
- econômicos
- limitadores pelo
fundação
mercado
Fundações 
ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO
Fundações Superficiais
Características do soloUsoTipo
Fundações Superficiais
Características do soloUsoTipo
Qualquer tipo de solo com capacidade 
de suporte adequada ao carregamento 
aplicado. Pode-se empregar sobre uma 
camada rígida sobreposta a uma 
Colunas individuais, grupos de colunas 
e paredes.
Sapatas isoladas, sapatas corridas, 
sapatas associadas e vigas de fundação
Qualquer tipo de solo com capacidade 
de suporte adequada ao carregamento 
aplicado. Pode-se empregar sobre uma 
camada rígida sobreposta a uma 
Colunas individuais, grupos de colunas 
e paredes.
Sapatas isoladas, sapatas corridas, 
sapatas associadas e vigas de fundação
Solos com baixa capacidade de suporteVárias linhas de colunas paralelasRadiês
g p
camada mole, e vice-versa, sendo em 
qualquer caso necessário fazer-se a 
verificação dos recalques
Solos com baixa capacidade de suporteVárias linhas de colunas paralelasRadiês
g p
camada mole, e vice-versa, sendo em 
qualquer caso necessário fazer-se a 
verificação dos recalques
Radiers Solos com baixa capacidade de suporte 
e susceptíveis a elevados recalques 
diferenciais.
Várias linhas de colunas paralelas, 
elevadas cargas nas colunas, etc. 
Empregadas para reduzir recalques 
diferenciais.
Radiês Solos com baixa capacidade de suporte 
e susceptíveis a elevados recalques 
diferenciais.
Várias linhas de colunas paralelas, 
elevadas cargas nas colunas, etc. 
Empregadas para reduzir recalques 
diferenciais.
RadiêsRadiers
Fundações 
Características do soloUsoTipo Características do soloUsoTipo
Quando as camadas superficiais do 
subsolo apresentam baixa capacidade 
de suporte, ou quando se deseja apoiar 
Em situações diversas, colunas, grupos 
de colunas, etc.
Estacas
Fundações Profundas
Quando as camadas superficiais do 
subsolo apresentam baixa capacidade 
de suporte, ou quando se deseja apoiar 
Em situações diversas, colunas, grupos 
de colunas, etc.
Estacas
Fundações Profundas
Mesmas considerações expostas para asCargas elevadasTubulões
p , q j p
a estrutura em camadas mais rígidas, e, 
portanto, menos deformáveis, que se 
encontram a elevadas profundidades
Mesmas considerações expostas para asCargas elevadasTubulões
p , q j p
a estrutura em camadas mais rígidas, e, 
portanto, menos deformáveis, que se 
encontram a elevadas profundidades
Mesmas considerações expostas para as 
fundações em estacas
Cargas elevadas.Tubulões Mesmas considerações expostas para as 
fundações em estacas
Cargas elevadas.Tubulões
Fundações 
Qual tipo de fundação a utilizar
Carga elevada distribuídaCarga elevada distribuída
Carga elevada concentradaCarga elevada concentrada
Carga Carga 
Carga elevada distribuídaCarga elevada distribuída
pequenapequena
Solo de baixa Solo de baixa 
razoávelrazoável
Areia compacta
razoável razoável 
capacidadecapacidade
Fundações 
Areia compacta
Rocha competenteRocha competente
Há casos em que algumas características podem impor um 
certo tipo de fundação
Fundações 
Nos casos que permitem variedade de soluções, deve-se 
considerar:considerar:
-Menor custo;
-Menor prazo de execução.
- Fundação superficial: níveis 
mais baixos, menor volume de 
concreto mas maiorconcreto, mas maior 
movimentação de solo e 
rebaixamento do NA
- Fundação profunda: menor 
volume de concreto (blocos de 
coroamento) e menor 
movimento de solo
Fundações 
movimento de solo
Exemplo: Escolha o tipo de fundação para a seguinte obra:
Edifício estruturado
12 pavimentos
Não há subsoloNãohá subsolo
Cargas nos pilares: 52,2 a 353 tf
Local da obra: Messejana
27
9
5
44
4
1/75
1/45
2
26
39
15/11
2
Fundações Sondagem a percussão (SPT)
Planta de carga
 14 3. 8 17 0.4 17 0.0 14 3.5
 8 9.5
 16 8.0
 16 8.4
 16 6.2 16 7.0
 8 9.1
 17 0.6 152.9 167.4
P5
P 10
P9
P6
P 7
P1 P4
P 13P 12
P8
P 2 P 3
P 11
ATERRO: H = 0,67 m A 0,96 m
 27 7.9
 12 4.3 12 3.5
P 15 P 16P 14
 5 2. 2
 22 2.7
 15 6.5
 230.9 27 0. 0
 22 8. 8
 16 0.3
 186.5
 18 5.1 53.8
 19 8. 4
 19 9.0
P 22
P 25
P 17
P 24P 19
P 21
P 20
P 23
P 26
P 27
P 18
 14 1.7
 186.6 170.9
 18 6. 1
 23 8. 2 21 4. 1
 22 0.7
 23 9.6 17 1.0 1 3. 3
35 3 0
 11 7.4
12 1 7
P 36P 30
P 29
P 35
P 40
P 32
P 37
P 38
P 28
P 34P 33
P 31
P 39
 35 3.0 12 1.7
 76.5
 167.1 16 7. 3 16 5.2 16 6. 0 7 4.2
P 46
P 42 P 43 P 44 P 45
P 41 TORRE 03
 12 1.1 16 8.9 16 8.4 8 7.2 16 9.6 16 7.4 12 0.7
P 53P 47 P 52P 50P 49 P 51P 48
Fundações 
Exemplo: Escolha o tipo de fundaçãoExemplo: Escolha o tipo de fundação 
para a seguinte obra:
Obra: Aerogerador
Altura do eixo de 46,2m
Controle ativo de ângulo de passo das pás g p p
Comprimento das pás de 18,9m 
Peso da estrutura = 700 kN (70 tf)
Tensão aplicada máxima = 200 kPa (2,0 kgf/cm2)
Local da obra: Taíba - CE
Fundações 
 
Resistência à penetração SPTmédio
0
0 20 40 60 80
Resistência à penetração
0
0 20 40 60 80
Índice de resistência
2
4
e
 
(
m
)
SPT1
2
4
m
)
6
8P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
SPT2
SPT3
SPT4
6
8P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
SPTmédio
10
12
10
1212 12
Solo: Bastante uniforme constituído basicamente de areia fina de dunas deSolo: Bastante uniforme, constituído basicamente de areia fina de dunas de 
consistência compacta a muito compacta, esbranquiçada.
NA: Não foi encontrado.
Fundações 
NA: Não foi encontrado.
Exercício: Escolha o tipo de fundação para a seguinte obra:
Agência bancária
Edifício estruturado
2 pavimentos2 pavimentos
Não há subsolo
Cargas nos pilares:13 tf a 70 tf
Local da obra: Jacobina BALocal da obra: Jacobina-BA
Fundações 
Ações nas Fundações
- Cargas vivas
Cargas mortas (permanentes)- Cargas mortas (permanentes)
• Cargas vivas: variam no tempo e no espaçog p p ç
- Operacionais: Funcionamento das construções, pessoas e móveis. Trânsito de 
í l A ã d i d h li ó F veículos e pessoas. Atracação de navios e pouso de helicópteros. Frenagem e 
aceleração de veículos em pontes
- Ambientais: Relacionadas ao meio ambiente (vento, ondas, temperatura, ( p
sismos)
- Acidentais: Ocorrem apenas excepcionalmente (colisão de veículos, explosões, 
fogo)fogo)
Nota: classificação usada no exterior (Velloso e Lopes, 1998)
Fundações 
Nota: classificação usada no exterior (Velloso e Lopes, 1998)
• Cargas mortas ou permanentes: ações constantes durante “toda” 
a vida da obra (Peso próprio da estrutura e equipamentos ( p p q p
permanentes, empuxo de água e terra)
Pela NBR 8681/84 as ações são classificadas como:
- Permanentes: valores constantes durante a vida útil da obra (peso 
próprio, empuxos, etc)
-Variáveis: valores que variam significativamente devidas ao uso da obra q g
(cargas variáveis, vento, impactos, etc)
- Excepcionais: duração muito curtas e de baixa probabilidade de 
ocorrência mas devem ser consideradas no projeto (explosões ocorrência, mas devem ser consideradas no projeto (explosões, 
colisões, incêndios, sismos, etc)
Fundações 
Estados Limites de uma Estrutura:
 Estados a partir dos quais uma estrutura apresenta desempenho 
inadequado às finalidades da obra
Os estados limites podem ser classificados como:
- Estados limites últimos: associados ao colapso da obra
- Estados limites de utilização (de serviço): quando ocorre algum 
dano na estrutura (fissura, deformações, etc) que comprometem o 
uso da obra
Fundações 
2.3 Requisitos de um Projeto de Fundações
1. Segurança ao colapso dos elementos estruturais 
(estabilidade interna)
estado
limite últimolimite último
Fundações 
2. Segurança ao colapso do 
solo (estabilidade externa)
3. Deformações aceitáveis
configuração g ç
inicial
configuração 
final
superfície de 
ruptura
estado limite de
utilização
estado 
limite último
Fundações 
4. Segurança ao tombamento e deslizamento
(casos particulares) 
5. Níveis de vibração compatíveis com o 
uso da obra
(fundações de máquinas rotativas)
Se fmáquina=ffundação ressonância
elevação exagerada da amplitude
l d t t
Fundações 
mola
(cortiça, borracha)
colapso da estrutura
2 4 Segurança ao Colapso
2.4.1 Conceitos e Influências a Considerar
2.4 Segurança ao Colapso
 Os parâmetros dos solos (resistência e compressibilidade) apresentam 
uma série de erros (amostragem, repetibilidade, etc) que devem ser 
coberto pela introdução (consideração) de fatores de segurança. 
 Os fatores de segurança dos solos submetidos a esforços de fundações 
de edifícios são extremamente difíceis de serem definidos devido a sua 
ele ada heterogeneidadeelevada heterogeneidade.
Fundações 
2.4.2 Coeficiente de Segurança (CS) Global
O FS Global de uma fundação profunda é dado por:
FS = Qult/Qtrab
onde: Qult = carga última
Qtrab= carga de trabalho
Para uma fundação superficial fica:
FS = (Qult/A)/(Qtrab/A)  FS = qult/qtrab
onde: A = área
qult = tensão última
qtrab= tensão de trabalho
Fundações 
Fator de segurança global de fundações superficiais (NBR 
6122/10)
Métodos para determinação da 
resistência última
Fator de segurança global
Semi-empíricos Valor proposto no próprioSemi empíricos Valor proposto no próprio 
método e no mínimo 3,00
Analíticos 3,00
Semi-empíricos ou analíticos 
acrescidos de 2 ou mais provas 
de carga, executadas na fase de 
j t
2,00
projeto
Fundações 
Fator de segurança global de fundações profundas (NBR 
6122/10)
Métodos para determinação da 
resistência última
Fator de segurança global
Semi-empíricos 2,00Semi empíricos 2,00
Provas de carga realizada na 
fase de projeto ou adequação 
do projeto
1,60
do projeto
Fundações 
2.4.4 Situações a Serem Verificadas
• Solos de drenagem lenta (s. argilosos saturados)
- Segurança não drenada (curto prazo):g ç ( p )
Situação crítica
O carregamento produz excesso de poro-pressão (u) queO carregamento produz excesso de poro pressão (u) que 
dissipa (diminui) com o passar do tempo, aumentando a ’ e sua 
consequente resistência.
• Solos de drenagem rápida (s. arenosos e argilosos não saturados)
-Segurança drenada (longo prazo)
Situação em que toda u foi dissipada.
Fundações 
2 5 D l E D A i d2.5 Deslocamentos em Estruturas e Danos Associados
DeslocamentosDeslocamentos 
verticais (recalques)
- Solicitação (cargas nas fundações)Solicitação (cargas nas fundações)
- Tipo de solo
- Estrutura
C d “ AÇÃO SO O S A”
Fundações 
 Caso de “INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA”
l
- Aparência visual
fRecalques 
das Fundações
Aparência visual
- Função
- Utilização
afetam
Fundações 
Definições de Deslocamentos e Deformações:
Os tipos de deslocamentos que uma fundação pode sofrer são:
- horizontal (u)( )
- vertical ou recalque (w)
- angular ou rotacional ()g ( )
u
w

Fundações 
As consequências dos deslocamentos sofridos pelas s co sequê c s dos des oc e os so dos pe s
construções são:
- Aparência visual(estética)p ( )
- Utilização e função
- Estabilidade e danos estruturais
1. Aparência visual:p
Desaprumos (rotações do corpo rígido 
como um todo) e inclinações perceptíveis
Danos visíveis (empenamento de esquadrias etc)Danos visíveis (empenamento de esquadrias, etc).
recalques 
verticais
Fundações 
2. Utilização e funçãoç ç
Desaprumos facilmente visíveis
Danos funcionais (desnivelamento
de pisos) recalques 
desuniformesdesuniformes
3. Estabilidade e danos estruturais
Danos estéticos, funcionais e na 
recalques
própria estrutura da obra
recalques 
desuniformes
e distorção 
(rompimento
da estrutura)
Fundações 
2.5.1 Recalques Diferenciais Admissíveis
Recalque diferencial (w): é a diferença entre o recalque 
apresentado por dois pontos (fundações) de uma construção
 0wBA = 0
recalque diferencial
entre o ponto B e o A
A B
wA = y
A’
y y
B’ wB=y
l d
Fundações 
recalque do
ponto A
recalque do 
ponto B
Distorção angular (): rotação de uma reta imaginária que une doisDistorção angular (): rotação de uma reta imaginária que une dois 
pontos de uma construção
wBA = wB - wA = yBA B A y
BA = 
distorção
A=A’ B
wA = 0
A A
y
B

Fundações 
wB=y
B’
Fundações 
Valores limites da distorção angular() para edifícios estruturados
Skempton e Mc Meyerhof Bjerrum
D ld (1956) (1956) (1963)Donald (1956) (1956) (1963)
Danos estruturais 1/150 1/250 1/150
Fi d 1/300 1/500 1/500Fissuras em paredes 1/300 1/500 1/500
e divisórias
Fundações 
2.5.2 Recalques Totais Limites
Para casos de rotina em que o engenheiro de fundações não julgue 
necessário análises mais profundas recomenda-se adotar:
areias Recalque absoluto limite = 25 mm
Recalque absoluto limite = 50 mm p/ radiers
Velloso e
Lopes (1996)
Recalque absoluto limite = 40 mm p/sapatas
Recalque absoluto limite = 65 mm p/ radiers
Skempton e
McDonald (1956)
 limite igual a 1/500
argilas Recalque absoluto limite = 65 mm p/sapatas
Recalque absoluto limite = 100 mm p/ radiers
Fundações 
Exercícios
Fundações 
CONDICIONANTES DE PROJETO
Edifícios sem Subsolo e Afastados das Divisas
Não há condicionantes especiaisNão há condicionantes especiais
Deve-se considerar: fatores técnicos, econômicos e limitadores do mercado
1ª alternativa: fundações superficiais isoladas (blocos ou sapatas) e 
dif f did ddiferentes profundidades
2ª alternativa: fundação em radier
3ª alternativa: fundações profundas (estacas ou tubulões)
Fundações 
Edifícios com Pilares na Divisa
Tratamento especial junto a divisa: excentricidade das fundações
Utilização de vigas de equilíbrio: ligação de pilares internos próximos
Como resultado: fundação associada com carregamento centrado em relação ç g ç
aos elementos associados
1ª alternativa: fundações superficiais isoladas (blocos ou sapatas) com viga de 
equilíbrioequilíbrio
2ª alternativa: fundações associadas, viga de fundação ou radier (fundações 
próximas)
3ª alternativa: fundações profundas (estacas ou tubulões) com viga de equilíbrio3 alternativa: fundações profundas (estacas ou tubulões) com viga de equilíbrio
Fundações 
Edifícios em Zona Urbana e com Subsolos
Necessário a utilização de um sistema de escoramento da escavação
Sistemas de escoramento:
vertical: tipo de cortina (paredes diafragma, estaca-prancha, 
estacas justapostas, etc)
horizontal: tirante estronca ou laje Execução de subsoloshorizontal: tirante, estronca ou laje Execução de subsolos
Perfis pranchados
Estacas 
justapostas
Fundações 
Sistemas de escoramento vertical (paredes) 
de subsolos
Edifícios em Encostas
Principal problema: estabilidade da encostasPrincipal problema: estabilidade da encostas
Se a encosta for estável: 
(i) deve se considerar a inclinação do terreno no cálculo de q : Vésic (1975)(i) deve-se considerar a inclinação do terreno no cálculo de qult: Vésic (1975)
(ii) Não deve-se implantar sapatas vizinhas em níveis muito diferentes
(ii)
Fundações 
(ii)
Medidas estabilizantes para encostas

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