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ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA DE FUNDAÇÕES PROF. LEANDRO O. NERVIS leandron@unisc.br CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE FUNDAÇÕES 1.1 GENERALIDADES SOBRE FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES: são elementos de transição entre a estrutura e o solo responsáveis pela transmissão das cargas daquela para este com adequada segurança quanto à ruptura e limitando os deslocamentos a valores toleráveis. ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES GEOTECNIA + ESTRUTURAS 1.1 GENERALIDADES SOBRE FUNDAÇÕES 1.1 GENERALIDADES SOBRE FUNDAÇÕES 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS FUNDAÇÃO SUPERFICIAL (RASA OU DIRETA): elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação (NBR 6122:2010). 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS FUNDAÇÃO PROFUNDA: 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 3,0m. Neste tipo de fundação incluem- se as estacas e tubulões (NBR 6122:2010). 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS A) Alicerce ou Baldrame: trata-se de um elemento com comprimento consideravelmente maior que sua largura, o qual recebe uma carga com distribuição tipicamente linear, por exemplo, oriunda de uma parede, distribuindo-a no terreno ao longo de todo o seu comprimento. Pode ser constituído de alvenaria de blocos cerâmicos (pouco recomendado), alvenaria de pedra ou concreto ciclópico. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS A) Alicerce ou Baldrame 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS B) Bloco de fundação: elemento de grande rigidez executado em concreto simples ou ciclópico (portanto não armado), o qual recebe carga tipicamente pontual (pilares), dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzida sejam absorvidas pelo próprio concreto. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS B) Bloco de fundação 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C) Sapata: elemento de fundação executado em concreto armado, de altura reduzida em relação às dimensões da base e que se caracteriza principalmente por trabalhar à flexão. C1) Sapata corrida C2) Sapata isolada C3) Sapatas associadas C4) Sapata alavancada 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C1) Sapata corrida: trata-se de sapata com comprimento consideravelmente maior que sua largura, a qual recebe uma carga com distribuição tipicamente linear, por exemplo, oriunda de uma parede, distribuindo-a no terreno ao longo de todo o seu comprimento. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C1) Sapata corrida 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C2) Sapata isolada: recebem carga tipicamente pontual (pilares). Pode possuir seção quadrada, retangular, circular ou poligonal. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C3) Sapatas associadas ou radier parcial: são sapatas que recebem cargas oriundas de dois ou mais pilares simultaneamente. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C3) Sapatas associadas ou radier parcial 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C4) Sapata alavancada: consiste em sapata de pilar de divisa ou próximo a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar. Cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar. . 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS C4) Sapata alavancada 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS D) Radier: trata-se de um elemento de fundação que abrange parte ou todo o carregamento da edificação distribuindo-o sobre o terreno. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS D) Radier 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A) Estaca: elemento de fundação executado por equipamentos ou ferramentas, sem descida de pessoas em qualquer fase de sua execução. A1) Estacas cravadas A2) Estacas escavadas A3) Estacas injetadas A4) Estacas apiloadas A5) Estacas intermediárias (cravadas/injetadas ou escavadas/injetadas ) 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A1) Estacas cravadas: são introduzidas no solo por percussão ou por prensagem. - Madeira - Pré-moldadas de concreto - Metálicas • Tubulares •Perfis • Trilhos - Mega 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A1) Estacas cravadas Madeira Pré-moldada de concreto Metálicas Mega 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas: execução da escavação, seguida da concretagem. - Broca - Strauss - Rotativa a céu aberto - Rotativa com uso de fluído estabilizante - Barrete 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas Estaca tipo broca 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas: Strauss 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas Rotativa a céu aberto 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas Rotativa com uso de fluído estabilizante 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A2) Estacas escavadas Barrete 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A3) Estacas injetadas: injeção sob pressão de concreto. - Raiz - Microestaca 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A3) Estacas injetadas Estaca raiz Microestaca 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDASA4) Estacas apiloadas: abertura do furo pela queda de um pilão ou soquete e posterior concretagem. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A4) Estacas intermediárias: são tipos que não se enquadram inteiramente em uma das classificações anteriores. - Franki (cravada/injetada) - Hélice Contínua (escavada/injetada) - Ômega ou hélice de deslocamento (escavada/cravada/injetada) 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A4) Estacas intermediárias Estaca franki (cravada/injetada) 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A4) Estacas intermediárias Hélice contínua (escavada/injetada) 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS A4) Estacas intermediárias Estaca ômega ou hélice de deslocamento (escavada/cravada/injetada) 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS B) Tubulão: elemento de fundação escavado no terreno em que, pelo menos na sua etapa final, há descida de pessoas para executar o alargamento da base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação, uma vez que nesse tipo de fundação as cargas são transmitidas preponderantemente pela ponta. B1) Tubulões a céu aberto B2) Tubulões a ar comprimido 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS B) Tubulão Tubulão a ar comprimido Tubulão a céu aberto Tubulão a ar comprimido 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS C) Caixão: como o próprio nome sugere é um grande caixão impermeável à água, de seção transversal quadrada ou retangular que tem as paredes laterais pré-moldadas. Este tipo de fundação profunda é destinado a escorar as paredes da escavação e impedir a entrada de água enquanto vai sendo introduzido no solo. 1.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES E SUAS CARACTERÍSTICAS TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS C) Caixão LEITURAS RECOMENDADAS LEITURAS OBRIGATÓRIAS: - Páginas 38 a 88 da NBR 6122/2010; - Capítulo 5 do Livro Exercícios de Fundações do Alonso; - Capítulo 2 do Livro Fundações de Velloso e Lopes (2010). LEITURAS COMPLEMENTARES: - Artigos 1 e 2 disponibilizados no Virtual Unisc. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO ELEMENTOS DETERMINANTES - Proximidade das construções vizinhas, bem como seu tipo de fundações e estado das mesmas - Aspectos geológicos e geotécnicos - Cargas - Condições de acesso - Limitação dos tipos de fundações existentes no mercado 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO ANÁLISE TÉCNICA: resolução do problema por eliminação ANÁLISE ECONÔMICA: estudo comparativo de custos das alternativas tecnicamente viáveis Quando não se dispõe de cálculo estrutural, é comum estimar a ordem de grandeza das cargas. Para estruturas em concreto armado destinadas a moradias ou escritórios, pode-se adotar a carga média de 12kPa/andar. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS A) FUNDAÇÃO RASA - É o primeiro tipo a ser pesquisado; - À priori, só é vantajoso se a área ocupada pela fundação é de no máximo 50 a 70% da área total; - Não deve ser utilizado nos seguintes casos: • Sobre aterro não compactado, argila mole ou areia fofa e muito fofa; • Presença de NA, cujo rebaixamento não se justifica economicamente. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B1) BROCAS - Aceitáveis para pequenas cargas (100 a 200kN); - Exequíveis acima do NA. B2) MADEIRA - Cargas de 150 a 500kN; - Emprego mais usual em obras provisórias; - Condição melhor se permanentemente submersa. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B3) APILOADAS - Cargas de 120 a 200kN; - É possível executar em solos de alta porosidade e baixa resistência e acima do NA; - Não provocam vibrações. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B4) STRAUSS - Cargas de 200 a 800kN; - Não provocam vibrações; - Não recomendável a execução abaixo do NA, principalmente se o solo for arenoso (inviabilidade de se conseguir secar a água dentro do tubo); - Não recomendável no caso de argilas moles saturadas (risco de “estrangulamento do fuste). 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B5) PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO - Cargas de 250 a 1700kN; - Não recomendável em terrenos com presença de matacões ou camadas de pedregulho; - Não recomendável quando a previsão da cota de ponta da estaca seja muito variável; - Não recomendável quando as construções vizinhas se encontram em estado precário. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B6) FRANKI - Cargas de 450 a 2600kN; - Não recomendável em terrenos com matacões; - Não recomendável quando as construções vizinhas se encontram em estado precário; - Não recomendável para terrenos com camadas de argila mole saturada; 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B6) FRANKI - Recomendadas para o caso da camada resistente encontrar-se a profundidades variáveis; - Podem ser utilizadas no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B7) METÁLICAS - Cargas de 200 a 3000kN; - Pouca vibração durante a cravação; - Podem ser uma solução vantajosa quando servem de apoio a pilares de divisa, pois eliminam o uso de viga de equilíbrio e ajudam no escoramento (perfil pranchado). 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B8) TIPO MEGA - Cargas na faixa de 700kN; - Utilização em reforço de fundações; - Aplicáveis também quando há necessidade de reduzir a vibração ao máximo. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B9) Rotativa a céu aberto - Cargas de 200 a 1000kN; - Não causam vibração; - Necessitam de área relativamente grande para a instalação dos equipamentos necessários à sua execução; - Não são exequíveis abaixo do NA. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B10) Rotativa com uso de fluido estabilizante - Cargas elevadas, acima de 1100kN; - Não causam vibração; - Necessitam de área relativamente grande para a instalação dos equipamentos necessários à sua execução; - São exequíveis abaixo do NA. 1.3CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B11) Hélice Contínua - Cargas de 350 a 5.000kN; - Não causam vibração; - Não exequíveis em terrenos com matacões; - Necessitam de área relativamente grande para a instalação dos equipamentos necessários à sua execução; - São exequíveis abaixo do NA. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B12) Ômega ou hélice de deslocamento - Cargas de 450 a 1450kN; - Não causam vibração; - Não exequíveis em terrenos com matacões; - Necessitam de área relativamente grande para a instalação dos equipamentos necessários à sua execução; - São exequíveis abaixo do NA. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B13) Raiz - Cargas de 300 a 2.000kN; - Capacidade de carga elevada para pequenos diâmetros, devido ao atrito lateral elevado; - Exequíveis em terrenos com matacões; - Equipamentos de pequeno porte e versáteis, possibilitando o acesso a áreas com dimensões limitadas; 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B13) Raiz - Reforço de fundações; - Não causam vibrações; - Podem ser executadas com qualquer inclinação; - São exequíveis abaixo do NA. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B14) Microestaca - Cargas de 300 a 1.700kN; - Capacidade de carga elevada para pequenos diâmetros, devido ao atrito lateral elevado; - Exequíveis em terrenos com matacões; - Equipamentos de pequeno porte e versáteis, possibilitando o acesso a áreas com dimensões limitadas; 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS B) FUNDAÇÃO EM ESTACAS B14) Microestaca - Reforço de fundações; - Não causam vibrações; - Podem ser executadas com qualquer inclinação; - São exequíveis abaixo do NA. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS C) FUNDAÇÃO EM TUBULÕES C1) Tubulões a céu aberto - Limite de carga condicionada pelo diâmetro da base, o qual não deve exceder 4m, exceto para terrenos bem conhecidos e experimentados; - O uso abaixo do NA é possível se o terreno for predominantemente argiloso, permitindo o bombeamento, sem riscos de desmoronamento; - Não causam vibração. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS C) FUNDAÇÃO EM TUBULÕES C2) Tubulões a ar comprimido - Limite de carga condicionada pelo diâmetro da base, o qual não deve exceder 4m, exceto para terrenos bem conhecidos e experimentados; - Executado abaixo do NA (no máximo 30mca) quando não é possível esgotar a água; - Não causam vibração. 1.3 CRITÉRIOS PARA DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO FUNDAÇÕES A SEREM PESQUISADAS D) CAIXÃO - Alternativa para substituir o tubulão a ar comprimido; - Presença de cargas elevadas em que não é possível a utilização de tubulões por ultrapassar o limite máximo possível da área da base. 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÕES a)Deformações aceitáveis sob as condições de trabalho (ELS); b)Segurança adequada ao colapso do solo de fundação e ao colapso dos elementos estruturais (ELU). 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES AÇÕES NAS FUNDAÇÕES - Os esforços devem ser fornecidos pelo projetista da estrutura, a quem cabe individualizar os conjuntos para verificação dos ELU e ELS; - Esses esforços devem ser fornecidos em termos de valores de projeto, já considerados os coeficientes de majoração; 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES AÇÕES NAS FUNDAÇÕES - No entanto, para o caso do projeto de fundações ser desenvolvido em termos de FS global, devem ser solicitados ao projetista estrutural os valores dos coeficientes pelos quais as solicitações devem ser divididas para reduzi-las às solicitações características; - As ações devem ser separadas de acordo com a sua natureza (ações permanentes, variáveis e excepcionais); 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES AÇÕES NAS FUNDAÇÕES - Eventualmente, ainda devem ser consideradas outras ações, as quais podem ser decorrentes: • do terreno e/ou da água superficial e subterrânea; • deformabilidade das fundações; • do PP de blocos de coroamento ou sapatas (mínimo 5% da carga vertical permanente); • do alívio de cargas devido a vigas alavanca (a norma permite considerar no máximo 50%); • de atrito negativo. 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundação superficial • Fatores de segurança na compressão 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundação superficial • Fatores de segurança na tração e deslizamento a)Fatores de coeficientes parciais de minoração de resistência: 1,2 e 1,4 para as parcelas de peso e de resistência do solo, respectivamente; b)Carregamento dado em termos de valores característicos: coeficiente de majoração de 1,4; c) Carregamento dado em termos de valores de projeto: não se aplica coeficiente de majoração. 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundação superficial • Fator de segurança global para verificação de flutuação: 1,1. 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundações profundas a)Resistência calculada por método semi-empírico • Fatores de segurança a serem utilizados para a determinação das cargas admissível e resistente de projeto de 2,0 e 1,4, respectivamente; • Sendo reconhecidas regiões representativas, o cálculo da resistência característica de estacas por método semi- empírico baseado em ensaios de campo, a norma ainda sugere o seguinte: 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundações profundas a)Resistência calculada por método semi-empírico; • Fatores de segurança a serem utilizados para a determinação das cargas admissível e resistente de projeto de 2,0 e 1,4, respectivamente; • Sendo reconhecidas regiões representativas, o cálculo da resistência característica de estacas por método semi- empírico baseado em ensaios de campo, a norma ainda sugere o seguinte: 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELU – Fundações profundas b) Resistência obtida por prova de carga • Fatores de segurança a serem utilizados para a determinação das cargas admissível e resistente deprojeto de 1,6 e 1,14, respectivamente; • Quando em uma mesma região representativa, for realizado um número maior de provas de carga, a norma ainda sugere o seguinte para a determinação da resistência característica: 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Verificação dos ELS O valor dos efeitos das ações (por exemplo, o recalque estimado), calculado considerando-se os parâmetros característicos e as ações características deve ser menor ou igual ao valor limite de serviço (admissível) do efeito das ações (por exemplo, recalque aceitável). 1.4 REQUISITOS DE PROJETO DE FUNDAÇÕES E SEUS COEFICIENTES SEGURANÇA NAS FUNDAÇÕES - Efeito do vento Quando a verificação das solicitações for feita considerando-se as ações nas quais o vento é a ação variável principal, os valores de tensão admissível de sapatas e tubulões e cargas admissíveis em estacas podem ser majoradas em até 30% e em até 10%, respectivamente, quando os cálculos são realizados em termos de valores característicos e em termos de valores de projeto. INTRODUÇÃO - Toda fundação sofre deslocamentos em função das solicitações a que é submetida - A magnitude dos deslocamentos depende do solo e da estrutura - Há dois procedimentos para considerar o problema: (i) a estrutura é calculada considerando os apoios indeslocáveis; (ii) leva-se em conta a interação entre o solo e a estrutura 1.5 DESLOCAMENTOS E RECALQUES ADMISSÍVEIS 1.5 DESLOCAMENTOS E RECALQUES ADMISSÍVEIS DEFINIÇÕES DE DESLOCAMENTOS E DEFORMAÇÕES DEFINIÇÕES DE DESLOCAMENTOS E DEFORMAÇÕES 1.5 DESLOCAMENTOS E RECALQUES ADMISSÍVEIS RECALQUES ADMISSÍVEIS Segundo Skempton & MacDonald (1956): β = /ℓ = 1/500: limite seguro para evitar-se danos em paredes de edifícios; β = /ℓ = 1/300: trincas em paredes de edifícios; β = /ℓ = 1/150: danos estruturais em edifícios correntes. Bjerrum (1963) e Vargas e Silva apresenta uma relação mais completa, exposta no slide a seguir: 1.5 DESLOCAMENTOS E RECALQUES ADMISSÍVEIS 1/100 1/200 1/300 1/400 1/500 1/600 1/700 1/800 1/900 1/1000 Limite a partir do qual são temidas dificuldades com máquinas sensíveis a recalques. Limite de perigo para pórticos com contraventamento. Edifícios estreitos: não são produzidos danosou inclinações. Limite de segurança para edifícios em que não são admitidas fissuras. Edifícios largos: não são produzidos danos ou inclinações. Edifícios largos (B>15m) fissuras na alvenaria Edifícios estreitos (B<15m) fissuras na alvenaria Limite em que são esperadas dificuldades com pontes rolantes. Limite em que são esperadas as primeiras fissuras em paredes divisórias. Edifícos estreitos: fissuras na estrutura e pequenas inclinações. Limite em que o desaprumo de edifícios altos e rígidos se torna visível. Edifícios estreitos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidae de reforço. Edifícios Largos: fissuras graves, pequenas inclinações. Limite de segurança para paredes Flexíveis de alvenaria (h/l <1/4). Limite em que são temidos danos estruturais nos edifícios em geral. Edifícios largos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidade de reforço. Bjerrum Vargas e Silva RECALQUES ADMISSÍVEIS Recalques totais limites segundo Burland et al (1977): Areias: max = 25 mm; max = 40 mm para sapatas isoladas; max = 65 mm para radier; Argilas: max = 40 mm; max = 65 mm para sapatas isoladas; max = 65 a 100 mm para radier. 1.5 DESLOCAMENTOS E RECALQUES ADMISSÍVEIS LEITURAS RECOMENDADAS LEITURAS OBRIGATÓRIAS: - Páginas 8 a 19 da NBR 6122/2010; - Itens 3.1, 3.2, 3.3 (pgs.119 a 122) e 3.8, 3.9.1 a 3.9.6 (pgs. 130 a 140) do livro Fundações – Teoria e Prática indicado no Plano de Ensino. LEITURAS COMPLEMENTARES: - Artigo 3 disponibilizado no Virtual Unisc. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES OBJETIVOS: - Investigar a estratigrafia e características geológicas-geotécnicas do subsolo; - Investigar a presença do NA; - Estimar parâmetros de engenharia. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES RECONHECIMENTO INICIAL: - Visita ao local; - Feições topográficas e eventuais indícios de instabilidade de taludes; - Indícios da presença de aterro (bota-fora) na área; - Indícios de contaminação do subsolo; - Prática local de projeto e execução de fundações; - Estado das construções vizinhas; - Peculiaridades geológico-geotécnicas da área. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÕES GEOLÓGICA-GEOTÉCNICAS A) Investigação geológica; B) Investigação geotécnica preliminar: conforme determinação da NBR 6122:2010, para qualquer edificação deve ser feita uma campanha de investigação geotécnica preliminar constituída no mínimo por sondagens a percussão (com SPT) de acordo com NBR 6484:2001; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÕES GEOLÓGICA-GEOTÉCNICAS C) Investigação geotécnica complementar: após a realização inicial de sondagens a percussão , em função de peculiaridades do subsolo e do projeto e em caso de dúvidas quanto ao material impenetrável à percussão. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT (NBR 6484:2001) Permite conhecer: a) O tipo de solo atravessado através da retirada de uma amostra deformada, a cada metro perfurado; b) A resistência (N) oferecida pelo solo à cravação do amostrador padrão, a cada metro perfurado; c) A posição do NA ou dos NAs, quando encontrados durante a perfuração. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test (SPT) Consiste basicamente na cravação de um amostrador padrão no solo, através da queda livre de um peso de 65kg (martelo) de uma altura determinada (75 cm). 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: a) Locação das sondagens: próximas aos limites da obra a ser implantada e nos pontos de maior concentração de cargas; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES NBR 8036:1983: no mínimo uma sondagem para cada 200m² de área da projeção em planta do edifício, até 1200m² de área. Entre 1200m² e 2400m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400m² que excederem 1200m². Acima de 2400m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com cada caso. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) dois para área da projeção de até 200m²; b) três para área entre 200m² e 400 m². 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES NBR 8036:1983: Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios, como nos estudos de viabilidade ou de escolha de local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distânciamáxima entre elas seja de 100 m, com um mínimo de três sondagens. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: b) Montagem do equipamento; c) Inicia-se a perfuração com o uso de um trado cavadeira até atingir 1m de profundidade; d) Recolhe-se e acondiciona-se uma amostra de solo que é identificada como amostra zero; e) Acopla-se o amostrador padrão em uma das extremidades de uma composição de hastes; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: f) Executa-se o ensaio deixando-se cair em queda livre o martelo de 65kg de uma altura de 75cm até que ocorra a penetração de 45cm do amostrador padrão, contando-se e anotando- se o número de quedas referentes ao avanço de cada segmento de 15cm, sendo que a soma dos últimos 30cm é designada de N; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: g) Quando retirado o amostrador do furo é recolhida e acondicionada a amostra contida em seu bico; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: h) Prossegue-se a abertura de mais um metro de furo, utilizando-se um trado helicoidal quando o material tem determinada coesão e não está abaixo do NA ou com “circulação de água” caso não seja possível o “avanço a trado” (tipo de solo ou resistência exagerada do material, ou ainda presença de NA); 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: i) Ao se atingir a profundidade repete-se as etapas “e”, “f “e “g”; j) Repete-se o processo até ser atingida a profundidade final. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Etapas de execução: i) Ao se atingir a profundidade repete-se as etapas “e”, “f “e “g”; j) Repete-se o processo até ser atingida a profundidade final. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Durante o processo de avanço da perfuração, ao se verificar a presença do NA, interrompe-se o trabalho e anota-se a profundidade. Aguarda-se a estabilização e anota-se a nova profundidade correspondente à superfície da água. Terminada a perfuração, retira-se a água existente no furo, aguarda-se o surgimento da água e anota-se novamente a profundidade do NA. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Profundidade das sondagens (NBR 8036): é função do tipo de edifício, das características particulares de sua estrutura, de suas dimensões em planta, da forma da área carregada e das condições geotécnicas e topográficas. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Critérios de paralisação (NBR 6484): a) quando, em 3m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais; b) quando, em 4m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais; c) quando, em 5m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA PRELIMINAR: Standard Penetration Test – SPT Critérios de paralisação (NBR 6484): Dependendo do tipo de obra, das cargas a serem transmitidas às fundações e da natureza do subsolo, admite-se a paralisação da sondagem em solos de menor resistência à penetração do que aquela discriminada anteriormente, desde que haja uma justificativa geotécnica ou solicitação do cliente. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: - Sondagens mistas e rotativas; - Sondagem a percussão com medida de torque – SPT-T; - Ensaio de cone – CPT e CPTU; - Ensaio de palheta (vane test); - Ensaio de placa; - Ensaio pressiométrico; - Ensaio dilatométrico; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: - Ensaios sísmicos; - Ensaios de permeabilidade; - Ensaio de perda d’água em rocha; - Ensaios de laboratório (caracterização, cisalhamento direto, triaxial, adensamento, expansibilidade, colapsibilidade, permeabilidade e químicos). 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio SPT com medida de torque – SPT-T Trata-se da introdução de um procedimento adicional com a finalidade de se obter um parâmetro adicional de projeto não contemplado no SPT convencional. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio SPT com medida de torque – SPT-T A medida de torque é efetuada ao término de cada ensaio de penetração (SPT), conforme segue: a)Com o amostrador padrão ainda cravado no subsolo, retira-se a cabeça de bater e acopla-se em seu lugar um torquímetro; b)Um operador imprime uma rotação a haste, usando o torquímetro como braço de alavanca; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio SPT com medida de torque – SPT-T c) Um observador deve acompanhar a leitura do torquímetro, avisando o operador para interromper a rotação quando atingido o valor máximo, o qual é anotado. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) Consiste na aplicação de um carregamento que é transmitido ao terreno através de uma placa de ferro fundido com a finalidade de se determinar parâmetros de projeto para fundações rasas. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489/1984) Consiste na aplicação de um carregamento que é transmitido ao terreno através de uma placa de ferro fundido com a finalidade de se determinar parâmetros de projeto para fundações rasas. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) - Execução - A cota da prova de carga deverá ser a mesma que as fundações; - A placa deverá se rígida e ter área não inferior a 0,5m²; - Ao abrir a escavação deve-se cuidar para não amolgar o solo abaixo da placa; - A cargueira deverá ser apoiada em pontos que não afetam os resultados; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Execução - Dispositivos de transmissão de carga usando um macaco hidráulico; - Os recalques devem ser lidos em dois pontos diametralmente opostos sobre a placa e com precisão de 0,01mm; - Devem ser evitadas trepidações. 1.6SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Execução - A carga deverá ser aplicada em estágios, sendo que cada incremento de carga não deve ser maior de 20% da tensão admissível provável do solo; - As leituras, em cada estágio de carga será efetuada em intervalos de tempos sucessivamente dobrados (1, 2, 4, 8, 15, 30 minutos, 1, 2, 4 horas, etc.); 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Execução - O próximo incremento de carga só será aplicado após a estabilização das deformações; - O ensaio deverá ser levado até 25mm de deformação ou 2x a provável tensão admissível; - A máxima carga aplicada deverá ser mantida por 12 horas caso não tenha ocorrido a ruptura; - A descarga deverá ser efetuada em estágios de 25% da carga total aplicada. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Resultados - Os resultados serão apresentados em forma de gráficos (curva carga versus recalque); - Deverá constar ainda: • Indicações dos tempos decorridos em cada estágio de carga; • Dia e hora do início e término do ensaio; • Situação do NA; • Croqui do esquema de prova de carga; 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Resultados • Referências dos dispositivos de aplicação de carga e de medidas de deformações; • Ocorrências excepcionais. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaio de placa (NBR 6489:1984) – Resultados 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU O CPT é um ensaio simples que consiste na cravação de uma ponteira cônica no terreno com velocidade constante onde são medidas as resistências à penetração da ponta e o atrito lateral. No CPTU monitora-se também as pressões neutras u geradas durante a cravação. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU - Cone mecânico; - Cone elétrico. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU - Cone mecânico; - Cone elétrico. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU - Cone mecânico; - Cone elétrico. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU – Resultados Obtidos - Leitura direta: Resistência de ponta qc (qt = qc corrigida), atrito lateral fs e poro-pressão u; - Calculados: coeficiente de poro-pressão Bq e razão de atrito Rf. 1.6 SONDAGENS GEOTÉCNICAS PARA FINS DE FUNDAÇÕES INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR: Ensaios CPT e CPTU – Resultados Obtidos - Com estes dados, pode-se estimar através de correlações parâmetros geotécnicos e capacidade de carga. - Com os dados obtidos no ensaio existem diversas propostas para classificação dos solos utilizando- se a relação qt x Bq, sendo algumas consagradas na prática de engenharia. 1.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA As fundações sofrem recalques ocasionando esforços na estrutura Quando há previsão do surgimento de recalques de magnitudes expressivas há a necessidade de ser revista a hipótese inicial de apoios indeslocáveis considerada pelo projetista estrutural 1.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA Processo Interativo - Etapa inicial: cálculo da estrutura pelo projetista estrutural supondo apoios indeslocáveis; - Etapa interativa: com as cargas fornecidas pelo projetista estrutural o projetista de fundações estima os recalques e informa o primeiro que irá recalcular a estrutura e fornecer novas cargas para uma nova estimativa de recalques e assim sucessivamente até a convergência desejada. ATIVIDADES RECOMENDADAS LEITURAS OBRIGATÓRIAS: - Páginas 20 a 23 e 38 da NBR 6122:2010; - Capítulo 1 (pgs.1 a 39) do livro Exercícios de Fundações (Alonso); - Item 4.1 (pgs.93 a 99) do livro Exercícios de Fundações (Alonso); - Itens 7.7 e 7.8 (pgs. 261 a 263) do livro Fundações – Teoria e Prática. ATIVIDADES RECOMENDADAS VER VÍDEOS DISPONIBILIZADOS NO VIRTUAL UNISC LEITURAS COMPLEMENTARES: - Livro Ensaios de Campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações; - Artigos 4 e 5 disponibilizados no Virtual Unisc.
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