Fundações Superficiais

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As fundações diretas ou superficiais ou ainda rasas são aquelas em que as cargas da edificação são transmitidas ao solo logo nas primeiras camadas. Para isso o solo deve ter resistência desde estas primeiras camadas também.
Para a escolha do tipo de fundação deve-se levar em consideração:
Economia
Segurança adequada – capacidade de suporte das cargas, possibilidade de deslizamento ou tombamentos, etc.
Pequenos recalque, tanto recalque total quanto recalque diferencial.
Pequenos efeitos sazonais – ressecamento do solo, expansão em função das chuvas.
Problemas construtivos – estabilidade durante e após as escavações, levantamento do fundo, nível de água, vibrações, etc.
Efeitos ambientais – rebaixamento permanente do lençol freático.
Fundações superficiais
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Fundações
Em termos práticos, indica-se sob o ponto de vista técnico e econômico o uso de fundação direta quando o número de golpes do SPT for igual ou maior a 8 e a profundidade máxima não ultrapassar 2m.
Para exemplificar, consideremos as duas sondagens abaixo. Na S1 o SPT maior que 8 está abaixo de 2m de profundidade, o que inviabiliza a escavação para realização de fundação direta (critério econômico). Na S2 o SPT igual a 8 está no primeiro metro de profundidade, indicando fundação direta. 
Identificando-se que pode ser realizada uma fundação direta (caso S2), iniciam-se os cálculos das fundações para verificar se é melhor apoiar no primeiro metro ou no segundo, com N = 12, que indica solo mais resistente.
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Fundações
Nas fundações diretas as cargas da estrutura são transmitidas ao solo por meio de sapatas ou radiers. 
Sapata de fundação é um “elemento de fundação superficial de concreto armado dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim.”
Na fundação direta do tipo sapata a carga atuante se distribui pela área de contato da peça de fundação com o solo, aplicando neste ponto uma tensão no máximo igual à tensão admissível do solo (taxa do solo). A forma da sapata depende, entre outros fatores, da forma do pilar que esse apoia sobre ela.
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada 
Transmite ações de um único pilar que pode estar centralizado ou não à base. Pode ter formato retangular, quadrado, circular, etc.
Ela é utilizada quando as cargas transmitidas são pontuais ou concentradas.
As dimensões são determinadas pelas cargas aplicadas e pela resistência do solo, de forma que as tensões do solo sejam no máximo iguais à sua tensão admissível (taxa do solo)
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada 
B
L
Dimensionamento econômico
Pressupõe-se a sapata comportando-se como se dividida em quatro triângulos independentes. Para haver a inclinação resultante da variação de espessura deve-se:
Utilizar a proporção 1:3
H = 30% do maior lado da sapata
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
Para o dimensionamento das sapatas isoladas necessitamos da carga aplicada (carga de pilares ou de apoio de vigas baldrames) e da resistência do solo (taxa do solo)
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
O momento fletor aumenta da extremidade da sapata para a face do pilar. Desta forma, a espessura da sapata não necessita ser constante, podendo ser mínima na extremidade e máxima junto ao pilar, o que economiza concreto. Para 	que os momentos fletores sejam iguais, é necessário
A-B = a – b
Resolvendo a equação temos
MA
A
B
MB
a
b
MA
= MB
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
Uma importante verificação para o cálculo das sapatas é a possibilidade de punção (furo) pelo pilar na sapata. Isso se deve às tensões de cisalhamento na área lateral do pilar em contato com a sapata.
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
A tensão de cisalhamento da punção é
Para não haver punção, a tensão de cisalhamento deve ser inferior à tensão limite.
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
Exercício – dimensionar a fundação de um pilar com as seguintes características:
P = 80tf
Seção do pilar = 20x40cm
Concreto fck = 20MPa = 200 kgf/cm²
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
I – Escolha do tipo de fundação. 
O critério para fundação direta é N≥8 até 2m. Nesse caso temos para o 1º metro N = 12, o que valida a escolha de fundação direta.
II – Determinação da resistência do solo (taxa do solo)
Pela sondagem não temos N=8, porém, temos N=12 em terreno silte arenoso. Nesse caso, a tabela padrão nos mostra
		N de 9 a 18	→	
Para N = 12 a taxa do solo é de 2,33kg/cm²
P = 80tf
Seção do pilar = 20x40cm
Concreto fck = 20MPa = 200 kgf/cm²
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
III – Dimensionamento da sapata
Como o pilar é retangular, utilizamos
Para altura da sapata adota-se h = 30% do lado maior
Lado maior – 195cm	→	h = 58,5 ≈ 60cm
P = 80tf
Seção do pilar = 20x40cm
Concreto fck = 20MPa = 200 kgf/cm²
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Fundações
Tipos de sapatas
Sapata isolada
IV – Verificação da punção
A área da punção é
P = 80tf
Seção do pilar = 20x40cm
Concreto fck = 20MPa = 200 kgf/cm²
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BLOCOS DE FUNDAÇÕES
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BLOCOS DE FUNDAÇÕES
São executados com concreto simples ou concreto ciclóplico, portanto não são armados.
Valor do ângulo z 
 
Tensão aplicada ao solo dividido pela tensão de tração do concreto FCK/25 
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BLOCOS DE FUNDAÇÕES
Dimensionar uma bloco de fundação para um pilar 35x60cm com carga de 1700kN e o solo tem uma tensão admissível de 0,4MPa.
 
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SAPATAS 
Ao contrário dos blocos são elementos de fundações executadas em concreto armado, de altura reduzida em relação a base e que se caracterizam por trabalhar à flexão. 
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Os valores h1 e h2 são decorrentes do dimensionamento estrutural da sapata que será abordado posteriormente.
Quando a sapata suporta apenas um pilar é chama da de sapata isolada.
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Quando há mais de um pilar cujo centros estejam alinhados será denominada viga de fundação.
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Observações:
O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de carga do Pilar .
A sapata não deverá ter nenhuma dimensão menor que 60cm
Sempre que possível a relação entre os dois lados a e b deverá ser menor ou igual a 2,5
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Pilar com seção circular ou quadrada
 Dimensionar uma sapata para um pilar 30cm x 30cm cuja carga é 1500kN e a tensão admissível do solo é 0,3MPa 
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Pilar com seção retangular
 Dimensionar uma sapata para um pilar 30cm x 100cm cuja carga é 3000kN e a tensão admissível do solo é 0,3MPa 
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