Projeto de Fundação Direta para Pilar

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1) ESTADO DE CONHECIMENTO
Por meio deste relatório será feito o projeto de uma fundação direta para um pilar de uma planta de locação fornecida pelo professor da disciplina de Fundações na Universidade do Rio Grande do Sul. Serão descritos aqui os cálculos para cargas aplicadas, caracterização do solo e dimensionamento da fundação, com detalhes de armaduras e dimensões da mesma.
No Anexo pode-se ver as dimensões do pilar, cargas aplicadas e sondagem NSPT feitas para o terreno onde a fundação será projetada. Todos os dados utilizados foram obtidos através destes documentos e de bibliografia fornecida em aula.
Para melhor descrever, o projeto a seguir trata-se de uma sapata isolada para um pilar, este com dimensões e cargas utilizadas da planta de locação antes citada. Os seguintes dados foram considerados, para efeitos estruturais:
Pilar – 20x70 cm;
Concreto – 20 MPa;
Aço – CA50;
Terreno plano, com sapata de base sem inclinação e considera-se que não haja excentricidade na carga aplicada sobre a fundação.
2) ANÁLISE DE SONDAGEM
Posição de nível de água
Com base na Sondagem NSPT anexada a este relatório não foi encontrado o nível d’água no solo em análise.
Identificação da posição onde vai ficar a base da sapata (NSPT)
O local a se projetar a sapata possui duas camadas de solo com características diferentes. De modo que teve-se como objetivo assentar a fundação no meio da camada mais resistente. Assim, a cota de assentamento situa-se a 1,43 m do nível do terreno.
Para calcular o valor de NSPT a se utilizar nos parâmetros, será analisado o NSPT médio do bulbo de tensões gerado pela fundação.
Peso Específico
Figura 1 - Avaliação dos Parâmetros de Resistência e de deformabilidade em Função do SPT
Como consta no relatório de Sondagem NSPT do solo, a camada de solo onde a fundação será assentada tem características de uma areia medianamente compacta. Assim, utilizou-se da figura (1) para obter a massa específica e analisar os resultados do ângulo de atrito.
Ângulo de atrito
Por Teixeira (1996)
Ou
	Utilizando NSPT de 15 golpes, obtemos dois valores, sendo respectivamente 33,97º e 36,65º. O valor do ângulo de atrito da última equação está mais conservador e ainda confirmando a característica do tipo de solo da camada, então este será usado para os próximos cálculos do projeto.
Coesão
Como não foi identificado nível de água e trata-se de um solo com características arenosas, considera-se coesão igual a zero para este caso.
3) CARGAS ESTRUTURAIS
Cálculos baseados na NBR 6122/2010
Cálculo da carga de projeto
Carga atuante pelo projeto fornecido se dá por uma carga normal de 63,2 tf, equivalendo a aproximadamente 620 kN. As cargas atuantes em outras direções não possuem magnitude suficiente para interferir nos cálculos, assim, só será avaliada a carga normal emitida pela estrutura pelo pilar.
Estimativa de área da sapata
Para o cálculo da sapata, utiliza-se da inequação abaixo para se projetar uma área que forneça dimensões adequadas para suportar as tensões descarregadas na fundação.
Sendo 
	
	
4) DIMENSIONAMENTO DA SAPATA
Neste item, serão feitos os cálculos das dimensões da fundação, juntamente com o cálculo da armadura necessária para suportar a carga aplicada e, por fim, o detalhamento de cotas e disposição das armaduras. Todos os cálculos seguem as condições definidas na norma brasileira.
Base da fundação
	Como S = A×B
			
	Para ser conservador, majoramos o valor da base da fundação para 1,60 m, porém, temos que manter a distância “x” da sapata. Assim, abaixo, calcula-se os novos valores das dimensões da fundação e a nova área.
Como houve modificação, cabe confirmar se a inequação ainda prevalece como admissível para o projeto da fundação.
Altura
Para o cálculo da altura, é necessário lembrar alguns fatores importantes para o dimensionamento da sapata. A altura ho sapata precisa ter, no mínimo, 20 cm, (maiores detalhes – olhar apêncide). Além disso, a partir da equação abaixo, é calculada a altura total da sapata e esta precisa respeitar a condição mínima de restrição para se comportar como sapata rígida. 
Onde 
	;
 é o cobrimento, neste caso igual a 4,5 cm.
Assim, para efetuarmos o cálculo, adotaremos como o aço de bitola 10mm para a armadura da fundação.
Pode-se ver que os limites não satisfazem a sapata. Todavia, para respeitar a condição de ho = 20 cm, utilizaremos uma altura de 60 cm para a sapata. Assim, satisfaz-se a condição de sapata rígida e as de dimensionamento. Para os próximos cálculos, lembrar que a distância “d” se baseia na equação:
Verificação do Nível de Tensão
Como não há momento atuante para o cálculo do dimensionamento da sapata, apenas a tensão normal aplicada será considerada. Assim, para o diagrama de momento fletor e cortante será uniforme, cujo valor é determinado pela carga distribuída , em uma análise sugerida pela norma, onde há um engaste no meio da seção, cujo braço do engaste é igual ao comprimento L calculado abaixo. Os cálculos são feitos para os dois lados, da dimensão A e B.
Através destes valores, obtemos a cortante e o momento fletor.
Com os valores dessas solicitações é possível fazer as demais verificações e o cálculo da armadura de flexão.
Armaduras de Flexão
Entretanto, é necessário calcular as armaduras mínimas para conferir se está seguindo as condições mínimas de requisito da norma.
Como As < Asmin, utilizar estes valores para armadura de flexão da sapata.
Acima, estão os cálculos da quantidade de barras para cada bitola da armadura transversal e longitudinal da sapata, com seus respectivos espaçamentos.
Verificação da aderência e de cisalhamento
Para verificar a estrutura em questão a aderência do aço e do cisalhamento na sapata, foram feitos cálculos baseados na NBR 6122/2010. Destes, cabe aqui apenas confirmar que essas verificações estão seguras e passam nos requisitos estipulados, como podemos ver abaixo:
	Aderência - 
	Cisalhamento - 
Detalhamento
O detalhamento da armadura encontra-se no apêndice deste relatório.
5) CAPACIDADE DE CARGA E FATOR DE SEGURANÇA
Fórmula de Terzaghi (1943) modificada mais tarde por Hansen (1961)
	Onde
		Nc, Nq e Ny são os fatores de capacidade de carga, calculados abaixo:
A última equação foi modificada por Vésic(1973).
Sc, Sq e Sy são os fatores de forma, obtidos abaixo:
Visto que = 36,65º, c = 0, A = 2,10 m e B = 1,60 m, a capacidade de carga de ruptura foi calculada com todos os fatores de forma e abaixo é dado por:
Fator de Segurança
O valor típico para sapatas seria o de 3, mas como os cálculos foram sempre conservadores, o valor poderia ser menor.
Cabe ressaltar, também, que trata-se de um pilar não muito carregado na locação de plantas, sendo que a estrutura normal e o projeto não seria de uma sapata isolada, o que torna o cálculo mais seguro neste exemplo.
6) ANEXO
7) APÊNDICE