Dimensionamento de fundações superficiais

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................5
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.............................................................................5
2.1 Fundações.................................................................................................5
2.2 Classificação das Fundações....................................................................5
2.2.1 Quanto à Transmissão de Cargas...................................................5
2.2.2 Quanto à Profundidade da Cota de Apoio.......................................6
3 ADOÇÃO DE PARÂMETROS..........................................................................6
3.1 Parâmetros do Solo...................................................................................6
3.1.1 Estratigrafia 1 – Argila Arenosa........................................................6
3.1.2 Estratigrafia 2 – Solo Residual Arenoso...........................................7
4 DADOS DA FUNDAÇÃO..................................................................................7
5 CÁLCULOS E VERIFICAÇÕES.......................................................................8
5.1 Tensão Admissível e Tensão Atuante.......................................................8
5.2 Recalque...................................................................................................9
5.3 Armação..................................................................................................10
6 CONCLUSÃO.................................................................................................12
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................13
INTRODUÇÃO
	No presente trabalho, a finalidade é dimensionar uma fundação em uma área representada na sondagem à percussão – SPT, justificando os parâmetros adotados e fazendo as devidas verificações através da capacidade de carga do solo, do recalque e da armação do aço a ser usado na fundação, através de cálculos obtidos pela automação de uma planilha eletrônica de Excel e de cálculos obtidos manualmente.
	Além dos cálculos obtidos e da justificativa dos parâmetros adotados, será apresentado também uma breve explicação sobre fundações.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	     
          
Fundações 
Fundação é o elemento estrutural que tem por função transmitir a carga da estrutura ao solo sem provocar ruptura do terreno de fundação ou do próprio elemento de ligação e cujos recalques possam ser satisfatoriamente absorvidos pelo conjunto estrutural.
2.2 Classificações das Fundações
As fundações se classificam quanto à transmissão das cargas e quanto à profundidade da cota de apoio.
2.2.1 Quanto à Transmissão de Cargas
As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apoia.
Fundações Diretas - a transmissão de cargas é feita através da base do elemento estrutural da fundação, considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas.
Fundações Indiretas - São aquelas que transmitem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento estrutural com o solo e por efeito de ponta. As fundações indiretas são sempre profundas, devido a forma de transmissão de cargas ao solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação.
2.2.2 Quanto à Profundidade da Cota de Apoio
	As fundações se classificam em rasas ou profundas.
Fundações Rasas – são aquelas em que a cota de apoio está em até 2 m de profundidade. São exemplos as sapatas, laje radier e blocos de fundação.
Fundações Profundas – são aquelas em que a cota de apoio está acima de 2 m de profundidade. São usadas em solos superficiais pouco resistentes e/ou com cargas estruturais elevadas; em solos superficiais sujeitos a erosão; em locais alagados ou abaixo de nível NA freático e com possibilidade de escavações futuras próximas ao local. São exemplos as estacas. 
3 ADOÇÃO DE PARÂMETROS
3.1 Parâmetros dos Solos
	Para a devida adoção dos parâmetros da fundação, foi usado o perfil de sondagem geotécnica, N° SP-20, onde foram constatadas as estratigrafias 1 e 2, argila arenosa média bege e solo residual arenoso compacto a muito compacto bege, respectivamente. 
3.1.1 Estratigrafia 1 – Argila Arenosa
	De acordo com a TAB 2 – Avaliação dos Parâmetros de Resistência em Função do SPT (correlações empíricas – uso limitado a estudos preliminares) – da Geotecnia das Fundações, do Prof. M. Maragon, com o número de golpes N (NSPT) de 16,5 golpes, obtida a partir da sondagem, a designação para uma argila é muito rija.
	Na tabela seguinte - TAB 3 – Avaliação dos Parâmetros de Resistência e de deformabilidade em Função do SPT (correlações empíricas – uso limitado a estudos preliminares) – para argilas e solos argilosos com consistência rija, os valores de peso específico, coesão e ângulo de atrito interno são 1,9 t/m³, 5,0 a 15,0 t/m² e 0°, respectivamente.
	Porém, para o dimensionamento da fundação em questão, foi utilizado para a coesão um valor de 0 Kpa e para o ângulo de atrito interno um valor de 20° por se tratar de um solo mais arenoso do que argiloso. A argila presente no solo deve-se pela contaminação proveniente da camada vegetal presente na superfície.
3.1.2 Estratigrafia 2 – Solo Residual Arenoso
	De acordo com a TAB 2 – Avaliação dos Parâmetros de Resistência em Função do SPT (correlações empíricas – uso limitado a estudos preliminares), com o número de golpes N (NSPT) de 46 golpes, a designação para areia é compacta.
	Na tabela seguinte - TAB 3 – Avaliação dos Parâmetros de Resistência e de deformabilidade em Função do SPT (correlações empíricas – uso limitado a estudos preliminares) – para areias e solos arenosos com compacidade compacta, os valores de peso específico, coesão e ângulo de atrito interno são 2,0 t/m³, 0,0 t/m² e 40° a 45°, respectivamente.
	Porém, a fundação em questão não foi dimensionada a alcançar a estratigrafia 2. 
4 DADOS DA FUNDAÇÃO
	A partir dos parâmetros adotados para o solo, foi adotado uma sapata quadrada, de área 2,0x2,0 m, com uma profundidade de 2,0 m. Ver figura 1.
Segundo Terzaghi (1943), a partir da forma da fundação obtemos os fatores de forma. Para a fundação em questão, os fatores de forma Sc, Sɣ e Sq são 1,3, 0,8 e 1,0, respectivamente.
	Os fatores de capacidade de carga Nc, Nɣ e Nq, para o ângulo de atrito interno de 20°, foram 17,7, 5,0 e 7,4, respectivamente. 
FIGURA 1 – Dimensionamento da Fundação
5 CÁLCULOS E VERIFICAÇÕES
5.1 Tensão Admissível e Tensão Atuante
	Com os valores dos fatores de forma e dos fatores de capacidade de carga, utilizando o Método de Terzaghi, foram calculados a capacidade de carga do solo, a tensão admissível e a tensão atuante, pelas seguintes fórmulas:
Capacidade de Carga
qult = C.Nc.Sc + q.Nq.Sq + 0,5.B.ɣ.Nɣ.Sɣ
Onde:
C = coesão
Nc, Nq, Nɣ = fatores de carga obtidos a partir do ângulo de atrito
Sc, Sq, Sɣ = fatores de forma
B = menor dimensão da fundação
q = tensão efetiva no solo na cota de apoio da fundação ( q = ɣ.h )
ɣ = peso específico do solo
Tensão Admissível
 
Onde:
Fs = fator de segurança = 3
Tensão Atuante
Onde:
Q = carga aplicada
A = área da sapata
	A verificação com os valores obtidos pode ser vista conforme tabela 1.
TAB. 1 – Verificação da Tensão Admissível e da Tensão Atuante dos valores obtidos
	Tensão Admissível (Kpa)
	Tensão Atuante (Kpa)
	Verificação
	τadm = 119,0667
	τatuante = 112,5000
	τadm > τatuante
5.2 Recalque
	Para o cálculo do recalque, foi utilizado o Método de Barata (1984 -1986). Através das tabelas de valores (Barata, 1986), foram obtidos os valores do coeficiente de forma – cΔ = 0,95 – para forma quadrada, de α para determinação da profundidade dos bulbos– α = 2,0 e dos coeficientes de Buisman – η e de Midlin – a, para o cálculo da elasticidade da fundação em questão, sendo que para a estratigrafia 2, foram levados em consideração os valores referentes a silte arenoso, que podem ser vistos na tabela 2.
TAB. 2 – Tabela de Valores 
	Estratigrafia
	h(m)
	a
	η (Kgf/cm²)
	NSPT
	E (KN/m²)
	hxe
	1
	2,00
	3,6
	4,8
	16
	27.648
	55.296
	2
	1,60
	1,15
	4,8
	46
	25.392
	40.627,2
	A partir desses valores, foram calculados a elasticidade média, Emédio = 26.645,3333 KN/m² e o recalque, r = 0,5563 cm, que atendeu ao critério de r < 1,5 cm.
	As fórmulas utilizadas foram as seguintes:
Elasticidade
E = a.η.NSPT.100
Recalque
Onde:
Δp = profundidade da fundação
μ = 0,3
5.3 Armação
	Para o cálculo da armação da fundação, foi adotado o fck = 18 Mpa, Aço CA-50 com Ø = 1,25 cm, com H = 50 cm e d = 45 cm. Os pilares foram adotados com a = 0,20 m e b = 0,20 m. 
	Foram calculadas a área do cortante e a armadura dos lados, para um momento de 51,4904 KNm/m, adotando assim a armadura mínima de 5,4750 cm²/m, por ser maior que a armadura ASA = 4,3346 cm²/m. 
	As fórmulas utilizadas foram as seguintes:
Cálculo da Área do Cortante
	Onde Ϭ < Ϭwv.
Cálculo da Armadura
6 CONCLUSÃO
	Ao final de todos os cálculos e verificações, conclui-se então que para uma fundação de 2,0 m de profundidade, com área de 2,0x2,0 m, em uma argila arenosa, usando um fck de 18 Mpa e aço CA-50, de Ø = 1,25 cm, a seguinte armação apresentada na figura 2 abaixo.
FIGURA 2 – Armação da fundação
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sete Engenharia. Fundações Superficiais. Disponível em: <http://sete.eng.br/826472-noticia-undacoes-uperficiais>. Acesso em: 21 set 2014.
MEDEIROS, Marcelo. Fundações. Universidade Federal do Paraná – Departamento de Engenharia Civil, 2013. Disponível em: <www.dcc.ufpr.br/mediawiki/images/3/37/TC025_Fundações_A.pdf>. Acesso em: 22 set 2014.
UFRGS. Fundações. Disponível em: <www.ufrgs.br/demin/discpl_grad/geologia2/.../Fundacoes-ppt.pdf>. Acesso em: 22 set 2014.
MARAGON, Prof. M. Geotecnia de Fundações. p. 74 – 89.
ANEXO 1 – Cálculo e Dimensionamento manual da Fundação