Fundações Rasas e Profundas AVP2

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GEOTÉCNICA E FUNDAÇÕES
ENGENHARIA CIVIL
PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
LARISSA ALENCAR SOUSA
TIAGO SILVA MOREIRA
JUAZEIRO DO NORTE CE
GEOTÉCNICA E FUNDAÇÕES
 PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
LARISSA ALENCAR SOUSA
TIAGO SILVA MOREIRA
 (Trabalho apresentado à M.E Paloma Moreira de Medeiros, para obtenção de nota parcial AVP1 em forma de atividade complementar referente ao projeto geotécnico de fundações superficiais.)
Juazeiro do Norte-CE
25 de novembro de 2019
SUMÁRIO
1.	ANÁLISE PRELIMINAR	4
2.	PLANO COMPLEMENTAR DE INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA	5
Técnicas para melhoramento de solo	5
3.	PERFIL GEOTÉCNICO	6
FURO 1	6
FURO 2	7
4.	PLANTA DE CARGAS	9
5.	DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS	9
PILAR 14	10
PILAR 23	14
PILAR 15	18
PILAR 13	23
6.	ESTIMATIVAS DE CUSTOS DE CONCRETO E TAXA DE ARMADURA (COMPARATIVO ENTRE SAPATA E ESTACA)	27
7.	VIABILIDADE DA IMPLANTAÇÃO DE OUTRAS FUNDAÇÕES	28
8.	CONCLUSÃO	29
9.	REFERÊNCIAS	29
1. ANÁLISE PRELIMINAR
Através da sondagem SPT pode-se observar que o solo apresenta baixa capacidade de carga nos seus primeiros 5 metros de profundidade, caracterizando a necessidade de uma fundação profunda no caso de uma estrutura de grande porte, devido à resistência maior encontrada em suas camadas subjacentes.
O primeiro furo do solo analisado apresenta uma primeira camada de 4,8 metros de Argila Siltosa com pouca areia fina e consistência muito mole e de coloração marrom com NSPT variando de 2 a 4. O segundo furo também apresenta a mesma configuração de solo com uma camada de 4,5 metros porém de resistência maior, variando de mole a média com NSPT variando de 4 a 8. O Solo apresenta aumento de resistência a partir de 6 metros de profundidade, podemos observar todas as camadas encontradas com seus devidos NSPT’s na sondagem em anexo.
 Durante todo o ensaio nos dois furos não foi detectado nível d’água. Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia – INMET, os períodos de chuva no município de Macacos - MG, concentram-se entre outubro e março. Tendo em vista esses aspectos climáticos, pode-se deduzir que o terreno não sofra influência do lençol freático porém, se faz necessário um estudo hidrológico mais detalhado da região.
2. PERFIL GEOTÉCNICO
FURO 1
FURO 2 
3. PLANTA DE CARGAS 
	PILAR
	ÁREA
	CARGA
	PILAR
	ÁREA
	CARGA
	P1
	2,62
	53,448
	P15
	17,24
	351,696
	P2
	2,62
	53,448
	P16
	17,24
	351,696
	P3
	7,91
	161,364
	P17
	29,46
	600,984
	P4
	12,22
	249,288
	P18
	15,81
	322,524
	P5
	14,02
	286,008
	P19
	11,51
	234,804
	P6
	7,91
	161,364
	P20
	11,51
	234,804
	P7
	7,91
	161,364
	P21
	7,91
	161,364
	P8
	14,02
	286,008
	P22
	14,38
	146,676
	P9
	12,22
	249,288
	P23
	20,62
	210,324
	P10
	7,91
	161,364
	P24
	14,38
	293,352
	P11
	8,73
	178,092
	P25
	7,91
	161,364
	P12
	8,73
	178,092
	P26
	9,84
	200,736
	P13
	15,81
	322,524
	P27
	6,25
	127,5
	P14
	29,46
	600,984
	P28
	9,84
	200,736
A planta de carga apresentada foi extraída de um projeto estrutural considerando 2 pavimentos, as unidades apresentadas estão em kilonewton.
4. DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS
Será feito o dimensionamento dos 4 pilares que possuem a pior carga no projeto. São eles: P14, P23, P15 e P13.
· Dimensionar a fundação estruturalmente;
· A análise da capacidade de carga do solo a partir de métodos conhecidos. Apresentar as correlações utilizadas para se obter parâmetros como coesão e ângulo de atrito do solo.
Os cálculos foram feitos de acordo com a média de correspondente ao FURO 01, pois assim trabalhamos com a segurança por se tratar do pior caso de resistência do solo. No FURO 02 o peso específico e o tipo de ruptura seriam o mesmo (GENERALIZADA). 
PILAR 14
Camada de Argila Siltosa com .
Fator de Segurança = 3, de acordo com tabela para métodos analíticos.
Profundidade da fundação atribuída no valor de 2m. (
Carga do Pilar = 600,984 KN.
Seção da Sapata para Pilar 14:
De acordo com correlações feitas a partir do valor de foi possível achar o valor de coesão e ângulo de atrito do solo, além do peso específico da camada.
 
 
 °
Ao analisar gráfico que de acordo com os valores de coesão e ângulo de atrito mostra o tipo de ruptura correspondente ao solo, chegou-se a uma RUPTURA GENERALIZADA. Logo, o cálculo segue normalmente com c e sem estarem reduzidos.
 
O peso específico correspondente com o da camada é de acordo com a tabela a seguir.
O cálculo a seguir será feito pelo método de Hansen com a contribuição de Vésic com cálculos de fatores de forma e profundidade. 
 *
Por meio de interações foi possível chegar aos valores de , e correspondentes para o ângulo de 
Fatores de Forma.
Com B = 1,10 e L=1,25, temos:
 
Fatores de Profundidade
 Com em radianos
 
 
 
 
 
Logo, a sapata suporta a carga do respectivo pilar.
PILAR 23
Camada de Argila Siltosa com .
Fator de Segurança = 3, de acordo com tabela para métodos analíticos.
Profundidade da fundação atribuída no valor de 2m. (
Carga do Pilar = 210,324 KN.
Seção da Sapata para Pilar 23:
De acordo com correlações feitas a partir do valor de foi possível achar o valor de coesão e ângulo de atrito do solo, além do peso específico da camada.
 
 
 
Ao analisar gráfico que de acordo com os valores de coesão e ângulo de atrito mostra o tipo de ruptura correspondente ao solo, chegou-se a uma RUPTURA GENERALIZADA. Logo, o cálculo segue normalmente com c e sem estarem reduzidos.
 
O peso específico correspondente com o da camada é de acordo com a tabela a seguir.
O cálculo a seguir será feito pelo método de Hansen com a contribuição de Vésic com cálculos de fatores de forma e profundidade. 
 *
Por meio de interações foi possível chegar aos valores de , e correspondentes para o ângulo de 
Fatores de Forma.
Com B = 0,95 e L=1,20, temos:
 
Fatores de Profundidade
 Com em radianos
 
 
 
 
 
Logo, a sapata suporta a carga do respectivo pilar.
PILAR 15
Camada de Argila Siltosa com .
Fator de Segurança = 3, de acordo com tabela para métodos analíticos.
Profundidade da fundação atribuída no valor de 2m. (
Carga do Pilar = 351,696 KN.
Seção da Sapata para Pilar 15:
De acordo com correlações feitas a partir do valor de foi possível achar o valor de coesão e ângulo de atrito do solo, além do peso específico da camada.
 
 
 
Ao analisar gráfico que de acordo com os valores de coesão e ângulo de atrito mostra o tipo de ruptura correspondente ao solo, chegou-se a uma RUPTURA GENERALIZADA. Logo, o cálculo segue normalmente com c e sem estarem reduzidos.
 
O peso específico correspondente com o da camada é de acordo com a tabela a seguir.
O cálculo a seguir será feito pelo método de Hansen com a contribuição de Vésic com cálculos de fatores de forma e profundidade. 
 *
Por meio de interações foi possível chegar aos valores de , e correspondentes para o ângulo de 
Fatores de Forma.
Com B = 0,80 e L=1,05, temos:
 
Fatores de Profundidade
 Com em radianos
 
 
 
 
 
Logo, a sapata suporta a carga do respectivo pilar.
PILAR 13
Camada de Argila Siltosa com .
Fator de Segurança = 3, de acordo com tabela para métodos analíticos.
Profundidade da fundação atribuída no valor de 2m. (
Carga do Pilar = 322,524 KN.
Seção da Sapata para Pilar 13:
De acordocom correlações feitas a partir do valor de foi possível achar o valor de coesão e ângulo de atrito do solo, além do peso específico da camada.
 
 
 
Ao analisar gráfico que de acordo com os valores de coesão e ângulo de atrito mostra o tipo de ruptura correspondente ao solo, chegou-se a uma RUPTURA GENERALIZADA. Logo, o cálculo segue normalmente com c e sem estarem reduzidos.
 
O peso específico correspondente com o da camada é de acordo com a tabela a seguir.
O cálculo a seguir será feito pelo método de Hansen com a contribuição de Vésic com cálculos de fatores de forma e profundidade. 
 *
Por meio de interações foi possível chegar aos valores de , e correspondentes para o ângulo de 
Fatores de Forma.
Com B = 0,85 e L=1,00, temos:
 
Fatores de Profundidade
 Com em radianos
 
 
 
 
 
Logo, a sapata suporta a carga do respectivo pilar.
5. CÁLCULO DOS RECALQUES DAS FUNDAÇÕES RASAS
		
Denomina-se recalque a deformação que ocorre no solo quando submetido a cargas. Essa deformação provoca movimentação na fundação que, dependendo da intensidade, pode resultar em sérios danos a superestrutura. Os recalques em fundações rasas têm algumas considerações como a deformabilidade (propriedade que a rocha tem par alterar sua forma como resposta a ação estabelecida. O módulo de deformabilidade pode ser constante com a profundidade ou variável com a profundidade. 
Quando é constante com a profundidade temos o meio elástico homogêneo (argilas). E na opção variável com a profundidade temos o meio elástico não homogêneo (areais). No presente trabalho a investigação de sondagem feita constatou solos de origem argilosa siltosa, então entraria de classificação de meio elástico homogêneo. 
Segue o cálculo dos recalques por meio dos três métodos conhecidos na literatura, são eles: Camada hipotética, Sapata fictícia e Média ponderada e E nas subcamadas, todas calculadas por meio de multicamadas que ocorre quando o maciço de solo sobreposto ao indeslocável pode ser constituído por mais de uma camada. 
CAMADA HIPOTÉTICA
PILAR 14
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
 
PILAR 23
CAMADA 1
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
PILAR 15
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de um silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
PILAR 13
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de um silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
SAPATA FICTÍCIA
PILAR 14
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
 
PILAR 23
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
 
PILAR 15
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
 
PILAR 13
Camada 1 
, considerando por se tratar de uma argila e K=0,2 Mpa.
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
CAMADA 2
, considerando por se tratar de uma silte e K=0,25 Mpa
Para cálculo dos fatores de influência as relações a seguir são necessárias.
 
MÉDIA PONDERADA
É uma estimativa grosseira.
PILAR 14
PILAR 23
PILAR 15
PILAR 13
6. DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÃO PROFUNDA
Os principais tipos de estacas diferem-se entre si basicamente pelo método executivo de que são constituídas. São elas:
· Estaca Pré – moldada (concreto, aço);
· Estaca Escavada com trado mecânico;
· Estaca Strauss;
· Estaca Franki;
· Estaca Hélice Contínua;
· Estaca Mega (Prensada);
· Estaca Raiz.
A escolha do tipo de estaca para o presente trabalho em relação ao tipo de solo da sondagem para construção da obra de uma Edificação Residencial de 5 andares será de concreto moldadas no local por ter vantagens como a possibilidade de execução da concretagem no comprimento estritamente necessário, e a capacidade de carga das Estacas Moldadas no Solo pode oferecer valores ainda mais elevados do que as pré-moldadas.
	A estaca do tipo Raiz foi escolhida por apresentar vantagens como não produzir choques nem vibrações, há ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais como blocos de rochas, os equipamentos são, em geral, de pequeno porte e podem ser executadas na vertical ou em qualquer inclinação.
Em relação à capacidade de carga da fundação temos o conceito de carga de ruptura como sendo relativamente diverso, dependendo da definição do seu autor. Segundo Décourt a carga de ruptura “é definida como sendo a carga corresponde a deformação de ponta (ou do topo) da estaca correspondente ao valor de 10% de seu diâmetro, no caso de estacas de deslocamento (grande ou pequeno) e de estacas escavadas em argilas, e de 30% de seu diâmetro, no caso de estacas escavadas em solos granulares”.
Os métodos para obtenção dessa capacidade de carga podem ser:
• Fórmulas teóricas que geralmente não são confiáveis;
• Método Aoki-Velloso (1975);
• Método Décourt Quaresma
• Método Teixeira (1996).
MÉTODO AOKI – VELOSO 
Tabela de cargas para Edifício com 5 pavimentos
	PILAR
	ÁREA
	CARGA
	PILAR
	ÁREA
	CARGA
	P1
	2,62
	267,24
	P15
	17,24
	1758,48
	P2
	2,62
	267,24
	P16
	17,24
	1758,48
	P3
	7,91
	806,82
	P17
	29,46
	3004,92
	P4
	12,22
	1246,44
	P18
	15,81
	1612,62
	P5
	14,02
	1430,04
	P19
	11,51
	1174,02
	P6
	7,91
	806,82
	P20
	11,51
	1174,02
	P7
	7,91
	806,82
	P21
	7,91
	806,82
	P8
	14,02
	1430,04
	P22
	14,38
	733,38
	P9
	12,22
	1246,44
	P23
	20,62
	1051,62
	P10
	7,91
	806,82
	P24
	14,38
	1466,76
	P11
	8,73
	890,46
	P25
	7,91
	806,82
	P12
	8,73
	890,46
	P26
	9,84
	1003,68
	P13
	15,81
	1612,62
	P27
	6,25
	637,5
	P14
	29,46
	3004,92
	P28
	9,84
	1003,68
Pilares em estudo:
	PILAR
	CARGA KN)
	P14
	3004,92
	P23
	1051,62
	P15
	1758,48
	P13
	1612,62PILARES 14 e 23
Dimensionamento em memorial de Cálculo no Excel.
PILARES 15 E 13
MÉTODO DÉCOURT – QUARESMA
As parcelas de resistência da capacidade de carga (R) de um elemento de fundação por estaca são expressas por:
Em 1996, Décourt introduziu em cálculo os fatores α e β, respectivamente nas parcelas de resistência de ponta e lateral, resultando na fórmula a seguir:
MÉTODO TEIXEIRA
	Teixeira propõe uma espécie de equação unificada para a capacidade de carga, em função de dois parâmetros, α e β:
= Valor médio do índice da resistência à penetração medido no intervalo de 4 diâmetros acima da estaca e 1 diâmetro abaixo;
= Valor médio do índice de resistência à penetração ao longo do fuste da estaca
7. METODOLOGIA DE PROJETO 
Em termos geotécnicos, todo projeto de fundações por estacas culmina com a previsão da cota de parada das estacas e a fixação da carga admissível.
1ª Metodologia 
Escolhido o tipo de estaca e o diâmetro, temos a correspondente carga de catálogo e, multiplicando pelo fator de segurança, obtemos o valor necessário para capacidade de carga.
Ao analisar essa metodologia pelo método de cálculo de capacidade de carga de Aoki Velloso, vemos que os pilares 14 e 23 utilizados para cálculo com as características do solo do FURO 1 não chegam a um L satisfatório que alcançasse uma carga igual ou superior ao R desejado. Somente nos pilares 15 e 13 utilizando as características do solo da sondagem no FURO 2 que chega-se a um valor superior a 3000 KN, mas por se tratar da cota de 10m a última camada que a sondagem chegou, não seria viável a aplicação da ponta da estaca na mesma, por não possuir nenhuma informação do tipo de solo abaixo disso.
Nos métodos de Décourt Quaresma e Teixeira os valores não foram alcançados por nenhum dos pilares.
2ª Metodologia 
	Uma limitação no equipamento pode impor um comprimento máximo () exequível para a estaca. Logo, adotamos um comprimento da estaca como sendo esse valor máximo, calculamos a capacidade de carga e, aplicando o fator de segurança, chegamos à carga admissível.
	
	Todos os pilares calculados com a estaca de comprimento 7m, localizada na cota -8, respeitaram as regras da 2ª metodologia.
3ª Metodologia 
	
Para cada tipo de estaca há uma faixa de valores que provocam a parada da estaca, por causa da ineficiência do equipamento a partir desses valores.
Então, na sondagem contemplamos os valores de que estão dentro desses limites. Por se tratar de estaca do tipo Raiz, o limite de valores maiores ou iguais a 60 e logo essa metodologia não se encaixaria com o perfil do solo estudado.
	A melhor metodologia encontrada para o perfil de solo é a metodologia 2, em que estipulamos o para inicio de cálculo. Todos os resultados encontram-se em memorial de cálculo.
8. RECALQUE EM FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Seja uma estaca qualquer, de comprimento L, embutida no terreno, e com a sua base distante C da profundidade em que se encontra a superfície do indeslocável. A aplicação de uma carga vertical P na cabeça dessa estaca provocará dois tipos de deformações: por encurtamento elástico e por recalque no solo.
O encurtamento elástico da própria estaca, como peça estrutural submetida a compressão, o que equivale a um recalque de igual magnitude da cabeça da estaca mantida imóvel a sua base.
O recalque no solo pelo princípio da ação e reação, à estaca aplica cargas ao solo, ao longo do contato com o fuste, e transmite a carga Pp ao solo situado junto à sua base. Devido a esse carregamento, as camadas situadas entre a base da estaca e a superfície do indeslocável sofrem deformações que resultam no recalque () do solo e, portanto, da base da estaca.
O cálculo do recalque do projeto foi devidamente calculado com todas as parcelas referentes ao solo, considerando o dimensionamento pelo método de Aoki Velloso com A tabelas a seguir são referentes a peso específico que serão aplicados a cada camada, atentando-se a que 
9. VIABILIDADE DA IMPLANTAÇÃO DE OUTRAS FUNDAÇÕES
O solo analisado apresenta baixa capacidade de carga, caracterizado pelo baixo NSPT encontrado nas primeiras camadas do mesmo, deste modo o melhoramento do solo é uma das alternativas para solução, porém é viável a consideração de outros tipos de fundações como as estacas por exemplo.
O terreno encontra-se em zona rural de Macacos- MG, sem construções vizinhas possibilitando o cravamento de estacas a percussão sem interferência. Todavia possui um aumento de capacidade de carga a partir do 5° metro de profundidade e para consideração de fundações em estaca seriam necessárias estacas de concreto bem profundas para alcançar o solo resistente.
 Para o dimensionamento das sapatas foi considerado o NSPT= 3, porém o bulbo de tensões ainda alcança camadas inferiores a cota de assentamento definida como 2 metros. Assim, mesmo o solo tendo uma baixa resistência há uma margem de segurança nos cálculos devido ao aumento do NSPT nas camadas inferiores as quais o bulbo de tensões solicita.
(representação do bulbo de tensões)
10. CONCLUSÃO
Através de todas as considerações e análises de projeto, observou-se a viabilidade de aplicação de fundação sapata, considerando todos os ensaios a serem executados para certificação da estabilidade do solo seu melhoramento e os resultados obtidos no dimensionamento das sapatas demonstram uma maior viabilidade de execução devido ao seu menor custo e menor complexidade, tendo em vista que estacas de concreto precisam de transporte, equipamentos e mão de obra especializada para sua execução, resultando em um alto custo em relação a uma construção de 2 pavimentos.
11. REFERÊNCIAS
Instituto Nacional de Meteorologia – INMET - 5º DISTRITO DE METEOROLOGIA / MINAS GERAIS / BELO HORIZONTE SEÇÃO DE ANÁLISE E PREVISÃO DO TEMPO –