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‘’ RA: C98HFF-1 TURMA: EC7P18 Gisele Rodrigues da Rocha RA: C8749C-0 TURMA: EC7P18 Bianca Carneo Mastrogiacomo RA: C9851B-0 TURMA: EC7Q18 Willys Bruno Vieira de Souza RA: N973CJ-4 TURMA: EC7P18 Tony Carlos Monteiro Junior ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Fundação Rasa e Perfil Geológico RIBEIRÃO PRETO – SP 2019 ‘’ INTEGRANTES DO GRUPO RA: C98HFF-1 TURMA: EC7P18 Gisele Rodrigues da Rocha RA: C8749C-0 TURMA: EC7P18 Bianca Carneo Mastrogiacomo RA: C9851B-0 TURMA: EC7Q18 Willys Bruno Vieira de Souza RA: N973CJ-4 TURMA: EC7P18 Tony Carlos Monteiro Junior ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Fundação Rasa e Perfil Geológico Trabalho de pesquisa sobre Fundação rasa e perfil geológico. Apresentado a Universidade Paulista Campus Ribeirão Preto como exigência para aprovação no 7º semestre do Curso de Engenharia Civil. Orientador: Prof. Leandro Liberatori. Aprovado em: EXAMINADOR / / / ‘’ RESUMO O presente trabalho apresentará um estudo do perfil de solo em um determinado terreno na cidade de Ribeirão Preto–SP, através de boletins de sondagens analisados. Tendo grande parte do desenvolvimento baseado nos conceitos das disciplinas do ciclo específico da engenharia, tomando como referência principal a matéria de Mecânica dos Sólidos e Fundações. Será apresentado o desenvolvimento do trabalho com todas as explicações necessárias, especificações técnicas, metragens e localização do terreno analisado. Juntamente com uma maquete e um banner explicativo. Palavras-chave: Investigação do solo, Sondagem, Terreno, NSPT. ‘’ ABSTRACT The present work will present a study of the soil profile in a certain land in the city of Ribeirão Preto-SP, through bulletins of analyzed surveys. Having a great part of the development based on the concepts of the disciplines of the specific cycle of engineering, taking as main reference the matter of Mechanics of Solids and Foundations. It will be presented the development of the work with all the necessary explanations, technical specifications, and the location of the terrain analyzed. Along with a mockup and an explanatory banner. Key words: Soil research, Pollination, Land, NSPT. ‘’ SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 9 2 OBJETIVO ................................................................................................ 10 3 METODOLOGIA ....................................................................................... 11 4 REVISÃO TEÓRICA ................................................................................. 11 4.1 Classificação dos solos quanto a sua composição ............................ 11 4.1. 1 Solo arenoso ............................................................................... 13 4.1. 2 Solo argiloso ................................................................................ 13 4.1. 3 Solo siltoso .................................................................................. 13 4.2 Método utilizado ................................................................................. 14 4.3 Capacidade de carga do solo ............................................................. 16 5 DESENVOLVIMENTO .............................................................................. 19 5.1 Terreno analisado ........................................................................ 20 5.2 Laudo de sondagem .................................................................... 20 5.3 Classe de agressividade .............................................................. 21 5.4 Pré-dimensionamento da estrutura .............................................. 23 5.4.1. Pré-dimensionamento dos pilares ........................................ 23 5.4.2. Pré dimensionamento das vigas: ......................................... 25 5.4.3. Pré dimensionamento dos panos de lajes: ........................... 25 5.5 Dimensionamento da fundação ................................................... 26 5.4.4. Estudo da sondagem SPT ................................................... 26 5.4.5. Desenvolvimento dos cálculos da sapata. ........................... 27 6 CONCLUSÃO ........................................................................................... 32 7 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................ 33 ‘’ LISTA DE IMAGENS Figura 1 - Tabela de granulometria. ............................................................... 12 Figura 2 - Elemento de campo. ....................................................................... 14 Figura 3 - Estados de compacidade e de consistência. .................................. 15 Figura 4 - Boletim de sondagem. .................................................................... 16 Figura 5 - Relação ruptura e solo ................................................................... 18 Figura 6 - Terreno estudado. .......................................................................... 20 Figura 7 - Classes de agressividade ambiental (CCA). .................................. 22 Figura 8 - Classe de agressividade e a qualidade do concreto. ..................... 22 Figura 9 - Área de influência sobre os pilares. ................................................ 23 Figura 10 - Dimensionamento das vigas......................................................... 25 Figura 11 - Panos de laje. ............................................................................... 25 Figura 12 - Distribuição das sapatas............................................................... 31 Figura 13 - Desenho da sapata. ..................................................................... 31 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277574 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277576 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277578 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277579 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277580 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277581 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277582 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277583 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277584 file:///C:/Users/Willy/Desktop/APS%202019.%20Fundações%20Rasas%20-%207º%20Semestre.docx%23_Toc9277585 ‘’ LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Fatores de forma. .......................................................................... 19 Tabela 2- Equações de apoio. ........................................................................ 23 Tabela 3 – Dados preliminares. ...................................................................... 23 Tabela 4 - Pavimento tipo. .............................................................................. 24 Tabela 5 - Cargas que chegam em cada pilar. ............................................... 24 ‘’ LISTA DE ANEXO Anexo 1 – Boletim de Sondagem 01.................................................................35Anexo 2 - Boletim de Sondagem 02.................................................................36 Anexo 3 - Boletim de Sondagem 03.................................................................37 Anexo 4 - Boletim de Sondagem 04.................................................................38 9 1 INTRODUÇÃO No início da construção de um empreendimento imobiliário se faz necessário um estudo prévio de todos os fatores que envolvem o projeto, especialmente com elementos ligados à estrutura da edificação. Para fundamentar esses fatores, a realização de sondagens é uma etapa essencial, juntamente com a coleta de amostras para a realização dos ensaios de mecânica do solo e geotecnia. Esses procedimentos são de grande importância e devem ser feitos antes de dar início a obra, pois através deles se obtém variadas informações como: tipo, profundidade, comportamento e perfil do solo, nível do lençol freático se existente e determinação da resistência às tensões. Tais dados auxiliam o processo de tomada de decisões no projeto e viabiliza uma execução mais eficiente, precisa, segura e econômica, com informações a respeito do posicionamento da edificação no terreno e o melhor tipo de fundação a se aplicar, evitando com isso uma série de possíveis adversidades ao longo do projeto. O porte da obra e o tamanho do terreno são características que influenciam a atividade, segundo norma NBR 8036/83 existe uma relação mínima a ser seguida entre a área de projeção da construção e o número exigido de sondagens. Os furos devem ser distribuídos de forma criteriosa na área em estudo, e conter profundidade que inclua todas as camadas de influência do subsolo, significativamente no comportamento da fundação, pois dentro do mesmo terreno podem ocorrer variações em sua composição e resistência. Em relação aos diversos modelos de investigação do solo e de acordo com a (ESCOLA ENGENHARIA, 2019), está a sondagem á trado caracterizando-se por um processo manual mais simples, rápido e econômico. A percussão SPT (Standard Penetration Test) que também se caracteriza com o mesmo padrão, mas que possui uma capacidade maior de investigação, identificando uma maior profundidade do solo caracterizando seus horizontes e determinando sua resistência NSPT a cada metro, em alguns casos quando se encontra uma rocha, não é mais possível cravar o equipamento e se torna necessário cortar a pedra no qual se faz uso de um novo modelo; chamado de sondagem rotativa. Dentre outros tipos de processos. 10 2 OBJETIVO O intuito do presente trabalho acadêmico é aplicar os conceitos aprendidos na disciplina de Mecânica dos solos e fundações através da idealização e concepção de um projeto de fundação rasa com seu perfil geológico, de modo que o aluno seja levado a aprofundar o conhecimento teórico para o desenvolvimento prático em escala reduzida, mas respeitando as normas regulamentadores utilizadas atualmente. A elaboração do relatório deve contar com a confecção da parte textual fundamentando a concepção de uma maquete para visualização dos elementos de fundação e horizontes do solo. Visa também o desenvolvimento interpessoal com os demais integrantes do grupo. 11 3 METODOLOGIA Para obter os resultados e a conclusão acerca do estudo deste trabalho, foi feita uma análise minuciosa de um conjunto de sondagens, realizados para implantação de prédios residenciais (Palácio Windsor) situados no município de Ribeirão Preto – SP. Foi escolhido uma área de grande porte, cerca de 3750 m² com o intuído de se construir sobre ela edificações. Localizada em uma região de solo consideravelmente bom, composto por grande parte de areia fina a média. O estudo deste trabalho será fundamentado em ideias e pressupostos de teóricos que apresentam significativa importância na definição da classificação e composição do solo. Para tal, tais afirmações serão baseadas em fontes secundarias como trabalhos acadêmicos, artigos, tabelas e afins, que foram aqui selecionados. Assim sendo, o trabalho transcorrerá a partir do método conceitual-analítico, visto que utilizaremos conceitos e ideias de outros autores, semelhantes com os nossos objetivos, para a construção de uma análise detalhada de um conjunto de sondagens. O método de amostragem utilizado na análise foi o de “Standard Penetration Test” (S.P.T.). Fato que favorece o estudo realizado, tendo em vista todo conteúdo apresentado em aula. 4 REVISÃO TEÓRICA 4.1 Classificação dos solos quanto a sua composição A Geotecnia é a ciência que estuda o comportamento do solo e tenta tornar a terra mais adequada possível para receber o ser humano, suas atividades e suas construções. O terreno, espaço físico que irá receber a obra de engenharia, é parte integrante de qualquer construção, afinal é ele que dá sustentação ao peso e também determina características fundamentais do projeto em função de seu perfil e de características físicas como elevação, drenagem e localização. “A classificação deve permitir que através da classe do solo o engenheiro possa correlacionar o comportamento do material em questão com o de outros 12 solos já conhecidos podendo prever o comportamento do solo na obra (Sória,1995)”. Tendo em vista a grande variedade de tipos e comportamentos apresentados pelos solos, e levando-se em conta as suas diversas aplicações na engenharia, tornou-se inevitável o seu agrupamento em conjuntos que representassem as suas características comuns. No Brasil existem diversas classificações usuais (granulométrica, sistema rodoviário, sistema unificado, sistema táctil visual) mas a classificação considerada base para as demais é a granulométrica: Rochas (terreno rochoso), solos arenosos, solos siltosos e argilosos. É importante frisar que a formação e composição dos solos pode ser extremamente complexa, apresentando misturas de diversos materiais que formam a crosta terrestre, em outras palavras, o terreno denominado como argiloso não será composto exclusivamente por argila, mas apresenta uma maior proporção deste material. É possível classificar os tipos de solo com base na sua densidade de composição e como se comportam quando se aplica determinada carga sobre eles e devido sua granulometria. De acordo com a NBR6502/1995 a escala granulométrica é dada por (Figura 1): Figura 1 - Tabela de granulometria. Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). Além da granulometria cada tipo de solo possui suas características próprias 13 4.1. 1 Solo arenoso O solo classificado como arenoso é composto por partículas que podem variar sua granulometria de 0,06mm a 2,0mm. Uma de suas principais características é que não se movimenta facilmente, ausência de coesão, e é extremamente permeável. Um dos principais problemas encontrados quando se trabalha com este tipo de solo está na presença de lençóis freáticos, que podem provocar movimentações de terra e perder a resistência quando perdem o contato com a água. 4.1. 2 Solo argiloso O solo argiloso difere do arenoso em diversos aspectos como a sua capacidade de aglutinação, a dimensão de seus grãos até 0,002mm ao passo que no solo arenoso os grãos podem ser vistos a olho nú. É bastante denso na ausência de água e é bastante. Nesse caso é possível criar cortes e taludes no terreno devido à grande coesão e estabilidade. 4.1. 3 Solo siltoso O silte é considerado o tipo muito difícil de se trabalhar, assim como a argila ele possui um diâmetro pequeno, entre 0,002 a 0,06mm sem a mesma coesão, além de não apresentar a mesma plasticidade quando molhado. Este solo está bastante sujeito à erosão e desagregação natural. Outro método muito importante historicamente é o já citado; Sistema Unificado de Classificaçãodos Solos, proposto por Casagrande em 1948. A ideia básica do austríaco é que os solos grossos poderiam ser classificados de acordo com a sua curva granulométrica, ao passo que o os solos finos (silte e argila) seriam classificados de acordo com as suas características de plasticidade. Pode- se observar aí um desejo de agregar informações físicas importantes para o entendimento do comportamento dos solos por ele estudados. Com isso podemos afirmar que a determinação do tipo de solo é fundamental para a construção civil em especial para o cálculo da movimentação 14 de terra e escolha adequada das fundaçõe, entretanto esta classificação deve ser tomada como um guia preliminar, uma informação que irá direcionar investigações mais minuciosas, pois não fornece todos os dados necessários para desenvolver satisfatoriamente o projeto de uma fundação. Para se conhecer realmente o solo sobre o qual se deseja construir é importante realizar a sondagem do solo. 4.2 Método utilizado O ensaio a percussão, mais conhecido com SPT, do inglês “Standard Penetration Test”, é o método mais utilizado para se obter os índices físicos que indicam o estado do solo como os tipos de solo que estão sob a obra; altura do lençol freático; a capacidade de carga do sub-solo; como o solo se comporta ao receber carga e também informa a extensão, profundidade e espessura das camadas do subsolo da profundidade perfurada. Ao lado (Figura 2) temos uma imagem esquemática para compreender o funcionamento do equipamento utilizado para realizar a sondagem no solo. O objetivo do ensaio é medir a resistência de uma camada de solo de um metro medindo quantos golpes com um martelo que são necessários para penetrar trinta centímetros, o que chamamos de NSPT. Os resultados deste ensaio são bons para solo com algum grau de resistência, e são ruins quando falamos de solos moles. A profundidade de perfuração varia de acordo com a obra, o tipo de terreno e é orientado pela norma NBR 8036/1983, ficando em geral entre 10 a 20m. O avanço com trado é feito até atingir Figura 2 - Elemento de campo. 15 o nível de água ou então algum material resistente. Daí em diante, a perfuração continua com o uso de trépano e circulação de água, processo denominado de “lavagem”. Durante a perfuração, a cada metro de avanço é feito um ensaio de cravação do amostrador no fundo do furo, para medir a resistência do solo e coletar amostras. Isso será muito importante para a composição dos boletins de sondagem. A imagem a seguir (Figura 3) foi retirada da norma NBR 6484/2001 consiste na tabela dos estados de compacidade e de consistência, relacionando o solo encontrado na área em que foi feita a escavação e os índices obtidos a partir do teste de penetração assim como sua respectiva designação. Figura 3 - Estados de compacidade e de consistência. Fonte: DANDARA VIANA (2018). O ensaio a percussão irá emitir os boletins de sondagem, que são documentos com os resultados obtidos. Neles há a distribuição de camadas de solo qual o NSPT de cada estrato e a descrição das características do solo que as compõem. Como pode ser observado no exemplo abaixo (Figura 4). 16 Fonte: DANDARA VIANA (2018). Por ser um ensaio relativamente simples o profissional engenheiro deve se atentar a fatores como contagem adequada de golpes, limpeza do furo, calibração do martelo, conservação de todo equipamento para que não haja erro na sondagem. Juntamente com os boletins de sondagens de cada sondagem são apresentadas a planta do local com a indicação dos pontos perfurados. 4.3 Capacidade de carga do solo Outro instrumento bastante eficaz para a previsão de tensões admissíveis, possibilitando o dimensionamento correto de uma fundação é a capacidade de carga do solo que representada pela letra grega σ, baseia-se no princípio de ação e reação de Isaac Newton, no qual gera uma carga vertical de compressão numa sapata dimensionada para suportar a estrutura gerando tensões no solo. Figura 4 - Boletim de sondagem. 17 Com o acréscimo de carga há o surgimento de uma superfície potencial de ruptura no interior do maciço de solo, mobilizando sua resistência máxima até atingir a tensão de ruptura σr, a capacidade de carga do sistema sapata-solo A pressão admissível σadm de um solo, é obtida dividindo-se a capacidade de carga σr por um coeficiente de segurança, η, adequado a cada caso. σ adm= σr / η De acordo com a NBR 6122/1996 a capacidade de carga de fundações rasas e profundas pode ser obtida por métodos estáticos, provas de carga e métodos dinâmicos. Entre os fatores que influenciam a capacidade de carga podemos citar o tipo e o estado do solo, dimensão e forma da sapata e a profundidade da fundação. Os mecanismos de ruptura de solo foram estudados pelo engenheiro geotécnico jugoslava-americano Aleksandar Vesi, que os classificou em: ruptura geral, por puncionamento e local. A ruptura geral acontece em casos de solos menos deformáveis, ruptura do tipo frágil que na qual a sapata pode girar e levantar parte do solo acima da superfície. A ruptura por puncionamento ocorre nos solos menos resistentes, nesse caso ao invés do tombamento temos a penetração cada vez maior da sapata decorrente da compressão do solo subjacente resultando no recalque da sapata. Já na ruptura local forma-se uma cunha no solo, mas a superfície de deslizamento não é bem definida, a menos que o recalque atinja um valor igual à metade da largura da fundação. A ruptura local ocorre geralmente em solos de média compacidade ou consistência (areias medianamente compactas e argilas médias) consiste em um caso intermediário dos outros dois modos de ruptura. O gráfico abaixo (Figura 5) demonstra a diferença entre os tipos de ruptura e a comportamento do solo, especificamente da areia, em cada um dos casos. 18 Figura 5 - Relação ruptura e solo Fonte: PROF. M. MARANGON (2018). O engenheiro austríaco Karl Von Terzaghi, considerado o pai da mecânica dos solos, foi o pioneiro no desenvolvimento da teoria de capacidade de carga apresentando três hipóteses básicas relacionadas a geometria da sapata (corrida, quadrada e circulares): • sapata corrida, no qual o comprimento L é bem maior que a largura B • sapata em que a profundidade é inferior à largura, caso em que é possível desprezar a resistência de cisalhamento e considerar a sobrecarga q=Y.h • o maciço de solo sob a base da sapata é rígido, caracterizando uma ruptura geral. 19 Cada um dos tipos possui uma formulação própria, porém mediante fatores de correção é possível resumir em uma equação geral: Terzaghi introduz o efeito decorrente do atrito entre o solo e a base da sapata, e relaciona os coeficientes da capacidade de carga com o ângulo de atrito φ do solo. Desse modo temos os fatores referente a forma da sapata, que permite dimensionar e prever o modo como o solo irá reagir às tensões incidentes sobre ele, devendo-se analisar cuidadosamente a coesão, sobrecarga e atrito do solo, como pode ser observado no memorial de cálculo no decorrer do trabalho. Tabela 1 - Fatores de forma. Tabela de autoria do grupo. 5 DESENVOLVIMENTO Conforme já citado na introdução deste presente trabalho, o primeiro passo para a construção de um empreendimento imobiliário é a realização de um estudo prévio de todos os fatores que envolvem o projeto, especialmente com elementos ligados à estrutura da edificação. Fundamentando esses fatores, a realização de sondagens e a coleta de amostras é necessária para análise de perfil de solo. As dimensões perfuradas, quantidades de sondagens, número do NSPT, e a classificação do terreno avaliado influenciaram diretamente na composiçãodo projeto e elaboração da fundação. 20 5.1 Terreno analisado Na área analisada (Figura 6) a empresa escolhida realizou quatro furos ao longo da extensão do terreno, de acordo com parâmetros mínimos para uma área compreendida de 600 a 800 m². Seguindo todo o procedimento explícito na norma NBR 8036/83: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios, e na NBR 6484/2001: Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio, como referência do método de ensaio. Os pontos de sondagem (SP-01, SP-02, SP-03 e SP-04) foram distribuídos de forma criteriosa na área em estudo, e possuíam profundidades que abrangiam todas as camadas influentes do subsolo sobre o comportamento da fundação. Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). 5.2 Laudo de sondagem A uma profundidade de 13 metros, 1,41 centímetros acima do lençol freático, o solo apresenta índice de resistência NSPT final e inicial que variam de 2 a 9, e é também onde termina a camada de areia fina a média, pouco Siltosa, vermelha escura, fofa a medianamente compacta caracterizando-se como um solo coluvionar. Nos próximos 8,41 metros seguintes já influenciado pela água, o número de NSPT se mantem ainda muito próximo ao anterior chegando ao máximo em 10, E o solo ainda caracterizado como uma areai fina a media, porém de coloração marrom. Figura 6 - Terreno estudado. 21 O nível d’água encontra-se marcado na seção ou perfil de cada furo de sondagem. Todos foram confirmados através da abertura de um poço de maior diâmetro na época da execução dos trabalhos de engenharia, devido às possíveis variações do mesmo, em função das características do solo e das condições climáticas. Já nos 6 metros finais o solo apresenta uma maior resistência com um NSPT médio de 30. Onde, obtivemos uma areia média, laranja, medianamente a muito compacta. Solo residual de arenito (Fm. Botucatu) Para amostragem das camadas foram obedecidas as determinações da ABNT, estando o material coletado no amostrador à disposição dos interessados pelo tempo de sessenta (60) dias, conforme norma. Os anexos 1,2,3 e 4 ao final do estudo representam os laudos de cada sondagem realizada. 5.3 Classe de agressividade A norma NBR 6118:2014 possui diversas considerações e prescrições com o objetivo de garantir durabilidade das estruturas de concreto armado. Tais considerações dizem respeito a critérios de projeto a serem adotados em função da classificação de agressividade (Figura 7 e 8) do ambiente à estrutura, que visam proteger os elementos estruturais e garantir seu desempenho durante a vida útil de projeto. Esta classificação está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto. 22 Fonte: ABNT (2003). Fonte: ABNT (2003). Galpão urbano, ambiente seco, com agressividade branda onde não haverá manipulação de produtos químicos. Classe de agressividade ambiental escolhida: II. Conforme a classe de agressividade ambiental designada em correspondência a tabela 7.1. podemos utilizar no nosso projeto o concreto ≥ C25 com relação água cimento em massa ≤ 0,6. Figura 7 - Classes de agressividade ambiental (CCA). Figura 8 - Classe de agressividade e a qualidade do concreto. 23 5.4 Pré-dimensionamento da estrutura 5.4.1. Pré-dimensionamento dos pilares São dados do nosso projeto para o pré-dimensionamento (Tabela 1 e 2): Tabela 2- Equações de apoio. Tabela de autoria do grupo. Tabela 3 – Dados preliminares. Tabela de autoria do grupo. Temos a área de influência (Figura 9): Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). Nk → Ainf*cargpav*N pav Nd → Ƴn*Ƴf*Nk Ac, se Pilar cant ou extremidade (1,45*Nd)/(0,6*fck+0,42) AC, se o pilar for intermediário (Nd)/(0,6*fck+0,42) Carga por pavimento (KN/m²) 10 Fck (KN/Cm²) 2,5 Se b=20, Ƴn= 1 Número de pavimentos 1 Ƴf 1,4 Figura 9 - Área de influência sobre os pilares. 24 Analisando o projeto, sabemos que: • Grupo 1- P1=P7=P15=P21 (Pilares de canto com mesma área) • Grupo 2- P2=P3=P4=P5=P6=P8=P14=P16=P17=P18=P19=P20 (Pilares de canto com mesma área) • Gupo 3- P9=P10=P11=P12=P13 (Pilares intermediários com mesma área) Desta forma, podemos fazer somente um cálculo para cada grupo e atribuir as dimensões obtidas a todos os pilares com características em comum. Tabela 4 - Pavimento tipo. GRUPO 1 canto GRUPO 2 canto GRUPO 3 intermediários NK (KN/m²) 62,5 125 250 Nd (KN/m²) 87,5 175 350 AC (cm²) 66,080729 132,16146 182,2916667 Tabela de autoria do grupo. Para edifícios de pequena altura, com fins residenciais e de escritório, pode-se estimar a carga que chegam em cada pilar como a resultante de 10 KN/m² vezes a sua área de influência: Tabela 5 - Cargas que chegam em cada pilar. Pilar P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 Carga (KN) 62,5 125 125 125 125 125 62,5 125 250 250 250 Pilar P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 Carga (KN) 125 250 125 62,5 125 125 125 125 125 62,5 Tabela de autoria do grupo. Por fim, percebemos que de acordo as normas nenhum dos grupos atingiram a área mínima dos pilares, foi adotado o valor de 360 cm², sendo assim, todos os pilares ficaram com as dimensões: 20x20 (cm). 25 5.4.2. Pré dimensionamento das vigas: No pré-dimensionamento de uma viga contínua, designa se o (l), o maior vão entre pontos de momento nulo, desta forma, tem-se a equação de apoio: ℎ𝑣𝑖𝑔𝑎 = 𝑙 12 Devo frisar que o valor da base da viga segue em conformidade com a largura do tijolo ou bloco utilizado na alvenaria (b=20 cm) para evitar possíveis requadros e alterações no projeto arquitetônico. Como o maior vão, olhando verticalmente ou horizontalmente é de 5 m, então as vigas ficaram com as dimensões 20x45 (cm). Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). 5.4.3. Pré dimensionamento dos panos de lajes: O tipo de laje escolhida foi a nervurada pré-moldada, e que para efeito demonstrativo, tendo o menor vão com 5,0 m, utilizaremos a espessura (h) da laje com 15 cm. Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). Figura 10 - Dimensionamento das vigas. Figura 11 - Panos de laje. 26 5.5 Dimensionamento da fundação As fundações superficiais são projetadas com pequenas escavações no solo não sendo necessários grandes equipamentos para execução. Profundidade mínima: Segundo a NBR 6118:2010, 7.7.2, na divisa com terrenos vizinhos, a profundidade da fundação não deve ser inferior a 1,5 m, entretanto, se a as dimensões forem inferiores a 1 metro, este pode ser reduzido 5.4.4. Estudo da sondagem SPT • PRIMEIRA CAMADA DE SOLO – Areia fina a média, pouco siltosa, marrom e vermelha escura, fofa e pouco compacta – Solo coluvionar. SP 01 SP 02 SP 03 SP 04 Profundidade (m) 0 à -12,53 0 à -13,39 0 à -22,35 0 à -12,67 Nspt médio 5 5 6 5 • SEGUNDA CAMADA DE SOLO – Areia fina a média, pouco siltosa, marrom e vermelha escura, com nódulos de limonita, medianamente compacta – solo coluvionar. SP 01 SP 02 SP 03 SP 04 Profundidade (m) -12,53 à - 23,43 -13,39 à - 22,2 -22,35 à - 23,6 -12,67 à - 23,52 Nspt médio 9 7 11 9 • TERCEIRA CAMADA DE SOLO – Areia média, laranja, compacta a muito compacta – Solo residual de arenito SP 01 SP 02 SP 03 SP 04 Profundidade (m) -23,43 à - 29,06 -22,2 à -28,1 -23,6 à -29,2 -23,52 à - 28,21 Nspt médio 36 41 40 36 27 O galpão foi projetado em base aos dados da SP 2, devido grandeparte da edificação estar situada neste ponto do terreno escolhido. 5.4.5. Desenvolvimento dos cálculos da sapata. • MÉTODO SEMI-EMPRÍCO 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 𝑁𝑠𝑝𝑡 50 + 𝑞 • MÉTODO TEORICO (Terzaghi/ Vesic) 𝜎𝑟 = 𝐶 ∗ 𝑁𝑐 ∗ 𝑆𝑐 + 𝑞 ∗ 𝑁𝑞 ∗ 𝑆𝑞 + 1 2 ∗ 𝛶 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁𝛶 ∗ 𝑆𝛶 Para solos arenosos, devemos usar somente parte desta equação: 𝜎𝑟 = 𝑞 ∗ 𝑁𝑞 ∗ 𝑆𝑞 + 1 2 ∗ 𝛶 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁𝛶 ∗ 𝑆𝛶 • RECALQUE 𝜌 = 𝜎 ∗ 𝐵 ∗ 1 − 𝜐² 𝐸 ∗ 𝐼 Na primeira camada de solo – ruptura por puncionamento. ✓ Método semi empírico: Dados: 𝛶 = 17 𝐾𝑁/𝑚³ - baseando na tabela de pesos específicos de Godoy (anexo) h= 1,5 m Nspt= 5 P= 250 KN 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 5 50 + (0,017 ∗ 1,5) 28 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 0,1255 𝑀𝑝𝑎 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 125,5 𝐾𝑝𝑎 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 𝑃 𝐴 𝐴 = 250 125,5 𝐴 = 1,99 𝑚² B=L=1,4 m ✓ Método téorico: 𝜎𝑟 = 𝑞 ∗ 𝑁𝑞 ∗ 𝑆𝑞 + 1 2 ∗ 𝛶 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁𝛶 ∗ 𝑆𝛶 Dados: 1. Sapata quadrada, B=1,4 m; 2. Bulbo de tensões, z= 2,8 m 3. Υareia=17 KN/m³ 4. Φ=28˚+0,4*Nspt; Φ=30˚, Φ’=21˚, 5. NΥ= 6,2 6. Nq= 7,07 7. Nc= 15,82 8. Sq=1+(Nq/Nc); Sq= 1,45 9. SΥ=0,6 10. q=17*1,5= 25,5 KN 11. Fator de segurança: 3 𝜎𝑟 = 25,5 ∗ 7,07 ∗ 1,45 + 1 2 ∗ 17 ∗ 1,4 ∗ 6,2 ∗ 0,6 𝜎𝑟 = 261,41 + 44,268 𝜎𝑟 = 305,68 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 101,9 𝐾𝑃𝑎 𝑜𝑢 0,102 𝑀𝑃𝑎 29 1 - Dimensionamento estrutural 1.1 Sapatas isoladas 𝐴 = 𝑃 𝜎𝑎𝑑𝑚 𝐴 = 250 101,9 𝐴 = 2,45 𝐵 = 𝐿 = 1,6 𝑚 Momento atuante na sapata: 𝑀𝐴 𝑒 𝑀𝐵 = 𝑃 4 ∗ ( 𝐵 3 − 𝑏 2 ) 𝑀𝐴 𝑒 𝑀𝐵 = 250 4 ∗ ( 1,6 3 − 0,2 2 ) 𝑀𝐴 𝑒 𝑀𝐵 = 27,08 𝐾𝑁 ∗ 𝑚 Altura da sapata H= 30% *B H=0,48 m Verificação da compressão: 𝐶 = 𝑀 𝑏𝑤 ∗ 𝑑² < 0,14𝑓𝑐𝑘 𝑑 = (𝐵 ∗ 0,3) − 3𝑐𝑚, 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑑 = 45 𝑐𝑚 𝐶 = 27,08 0,2 ∗ 0,45² < 0,14 ∗ 25000 𝐶 = 668,642 < 3500 𝑜𝑘! Área de armação: 𝐴𝑓 = 2 ∗ 𝑀 𝑓𝑦 ∗ 𝑑 𝐴𝑓 = 2 ∗ 27,08 500000 ∗ 0,45 𝐴𝑓 = 0,000241 𝑚2 30 𝐴𝑓 = 2,41 𝑐𝑚² Assim, temos 8 Φ 6,3 mm c/ 20 nas duas direções Verificação à punção: 𝐴𝑝𝑢𝑛çã𝑜 = 2 ∗ [(𝑎 + ℎ) + (𝑏 + ℎ)] ∗ ℎ 𝐴𝑝𝑢𝑛çã𝑜 = 2 ∗ [(0,2 + 0,48) + (0,2 + 0,48)] ∗ 0,48 𝐴𝑝𝑢𝑛çã𝑜 = 0,653 𝑚² 𝜁 = 𝑃 𝐴 𝑝𝑢𝑛çã𝑜 < 𝑓𝑐𝑘 25 𝜁 = 250 0,653 < 25000 25 𝜁 = 383 < 1000, 𝑜𝑘! ✓ Recalque: 𝜌 = 𝜎 ∗ 𝐵 ∗ 1 − 𝜐² 𝐸 ∗ 𝐼 ρ= 0,0418 MPa B= 1,6 m υ= 0,2 E= 55 I=0,86 Obs: Valores para υ, E e I tabelados 𝜌 = 0,102 ∗ 1,6 ∗ 1 − 0,2² 55 ∗ 0,86 𝜌 = 0,002449 𝑚 𝜌 = 2,5 𝑚𝑚 Portanto, recalque aceitável para solos arenosos. 31 Figura 12 - Distribuição das sapatas. Figura 13 - Desenho da sapata. . Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). Fonte: AUTORIA DO GRUPO (2019). 32 6 CONCLUSÃO De acordo a Atividade Prática Supervisionada, na qual foi proposto realizar um projeto de fundação rasa, possibilitou desenvolvimento lógico e prático dos conteúdos abordados na aula de Mecânica dos Solos e fundações ao decorrer do semestre. Os conceitos adquiridos, essenciais para os projetos de construção civil, contribuíram para nossa evolução profissional e acadêmica. O terreno escolhido para desenvolvimento da atividade permitiu o contato com resultados de sondagens reais, dando uma noção prática de como são realizados e registrados os testes e principalmente de como é feita a interpretação das informações contidas neste documento. Entre os dados observados nos relatórios de sondagem os que mais contribuíram para o entendimento dos conceitos foram as classificações do subsolo e como estas se alteram dependendo da posição do furo de sondagem analisado. Desse modo pode-se dizer que a escolha do terreno foi satisfatória pois apresenta um subsolo com resistência e capacidade de carga adequados para suportar a construção sobre ele, de maneira econômica e segura. Apesar das dificuldades e dúvidas encontradas, especialmente durante a resolução dos cálculos para dimensionar a fundação, todos os objetivos propostos foram cumprimos. Com a orientação do professor e com o auxílio de consulta bibliográfica complementar foi possível ampliar os conhecimentos teóricos e sanar as dúvidas a respeito do tema. Após conclusão da parte teórica a confecção da maquete física serviu para deixar mais claro os resultados obtidos e os dados analisados. Por fim deve-se mencionar que a dedicação e competência de todos os membros do grupo proporcionaram um ótimo trabalho em equipe, tendo em vista que o bom convívio entre duas ou mais pessoas é imprescindível no mercado de trabalho. 33 7 BIBLIOGRAFIA PEREIRA, Caio. Tipos de Sondagem de solo. Disponível em: < https://www.escolaengenharia.com.br/tipos-de-sondagem/>. Acessado 17 de Abril de 2019. ABNT- NB- 2/1979 - NBR 8036 / 1983- Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Disponível em: < http://files.ilcoribeiro.webnode.com.br/200000077-b4139b50d4/NBR%208036.pdf. > Acessado 17 de Abril de 2019. ABNT- NB- 2/1979 - NBR 6484/2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT- Método de ensaio. Disponível em: <http://files.ilcoribeiro.webnode.com.br/200000072-934bd944c1/NBR%206484.pdf >. Acessado 17 de Abril de 2019. FRANCESCH, Lucas. Classes de agressividade normativas. Disponível em: <https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115004556014-Classes-de- agressividade-normativas> Acessado 17 de Abril de 2019. PROF. M., MARANGON. Capacidade de carga do solo. Disponível em: <http://www.ufjf.br/nugeo/files/2013/06/MARANGON-2018-Cap%C3%ADtulo-07- Capacidade-de-Carga-dos-Solos-2018.pdf> Acessado 15 de Maio de 2019. SOUZA, Carlos. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. Volume I e Volume II. Editora: Oficina de textos. Publicado em 2002. REBELLO, Yopanan C. P. Fundações: Guia Prático de Projeto, Execução e Dimensionamento. Volume I. Editora: Zigurate livros. Publicado em 2008. ANEXO 1 Cliente: XXXXX Cota: Local: XXXXXX SP 01 Obra : Ribeirão Preto - SP 91,53 Data Início: 13/12/17 Data Término: 13/12/17 cota N.A. Prof. Da (m) camada 90 85 Amostras Golpes S P T 0 - - - - 1 1 1 1 15 15 15 2 2 1 1 1 15 15 15 2 3 1 1 1 15 15 15 2 4 1 2 1 15 15 15 3 5 1 2 2 15 15 15 4 6 2 1 2 15 15 15 3 7 2 3 3 15 15 15 6 8 3 3 4 15 15 15 7 9 4 4 5 15 15 15 9 10 3 4 4 Gráfico Classificação Táctil-Visual do Subsolo 10 20 30 40 50 60 70 80 13,08 75 1 3 / 1 2 / 2 0 1 7 70 22,35 23,68 65 29,21 15 15 15 8 11 4 5 3 15 15 15 8 12 3 4 5 15 15 15 9 13 4 5 5 15 15 15 10 14 3 4 3 15 15 15 7 15 4 5 4 15 15 15 9 16 1 2 2 15 15 15 4 17 1 2 1 15 15 15 3 18 1 2 2 15 15 15 4 19 2 2 2 15 15 15 4 20 3 4 4 15 15 15 8 21 3 4 4 15 15 15 8 22 3 3 6 15 15 15 9 23 5 6 7 15 15 15 13 24 8 14 17 15 15 15 31 25 16 17 20 15 15 15 3726 13 18 18 15 15 15 36 27 15 21 20 15 15 15 41 28 17 25 30 15 15 9 55/24 29 24 35 - 15 6 59/21 30 1º e 2º Golpes 2º e 3º Golpes Areia fina a média, pouco siltosa, marrom e vermelha escura, fofa a pouco compacta - Solo coluvionar Areia fina a média, pouco siltosa, marrom e vermelha escura, com nódulos de limonita, medianamente compacta - Solo coluvionar Areia média, laranja, compacta a muito compacta - Solo residual de arenito (Fm. Botucatu) Profundidade determinada pela Sondobase N.A. INICIAL (m) 13,08 13/12/2017 N.A. FINAL (m) 13,08 13/12/2017 Sondador: Rodrigo Revestimento 7,00 a 7,00 Relatório: 7107/17 Tr. Cavadeira 0,00 a 1,00 Tr. Helicoidal 1,00 a 7,00 Folha 04 Lavagem 7,00 a 29,00 Geólª. Carolina Matumoto PDF criado com pdfFactory versão de avaliação www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com/ ANEXO 2 Cliente: XXXXX Cota: Local: XXXXX SP 02 Obra : Ribeirão Preto - SP 91,12 Data Início: 14/12/17 Data Término: 14/12/17 cota N.A. Prof. Da (m) camada 90 Amostras 0 1 2 3 4 5 S Golpes P T - - - - 1 1 1 20 10 20 2 1 1 1 17 13 17 2 1 1 1 16 14 15 2/29 1 1 1 15 15 15 2 1 2 2 4 Gráfico Classificação Táctil-Visual do Subsolo 10 20 30 40 50 60 70 85 80 12,53 75 16,35 1 8 / 1 2 / 2 0 1 7 70 23,43 65 29,06 60 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 15 15 15 2 2 2 15 15 15 4 2 2 2 15 15 15 4 2 3 2 15 15 15 5 3 4 3 15 15 15 7 3 4 4 15 15 15 8 4 4 5 15 15 15 9 3 4 5 15 15 15 9 3 4 4 15 15 15 8 4 5 5 15 15 15 10 4 3 4 15 15 15 7 3 2 2 15 15 15 4 2 2 2 15 15 15 4 2 3 3 15 15 15 6 3 3 4 15 15 15 7 4 5 5 15 15 15 10 4 6 7 15 15 15 13 5 6 6 15 15 15 12 6 7 9 15 15 15 16 9 12 14 15 15 15 26 10 16 23 15 15 15 39 13 21 30 15 15 8 51/23 26 35 20 15 15 5 55/20 35 - - 10 35/10 30 - - 6 30/6 1º e 2º Golpes 2º e 3º Golpes Areia fina a média, pouco siltosa, vermelha escura, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia fina a média, pouco siltosa, marrom, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia média, laranja, compacta a muito compacta - Solo residual de arenito (Fm. Botucatu) Profundidade determinada pela NBR 6484:2001 N.A. INICIAL (m) 16,35 18/12/2017 N.A. FINAL (m) 16,35 18/12/2017 Sondador: Rodrigo Revestimento 0,00 a 7,00 Relatório: 7107/17 Tr. Cavadeira 0,00 a 1,00 Tr. Helicoidal 1,00 a 7,00 Folha 07 Lavagem 7,00 a 29,00 Geólª. Carolina Matumoto PDF criado com pdfFactory versão de avaliação www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com/ ANEXO 3 Cliente : xxxxx Cota: Local: xxxxx SP 03 Obra : Ribeirão Preto - SP 91,99 Data Início: 09/01/18 Data Término: 10/01/18 cota N.A. Prof. Da (m) camada 90 Amostras Golpes S P T 0 - - - - 1 1 1 1 15 15 15 2 2 1 1 1 15 15 15 2 3 1 1 1 15 15 15 2 4 1 2 3 15 15 15 5 5 1 1 2 15 15 15 3 Gráfico Classificação Táctil-Visual do Subsolo 10 20 30 40 50 60 70 85 80 12,67 75 18,35 1 0 / 0 1 / 2 0 1 8 70 23,52 65 28,21 6 2 2 2 15 15 15 4 7 2 3 2 15 15 15 5 8 2 3 3 15 15 15 6 9 3 3 4 15 15 15 7 10 4 4 5 15 15 15 9 11 3 4 6 15 15 15 10 12 3 4 5 15 15 15 9 13 4 5 6 15 15 15 11 14 4 4 4 15 15 15 8 15 3 5 7 15 15 15 12 16 3 4 5 15 15 15 9 17 3 3 4 15 15 15 7 18 2 2 2 15 15 15 4 19 2 3 3 15 15 15 6 20 3 4 5 15 15 15 9 21 5 6 7 15 15 15 13 22 5 6 6 15 15 15 12 23 4 6 6 15 15 15 12 24 8 10 13 15 15 15 23 25 10 16 21 15 15 15 37 26 14 23 24 15 15 15 47 27 18 27 35 15 15 8 62/23 28 26 30 - 15 6 56/21 29 30 1º e 2º Golpes 2º e 3º Golpes Areia fina a média, pouco siltosa, vermelha escura, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia fina a média, pouco siltosa, marrom, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia média, laranja, compacta a muito compacta - Solo residual de arenito (Fm. Botucatu) Profundidade determinada pela Sondobase N.A. INICIAL (m) 18,25 10/01/2018 N.A. FINAL (m) 18,25 10/01/2018 Sondador: Rodrigo Revestimento 0,00 a 7,00 Relatório: 7107/17 Tr. Cavadeira 0,00 a 1,00 Tr. Helicoidal 1,00 a 7,00 Folha 08 Lavagem 7,00 a 28,00 Geólª. Carolina Matumoto PDF criado com pdfFactory versão de avaliação www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com/ ANEXO 4 Cliente : xxxxx Cota: Local: xxxxx) SP 04 Obra : Ribeirão Preto - SP 91,42 Data Início: 15/12/17 Data Término: 15/12/17 cota N.A. Prof. Da (m) camada 90 Amostras 0 1 2 3 4 5 S Golpes P T - - - - 1 1 1 16 14 17 2/31 1 1 1 15 15 15 2 1 1 1 15 15 15 2 1 1 1 15 15 15 2 1 2 2 15 15 15 4 Gráfico Classificação Táctil-Visual do Subsolo 10 20 30 40 50 60 70 85 80 13,39 14,85 75 18 /1 2 /2 0 1 7 70 22,20 65 28,10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2 2 2 15 15 15 4 2 3 3 15 15 15 6 2 3 3 15 15 15 6 3 3 4 15 15 15 7 3 3 3 15 15 15 6 3 4 4 15 15 15 8 3 4 5 15 15 15 9 3 4 4 15 15 15 8 4 3 4 15 15 15 7 3 3 4 15 15 15 7 2 2 2 15 15 15 4 2 3 2 15 15 15 5 2 3 3 15 15 15 6 3 4 3 15 15 15 7 3 3 5 15 15 15 8 4 5 5 15 15 15 10 4 6 12 15 15 15 18 10 16 24 15 15 15 40 17 21 25 15 15 15 46 16 20 22 15 15 15 42 20 30 - 15 11 50/26 25 35 - 15 7 60/22 30 - - 10 30/10 1º e 2 º G olpes 2º Areia fina a média, pouco siltosa, vermelhaescura, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia fina a média, pouco siltosa, marrom, fofa a medianamente compacta - Solo coluvionar Areia média, laranja, medianamente a muito compacta - Solo residual de arenito (Fm. Botucatu) Profundidade determinada pela NBR 6484:2001 N.A. INICIAL (m) 14,85 18/12/2017 N.A. FINAL (m) 14,85 18/12/2017 Sondador: Rodrigo Revestimento 0,00 a 7,00 Relatório: 7107/17 Tr. Cavadeira 0,00 a 1,00 Tr. Helicoidal 1,00 a 7,00 Folha 11 Lavagem 7,00 a 28,00 Geólª. Carolina Matumoto PDF criado com pdfFactory versão de avaliação www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com/
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