Fundações e Contenções - Aula 2

Prévia do material em texto

CCE0194	– Fundações e	Contenções
Aula	01B	– Investigações Geotécnicas:	Programa de	investigações
Material	didático	e	Bibliografia
RODRIGUEZ	ALONSO,	Urbano.	Dimensionamento	de	fundações	
profundas.	São	Paulo:	E.	Blücher,	2003
HACHICH,	Waldemar	(Ed.)	et	al.	Fundações:	teoria	e	prática.	2.	ed.	São	
Paulo:	PINI,	2006.
12	February	2017 CCE0194- Fundações e	Contenções 2
Material	didático	e	Bibliografia
RODRIGUEZ ALONSO, Urbano. Exercícios de fundações. São 
Paulo: E. Blücher, 2006. 
VELLOSO,	Dirceu	de	Alencar;	LOPES,	Francisco	de	Rezende.	Fundaçõ
es.	São	Paulo:	Oficina	de	Textos,	2004.	v1.
12	February	2017 CCE0194- Fundações e	Contenções 3
• SAVA	– Sala	de	Aula	Virtual	no	SIA
• http://apoio.nascimento.eng.br/fundacoes/
12	February	2017 CCE0194- Fundações e	Contenções 4
CCE0194	– Fundações	e	Contenções	– Conteúdos
12	February	2017 CCE0194- Fundações e	Contenções 5
Unidade	2	- Fundações	superficiais:	análise,	projeto	e	execução
2.1	Principais	tipos	e	características
2.2	Dimensionamento	e	detalhamento	de	blocos
2.3	Dimensionamento	e	detalhamento	de	sapatas
2.4	Dimensionamento	e	detalhamento	de	radier
Unidade	3	- Cálculo	de	estaqueamento
3.1	Critério	de	cálculo
3.2	Método	de	Schiel
3.3	Método	de	Nokkentved.Unidade	4	- Fundações	profundas:	análise,	projeto	e	execução
4.1	Principais	tipos.
4.2	Estacas	carregadas	transversalmente
4.3	Dimensionamento	e	detalhamento	de	estacas
4.4	Dimensionamento	e	detalhamento	de	tubulõesUnidade	5	- Comportamento	de	fundações
5.1	Cálculo	de	recalques	de	fundações
5.2	Análise	de	interação	solo-estruturaUnidade	6	- Estruturas	de	contenção:	projeto	e	detalhamento
6.1	Muro	de	arrimo
6.2	Muros	em	concreto	armado
Unidade	1	- Investigações	Geotécnicas
1.1	Programa	de	investigações
1.2	Análises	e	parâmetros	fundamentais	para	o	projeto	de	fundações
1.3	Análise	da	capacidade	de	carga	e	tensões	admissíveis	do	solo	de	
fundação
1.4	Escolha	do	tipo	de	fundação
Investigações	Geotécnicas
O	projetista	de	fundações	deve	se	
envolver	no	processo	desde	seu	inicio	
para:
üConhecimento	adequado	do	subsolo
üIdentificação	e	classificação	das	
diversas	camadas	do	substrato
üAvaliação	das	propriedades	de	
engenharia
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 6
Primeiros	passos
O	primeiro	passo	para	uma	investigação	adequada	do	subsolo	é	a	
definição	de	um	programa	de	investigação.
üDefinir	as	etapas	da	investigação
üObjetivos	a	serem	alcançados
Etapas	de	um	programa	de	investigação:
üInvestigação	preliminar
üInvestigação	complementar	ou	de	projeto
üInvestigação	para	fase	de	execução
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 7
Investigação	Preliminar
• Conhecer	as	principais	características	do	subsolo;
• Sondagens	à	percussão
Investigação	Complementar
• Esclarece	feições	relevantes	no	subsolo;
• Caracteriza	as	propriedades	dos	solos	mais	importantes;
• Executas	mais	sondagens,	para	atender	às	exigências	das	normas;
• Ensaios	in-situ;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 8
Investigação	para	fase	de	execução	
• Confirmar	as	condições	de	projeto	em	áreas	críticas;
• Dificuldades	executivas	do	tipo	de	fundação	prevista;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 9
Elementos	necessários	ao	projeto	de	
fundações																																																				(aula	01)
• Topografia	da	área
• Levantamento	topográfico	
(planialtimétrico)
• Dados	sobre	taludes,	encostas	no	terreno,	
erosões	ou	evoluções	na	geomorfologia	
• Dados	Geológico-Geotécnicos
• Investigações	do	sub-solo
• Dados	geológicos	e	geotécnicos	(mapas,	
fotos	aéreas,	artigos	sobre	experiências	
anteriores	na	área,	etc.)
• Dados	da	Estrutura	a	construir
• Tipo	e	uso	da	obra
• Sistema	estrutural	(hiperestaticida,	
flexibilidades,	etc.)
• Sistema	construtivo	(convencional	ou	pré-
moldado)
• Tipos	de	Cargas	(ações	nas	fundações)
• Dados	sobre	construções	vizinhas
• Tipo	de	estrutura	e	fundações	e	
desempenho	das	fundações
• Número	de	pavimentos,	carga	média	por	
pavimento
• Possíveis	consequências	de	escavações	e	
vibrações	provocadas	pela	nova	obra.
12	February	2017 CCE0194- Fundações e	Contenções 10
Importância	das	investigações	geotécnicas
• Na	definição	de	Fundações,	vimos	que	a	
fundação	é	um	termo	utilizado	na	engenharia	
para	designar	as	estruturas	responsáveis	por	
transmitir	as	cargas	das	construções	ao	solo;
• O	profissional	vai	lidar	com	material	natural	
sobre	o	qual	pouco	pode	atuar;
• Construção	tem	a	superestrutura	e	a	
infraestrutura	(subestrutura);
• O	solo	tem	que	resistir	a	toda	carga da	
superestrutura;
• Calcular	capacidade	de	carga e	empuxos
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 11
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 12
Tipos	de	carga
Cargas	vivas
Cargas	mortas
Ou	cargas	permanentes
Operacionais
Ambientais
Acidentais
• Ocupação	(pessoas,	mobílias,	equipamentos,	etc.)
• Movimento	de	veículos	e	pedestres
• Equipamentos	móveis	(guindastes,	gruas	de	mudanças,	etc)
• Atracação	de	embarcações,	helicópteros,	etc.
• Pontes	(frenagem,	aceleração)
• Ventos
• Ondas	(maré	e	correntezas)
• Sísmicos
• Variação	de	temperaturas
• Solicitações	da	construção	e	instalações
• Colisão	entre	veículos
• Explosão,	fogo,	eventos	sísmicos,	etc.
• Peso	próprio	estrutural
• Empuxo	(terra	e	água)
NBR	8036	/	1983
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 13
NBR	8036	/	1983
• 1	furo	a	cada	200	m2 de	projeção	do	
edifício:
• No	mínimo	2	furos	até	200	m2 de	projeção;
• No	mínimo	3	furos	para	área	entre	200	m2 e	
400	m2;
• 1	furo	a	cada	400	m2 de	projeção	do	
edifício,	para	área	entre	1200	m2 e	2400	
m2;
• Nos	casos	de	não	haver	ainda	planta,	um	
mínimo	de	3	sondagens	com	distância	
máxima	de	100	m.
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 14
Processo	de	investigação	do	subsolo
Principais	processos	para	fins	de	projeto	de	fundações:
• Poços;
• Sondagens	a	trado;
• Sondagens	à	percussão	com	SPT;
• Sondagens	rotativas;
• Sondagens	mistas;
• Ensaio	de	Cone	(CPT);
• Ensaio	Pressiométrico	(PMT).
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 15
Poços	/	Trincheiras
• NBR	9604	/	1986
• Escavações	manuais;
• Geralmente	não	escoradas;
• Avançam	até	encontrar	o	nível	d’água	ou	
até	onde	for	estável;
• Permitem	exame	do	solo	nas	paredes	e	
fundo;
• Retirada	de	amostras	indeformadas	tipo	
bloco	ou	em	anéis;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 16
Sondagens	a	trado
• NBR	9603	/	1986
• Perfurações	executadas	com	um	
tipo	de	trado	manual;
• Profundidade	limitada	ao	nível	
d’água;
• Amostras	deformadas;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 17
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• NBR	6484	/	2001;
• SPT	– Standart Penetration Test	(Ensaio	de	
penetração	dinâmica);
• Ultrapassam	o	nível	d’água;
• Atravessam	solos	relativamente		
compactos	ou	duros;
• O	furo	pode	ser	revestido	se	se	apresentar	
instável;
• Perfuração	avança	a	medida	que	o	solo,	
desagregado	com	o	auxílio	de	um	trépano,	
é	removido	por	circulação	de	água	
(lafagem).
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 18
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• Não	ultrapassam	matacões;
• Não	ultrapassam	blocos	de	rochas;
• As	vezes	são	detidas	por	
pedregulhos;
• Tem	dificuldade	em	ultrapassar	
saprólitos (solos	residuais	jovens);
• Ensaio	realizado	a	cada	metro;
• Amostrador normalizado	(Reymond-
Terzaghi)
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 19
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• Amostras	deformadas;
• Determina	o	perfil	do	subsolo:
• a	profundidade	de	cada	camada;
• a	espessura	de	cada	camada;
• Determina	a	posição	no	nível	
d’água	(NA);
• Determina	o	N - índice	de	
resistência	à	penetração;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 20
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• Índice	de	resistência	à	
penetração	N
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 21
Sondagens	a	Percussão	- SPT
Mello	(1967):
• Ângulo	de	resistência	ao	
cisalhamento	vs.	N (SPT)
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 22
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• Para	a	estimativa	do	valor	de	coesão	nãodrenada	(cu),	quando	se	
dispõem	de	resultados	de	ensaios	de	laboratório,	Teixeira	&	Godoy	
(1996)	sugerem	a	seguinte	a	seguinte	correlação	com	o	índice	de	
resistência	à	penetração	(N)	do	SPT:
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 23
𝑐𝑢 = 10.𝑁	(𝐾𝑃𝑎)
Sondagens	a	Percussão	- SPT
• Ângulo	de	atrito	interno	da	areia,	pode-se	utilizar	a	Figura	de	
Mello	(1967),	que	mostra	correlações	estatísticas	entre	os	
pares	de	valores	(σv,	N)	e	os	prováveis	valores	de	φ,	em	que	
σv	é	a	tensão	verucal	efeuva	à	cota	de	obtenção	de	N.
• Ainda	para	a	estimativa	de	φ,	Godoy	(1983)	menciona	a	
seguinte	correlação	empírica	com	o	índice	de	resistência	à	
penetração	(N)	do	SPT:
• Enquanto	Teixeira	(1996)	utiliza:
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 24
𝜙 = 28° + 0,4. 𝑁
𝜙 = 20� . 𝑁 + 15°
Sondagens	a	Percussão	- SPT
Peso	Específico	de	solos	argilosos:
• Se	não	houver	ensaios	de	laboratório,	pode-se	adotar	o	peso	
específico	efetivo	do	solo	a	partir	dos	valores	aproximados	da	Tabela	
1	(Godoy,	1972):
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 25
Sondagens	a	Percussão	- SPT
Peso	Específico	de	solos	arenosos:
• Se	não	houver	ensaios	de	laboratório,	pode-se	adotar	o	peso	
específico	efetivo	do	solo	a	partir	dos	valores	aproximados	da	Tabela	
2	(Godoy,	1972):
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 26
Sondagens	a	Percussão	- SPT
Vídeos	preparados	pela	UFSC	para	sondagem	à	percussão:
• Parte	1:	https://www.youtube.com/watch?v=6vOBm0mETJE
• parte	2:	https://www.youtube.com/watch?v=BfqOdby4alk
• parte	3:	https://www.youtube.com/watch?v=3Gdt2XkjUSw
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 27
Sondagens	Rotativas
• Na	ocorrência	de	elementos	de	rocha	que	
precisam	ser	ultrapassados	na	investigação;
• Quando	os	elementos	de	rocha	precisam	ser	
caracterizados;
• Equipamento	são	sondas	rotativas	(motor)	
com	bombas	de	circulação	de	água;
• Amostras	são	testemunhos	de	rochas;
• Determina	o	tipo	de	rocha,	grau	de	
alteração,	RDQ,	fraturamento,	etc.
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 28
Sondagens	Rotativas
• Execução	em	5	diâmetros	básicos	
(Tabela);
• Na	impossibilidade	de	avançar	em	
um	determinado	diâmetro,	a	
perfuração	pode	prosseguir	no	
diâmetro	imediatamente	inferior;
• Qualidade	da	amostra	dependo	do	
tipo	e	diâmetro	do	amostrador;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 29
Sondagens	Rotativas
• RQD	– Rock	Quality Designation;
• Percentagem	de	recuperação	da	
amostra	em	que	apenas	os	
fragmentos	maiores	que	10	cm	
são	considerados.
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 30
Sondagens	Mistas
• São	uma	
combinação	de	um	
equipamento	de	
sondagem	a	
percussão com	
equipamento	de	
sondagem	rotativa;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 31
Ensaio	de	Cone	(CPT)
• NBR	12069	/	1991
• CPT	- Cone	Penetration Test;
• Desenvolvido	na	década	de	30	na	Holanda	
para	investigar	solos	moles	e	estratos	
arenosos	que	se	apoiariam	as	estacas;
• É	uma	cravação	a	velocidade	lenta	e	
constante	de	uma	haste	com	ponta	cônica,	
medindo-se	a	resistência	encontrada	na	ponta	
e	a	resistência	por	atrito	lateral;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 32
Ensaio	de	Cone	(CPT)
• Velocidade	de	cravação	
pela	norma	é	de	2	cm/s;
• Área	da	ponta	do	cone	é	de	
10	cm2;
• Ângulo	da	ponta	é	de	60o;
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 33
Ensaio	de	Cone	(CPT)
• Equipamento
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 34
Ensaio	de	Cone	(CPT)
• Resultados
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 35
Ensaio	de	Cone	(CPT)
• Robertson	&	Campanella	(1983)
• Classificação	dos	solos
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 36
Relação	SPT	vs.	CPT
• Os	ensaios	SPT	e	CPT	são	
provavelmente	os	ensaios	mais	
utilizados	em	todo	o	mundo.	
• É	desejável,	por	isso,	estabelecer	
correlações	entre	as	medidas	
dos	dois	ensaios.	
• Existem	diversas	propostas	de	
correlações	do	tipo	qc-NSPT
expressas	em	função	do	
diâmetro	médio	das	partículas	
(D50)
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 37
Relação	SPT	vs.	CPT
• Esses	ensaios	podem	ser	
relacionados	através	de:
• Pesquisa	Brasileiras	sobre	
o	valor	de	k (para	cones	
mecânicos):
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 38
𝑞8 = 𝐾.𝑁
Relação	SPT	vs.	CPT
• Correlação	do	tipo	qc/N
expressas	em	função	do	diâmetro	
médio	das	partículas	(D50)
12	February	2017 CCE0194- Fundações	e	Contenções 39 FIM