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PROJETO INTEGRADO - CONTROLE DE FUNDAÇÕES Mauricio Elizeu RA: 2218103701 Lincoln Lívio L. Martins RA: 2218108026 Daniel Gualberto Souza RA: 2218107514 Edilson Josué Gutierrez RA: 2218108752 Breno Silva Campo RA: 2220011422 Ygor Almeida RA: 2218105865 Washington Costa RA: 2216109758 Ed Carlos da Silva RA: 2218107047 PROJETO INTEGRADO - CONTROLE DE FUNDAÇÕES Projeto Integrado apresentado ao Programa de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Nove de Julho (UNINOVE) como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Prof.ª Eliane Roberto São Paulo 2020 RESUMO Com o objetivo de despertar o âmbito curioso do estudante, foi criado o Projeto Integrado onde é necessário que o estudante vá em busca de conhecimento de campo, aprendendo como passar o conhecimento adquirido em sala de aula na prática. Entretanto, este ano tivemos o inconveniente da pandemia que nos obrigou a realizar tal projeto, de dentro de nossas casas. Neste semestre foi-nos proposto o tema de controle de fundações, o qual foi-se dividido em quatro etapas: 1 – Características geológico geotécnicas locais 2 – Pesquisa sobre o método executivo de fundação 3 – Determinação da capacidade de carga e Tensão Admissível 4 – Dimensionamento da fundação SUMÁRIO INTRODUÇÃO.............................................................................................................6 1 CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICO GEOTÉCNICAS LOCAIS.............................7 1.1 CARACTERÍSITICAS GEOLÓGICO GEOTÉCNICAS DO ENDEREÇO...............8 1.2 ELABORAÇÃO DO PERFIL GEOLÓGICO............................................................9 2 PESQUISA SOBRE O MÉTODO EXECUTIVO DE FUNDAÇÃO.........................13 2.1 ESCOLHA DA FUNDAÇÃO..................................................................................13 2.2 MÉTODO DE EXECUÇÃO DA SAPATA ISOLADA..............................................14 2.3 FUNDAÇÃO RASA (DIRETA OU SUPERFICIAL)................................................16 3 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA E TENSÃO ADMÍSSÍVEL.....18 3.1 PARÂMETROS PARA DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA E TENSÃO ADMISSÍVEL..............................................................................................18 3.2 PARÂMETROS DE SOLOS PARA DETERMINAÇÃO DE CAPACIDADE DE CARGA.......................................................................................................................21 3.3 ENCONTRAR O MENOR LADO DA SAPATA.....................................................24 3.4 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA................................................25 3.5 CAPACIDADE DE CARGA PARA SAPATA RETANGULAR................................25 3.6 CALCULAR A CAPACIDADE DE CARGA............................................................26 3.7 DETERMINAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL.....................................................27 3.8 DETERMINAÇÃO DA ALTURA DO BULBO DE TENSÕES................................27 3.9 CAPACIDADE DE CARGA PARA SAPATA QUADRADA....................................28 3.10 CALCULAR A CAPACIDADE DE CARGA..........................................................29 3.11 DETERMINAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL...................................................29 3.12 DETERMINAÇÃO DA ALTURA DO BULBO DE TENSÕES..............................30 4 DIMENSIONAMENTO DA FUNDAÇÃO RASA DO TIPO SAPATA.....................31 4.1 CÁLCULO DA ÁREA DE INFLUÊNCIA................................................................32 4.1.1 Determinar a Área de influência.........................................................................34 4.2 DETERMINAÇÃO DA CARGA DO PILAR............................................................36 4.3 DIMENSIONAR A ÁREA DA SAPATA..................................................................37 4.4 DETERMINAR A DIMENSÃO DO MENOR LADO DA SAPATA..........................39 4.5 DETERMINAR A DIMENSÃO DO MAIOR LADO DA SAPATA............................40 4.6 VERIFICAR E CORRIGIR A ÁREA.......................................................................42 4.7 DETERMINAR AS DIMENSÕES DOS BALANÇOS.............................................43 4.8 DETERMINAR A ALTURA TOTAL DA SAPATA..................................................45 4.9 DETERMINAR A ALTURA DO ALINHAMENTO VERTICAL................................46 4.10 DETERMINAR O ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DA ALTURA DA SAPATA..........47 4.11 VERIFICAÇÃO DA TANGENTE DO ÂNGULO BETA........................................47 CONCLUSÃO............................................................................................................49 BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................50 6 INTRODUÇÃO Para se construir um edifício ou até mesmo uma simples casa, são necessários diversos estudos, por exemplo: tipo de solo presente no local, condições do terreno, etc. Mas uma das principais etapas na construção, sem dúvidas, é a parte de fundações pois é ela quem se encarregará de receber as tensões do empreendimento (através dos pilares ou colunas, que por si recebem as tensões das vigas) e enviá-las ao solo onde devem ser descarregadas. No projeto a seguir, dividido em quatro etapas, trataremos de estabelecer qual o melhor tipo de fundação (e quais características deve ter) para um sobrado sorteado a cada grupo pela orientadora. Também foi sorteado o solo que cada grupo deverá utilizar para estabelecer a fundação ao sobrado. 7 1. Características geológico geotécnicas locais Com as informações dadas nas orientações da disciplina de Projeto Integrado Controle de Fundações, foi estabelecida a escolha do endereço localizado na cidade de São Paulo para estudo das características geológico geotécnicas. Para esse estudo o grupo escolheu um endereço localizado na Rua Aloísio Magalhães, localizado no Bairro Anhanguera distrito de Perus na Zona Norte de São Paulo. A seguir localização visualizada em Google Maps. Figura 1: Localização do endereço Endereço Fonte: Google Maps. Localização do bairro Anhanguera. Figura 2: Localização ampliada do endereço Endereço Fonte: Google Maps. Localização ampliada da Rua Aloísio Magalhães. 8 1.1 Características geológico geotécnicas do endereço Para o estudo geológico e geotécnico do endereço escolhido, foram extraídas algumas informações da Carta Geotécnica do município de São Paulo como é possível ver a segui: Figura 3: Carta Geotécnica do endereço em estudo Endereço Fonte: PMSP (SEMPLA/SAR/SEHAB/SVP) E IPT-1992 MAPEAMENTO DIGITAL. ENDEREÇO PARA ESTUDO GEOLOGICO E GEOTÉCNICO. 9 Figura 4: Legenda de classes geotécnica Fonte: PMSP (SEMPLA/SAR/SEHAB/SVP) E IPT-1992 MAPEAMENTO DIGITAL. De acordo com a carta geológica do Município de São Paulo a classe em estudo no endereço escolhido é (af Básicas e Ultrabásicas) que são geralmente maciços de solos e rochas com textura argilosa podendo ocorrer porções laterizadas (endurecida, de coloração avermelhada). Apresentam boas características geotécnicas, desde que livres de concreções e torrões, quando os solos podem ser bem compactados. Baixa suscetibilidade à erosão. 1.2 Elaboração do perfil geológico De acordo com o solo 3 sorteado pela professora orientadora contendo as informações das duas cartas de sondagem fornecidas, foi elaborado o perfil geotécnico. A seguir as cartas fornecidas: 10 Figura 5: Carta de sondagem -01 Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 11 Figura 6: Carta de sondagem -02 Fonte: Material de Apoio,UNINOVE 12 Em virtude dos dados informados nas duas cartas de sondagens e tendo como referência a ABNT NBR 13441 Rochas e solos simbologia, realizou-se a elaboração do perfil geotécnico como é possível ver a seguir: Figura 7: Perfil Geotécnico Fonte: Autor; Escala: 1/200 13 2. Pesquisa sobre o método executivo de fundação 2.1 Escolha da Fundação Fundações são as responsáveis por suportar a carga exercida pelo empreendimento e transmiti-las ao solo, se tornando uma das fases mais importantes da construção, pois se ela for mal executada ou mal planejada poderá comprometer toda a estrutura do empreendimento Para a escolha da fundação do nosso projeto, sorteado previamente pelo orientador (projeto 3 e sobrado B), é necessário que enfoquemos nossa atenção a certos critérios: Características do solo (concedidas ao grupo através das cartas de sondagem) Elementos da fundação Saber quais serão os esforços exercidos sobre a edificação (o qual desconhecemos no momento) Sendo estabelecida previamente, a fundação será do tipo direta / rasa por meio de sapatas. As sapatas se caracterizam por terem capacidade de carga média ou baixa, por isso, são mais utilizados em terrenos que possuem solo firme com alta resistência. Elas trabalham com compressão simples e à flexão, devido a isso precisam de material resistente à tração (armadura) Em si, são construídas com bases quadradas, retangulares ou trapezoidais. A sapata é construída para que a maior parte da carga seja suportada pela armadura da sapata e não pelo concreto. Atualmente são quatro tipos de sapatas usadas para fundação: Sapata isolada Sapata corrida Sapata associada Sapata alavancada 14 2.2 Método de execução da sapata isolada 1. Executar a abertura da vala através de escavação manual ou mecânica: • A vala deve ter profundidade conforme o relatório de sondagem e não deve ser superior a 2 metros (o aterro presente no relatório de sondagem tem a altura exata de 2 metros). A largura varia conforme o tamanho da base da sapata, sendo sempre maior o buraco da vala; De acordo com a NBR 6122:2019 – Projeto e execuções de fundações, no segmento 7.7.1 define: 7.7.1 Dimensão mínima “Em planta, as sapatas isoladas ou os blocos não podem ter dimensões inferiores a 60 cm.” 2. Esgotamento da água se for necessário; 3. Verificação se o solo previsto para a cora de apoio é compatível com a capacidade de carga do projeto; 4. Compactar a camada do solo resistente, apoiando o fundo: • O fundo do solo deve ser compactado, para uniformizar o fundo da vala. 5. Executar um lastro de concreto magro: • 5 a 10 cm de espessura; • O lastro de concreto vai sobre o fundo da vala e deve ter espessura de no mínimo 5 cm, com traço de 1:3:6 ou 1:4:8 (cimento, areia grossa e pedra 2 e 3); • Precisa ser vibrado e curado; • Tem a finalidade de diminuir a pressão de contato, por isso sua largura é maior que a da estrutura da fundação; • Uniformiza e limpa o piso sobre o qual será levantada a sapata. 6. Posicionamento e confecção das formas de acordo com a marcação executada no gabarito de locação: • Devem ser feitas de acordo o projeto; 15 • Posicionamento feito pela marcação executada no gabarito; • Fazer amarração das fôrmas, para evitar que abram; NBR 6122:2019 – Projeto e execução de fundações, segmento 7.7.2: 7.7.2 Profundidade mínima “Nas divisas com terrenos vizinhos, salvo quando a fundação for assente sobre rocha, a profundidade de apoio não pode ser inferior a 1,5 m. Em casos de obras cujas sapatas ou blocos tenham, em sua maioria, dimensões inferiores a 1,0 m, essa profundidade mínima pode ser reduzida.” 7. Colocação da armadura; 8. Posicionamento do pilar e da armadura do mesmo em relação à caixa com as armações; 9. Colocação das guias de arame para acompanhamento da declividade das superfícies do concreto (trapézio); 10. Concretagem: • A base deve ser vibrada normalmente, mas a parte de concreto inclinada deve ter vibração manual, sem o uso do vibrador; 11. Retirada da fôrma e reaterro. Apesar da sapata ser uma fundação segura a ser usada, outro tipo de fundação pode ser ponderada, o Radier. Ela é uma fundação também rasa e consiste numa plataforma que cobre toda a área a ser construída, é construído por meio de concreto armado para obras de pequeno porte. Mas o principal motivo de escolha do Radier deve-se pois o mesmo é recomendado para ser utilizado em terrenos argilosos e diminui ao máximo, os recalques diferenciais. O solo presente nos dois primeiros metros de sondagem é a argila arenosa mole (aterro), de cor marrom escura, observando que podem ocorrer recalques na estrutura pelo fator de se tratar de uma argila arenosa onde a areia caracteriza-se por movimentar-se facilmente e ser altamente permeável (causando riscos de recalque na chuva quando o peso específico do solo sofre saturação). NBR 6122:2019 – Projeto e execução de fundações 16 7.7.1 Dimensão mínima Em planta, as sapatas isoladas ou os blocos não podem ter dimensões inferiores a 60 cm. 7.7.2 Profundidade mínima Nas divisas com terrenos vizinhos, salvo quando a fundação for assente sobre rocha, a profundidade de apoio não pode ser inferior a 1,5 m. Em casos de obras cujas sapatas ou blocos tenham, em sua maioria, dimensões inferiores a 1,0 m, essa profundidade mínima pode ser reduzida. A cota de apoio de uma fundação deve ser tal que assegure que a capacidade de suporte do solo de apoio não seja influenciada pelas variações sazonais de clima ou por alterações de umidade. 2.3 Fundação rasa (direta ou superficial) – Procedimentos executivos A.1 Objetivo Este anexo estabelece os procedimentos executivos para: a) Complementar a Seção 7; b) Detalhar as diretrizes construtivas. A.2 Escavação das cavas Para escavação em solo, caso se utilizem equipamentos mecânicos, a profundidade de escavação com esses equipamentos deve ser paralisada a no mínimo 30 cm acima da cota de assentamento prevista, sendo a parcela final removida manualmente. Para escavação em rocha quando forem empregados marteletes, rompedores ou até mesmo explosivos, deverão ser removidos eventuais blocos soltos. A.3 Preparação para a concretagem Antes da concretagem, o solo ou rocha de apoio das sapatas, isento de material solto, deve ser vistoriado por profissional habilitado, que confirma in loco a capacidade de 17 suporte do material. Esta inspeção pode ser feita com penetrômetro de barra manual ou outros ensaios expeditos de campo. Caso haja necessidade de aprofundar a cava da sapata, a diferença entre cota de assentamento prevista e cota “de obra” pode ser eliminada com preenchimento de concreto não estrutural (consumo mínimo de cimento de 150 kg/m³) até a cota prevista. Alternativamente pode-se aumentar o comprimento do pilar, desde que seja feita consulta prévia ao projetista estrutural, que indica as eventuais medidas adicionais que devem ser adotadas no que se refere à estrutura. No caso de preenchimento com concreto, ele deve ocupar todo o fundo da cava e não só a área de projeção da sapata, devendo obrigatoriamente ser efetuado antes da concretagem da sapata. O fundo da cava deve ser regularizado com lastro de concreto não estrutural, em espessura mínima de 5 cm. A superfície final deve resultar plana e horizontal. Para sapatas assentes em rochas há necessidade de camada de regularização com espessura necessária para garantir uma superfície final plana e horizontal. A.4 Concretagem da sapata Os procedimentos de concretagem devem obedecer às especificações do projeto estrutural. A.5 Reaterro Após cura da sapata, deve ser procedido o reaterro compactado da cava. 18 3. Determinação da capacidade de cargae Tensão Admissível Para elaboração dessa etapa serão necessários os cálculos de tensão admissível para o solo trabalhado, suportados nos dados fornecidos no roteiro geral e nos conhecimentos adquiridos, especialmente associados aos métodos teóricos para cálculo de capacidade de carga (Terzaghi). 3.1 Parâmetros para determinação da capacidade de carga e Tensão Admissível De acordo com o solo nº 3 sorteado pela professora orientadora, contendo as informações das duas cartas de sondagem fornecidas, foi possível selecionar o solo a ser estudado. Considerando para realização da sapata a cota de implantação da sapata -2,5m, é possível observar que o solo que se encontra nessa profundidade é o Silte Argiloso Médio Cinza Claro, (Solo Saprolítico). A seguir as cartas fornecidas: 19 Figura 8: Carta de sondagem 01 Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 20 Figura 9: Carta de sondagem 02 Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 21 3.2 Parâmetros de solos para determinação de Capacidade de Carga Tabela 01: Parâmetros de solos para determinação de Capacidade de Carga Fonte: Material de apoio da disciplina Projeto Integrado Controle de fundações Solo Peso Específico γ (kN / m³) Coesão (kN / m²) Ângulo de Atrito Interno Ф Argila arenosa mole marrom escura 15 140 15º Silte argiloso médio cinza claro 17 120 10º Silte arenoso medianamente compacto cinza claro 18 50 30º Silte arenoso compacto variegado roxo 20 70 35º Silte arenoso compacto variegado róseo claro e roxo 20 80 25º Argila de cor bege alaranjada avermelhada, muito mole, com areia de média à grossa 13 150 0 Areia fina, de cor bege claro rosado de fofa à medianamente compacta, micácea, com areia dispersa e presença de caulin 19 0 30º Areia fina, de cor bege rosado de pouco compacta à compacta, micácea, com areia grossa dispersa 19 0 35º Argila Arenosa dura, variegada branca e rosa 12 60 20º 22 Tendo em vista o tipo de solo em estudo, os valores de Capacidade de Carga são: Peso específico γ= 17(KN/m²) Coesão C= 120(KN / m²) Ângulo de atrito interno Ф= 10º Em sequência, foi verificado o tipo de ruptura para esses solos conforme segue demonstrado no gráfico abaixo: Figura 10: Tipos de ruptura Fonte: Material de Apoio, UNINOVE Com os valores de Capacidade de Carga pode-se encontrar os Fatores de Carga: 23 Tabela 02: Fatores de Carga: Fonte: Material de apoio, UNINOVE Em função do ângulo de atrito e o tipo de ruptura obteve-se os valores a seguir: Nc= 9,60 Nq= 2,69 Nγ= 1,25 Tabela 03: Fatores de forma Fonte: Material de apoio, UNINOVE Para a realização desse projeto serão utilizadas formas de fundação de sapata retangular e quadrada. 24 3.3 Encontrar o menor lado (B) da sapata Nessa etapa do cálculo, a dimensão B (menor lado da sapata) será sugerida de acordo com os Registros dos Alunos (RA’S ou RA) dos componentes. Tabela 04: Dimensão inicial do menor lado da sapata em (m). Fonte: Material de apoio da disciplina Projeto Integrado Controle de fundações Tabela 05: nome e Ra’s dos componentes Fonte: Autor Em função do último digito da soma dos RAs dos membros do grupo Lado B da Sapata (m) RA = 1 ou 2 1,5 m RA = 3 ou 4 2,0 m RA = 5 ou 6 2,25m RA = 7 ou 8 2,5 m RA = 9 ou 0 3,0 m Nome RA Final Daniel Gualberto Souza RA: 2218107514 4 Ed Carlos da Silva RA: 2218107047 7 Mauricio Elizeu RA: 2218103701 1 Lincoln Lívio L. Martins RA: 2218108026 6 Edilson Josué RA 2218108752 2 Ygor Almeida RA: 2218105865 5 Washington Costa RA: 2216109758 8 Breno Silva Campo RA: 2220114226 6 Soma total dos finais 39 25 Utilizando o último dígito da soma dos últimos dígitos dos RA’s, temos então o número 9. Contudo pode-se usar para o menor lado B da sapata o valor de 3,0m. Figura 11: Sapatas a serem utilizadas Fonte: Material de apoio, UNINOVE 3.4 Determinação da capacidade de carga Depois de encontrar os valores já pode-se iniciar o cálculo para determinar a Capacidade de Carga para o solo da carta de sondagem através do método teórico de Terzaghi: qu= COESÃO+ SOBRECARGA + ATRITO De acordo com o tipo de fundação do edifício em estudo, serão utilizadas sapata retangulares e quadradas. Por isso deve-se fazer esse procedimento duas vezes. Na primeira vez para sapatas retangulares e na segunda para sapatas quadradas. 3.5 Capacidade de carga para sapata retangular Dados de capacidade de carga: Peso especifico γ= 17(KN/m²) Coesão C= 120(KN / m²) Ângulo de atrito interno Ф= 10º 26 Fatores de carga: Nc= 9,60 Nq= 2,69 Nγ= 1,25 Fatores de forma: Sc= 1,1 Sq= 0,9 Sγ= 1,0 Tensão Efetiva na Cota de assentamento: q = h * γ q = 2,5 * 17 q = 42,5 KN/m² 3.6 Calcular a Capacidade de Carga qu = 120 * 9,60 * 1,1 + 42,5* 2,69 * 1 + 0,5 * 17 * 3 * 1,25 * 0,9 qu = 1267,2+ 114,32 + 28,68 qu = 1410,20 kN / m² ou 1410,20 KPa/m² = 1,41 Mpa 27 3.7 Determinação da Tensão Admissível Calcular a Tensão Admissível: Lembrando que Fator de Segurança (FS) para sapatas é de 3, então temos que a tensão admissível ou de projeto é dada por: σadm = qu / 3 σadm = 1,41/3 σadm = 0,47 Mpa 3.8 Determinação da altura do Bulbo de Tensões Para sapatas quadradas adotaremos α = 2,0 e para sapatas retangulares α = 3,0 Neste caso a sapata será retangular então temos: Z = α * B Z = 3 * 3 Z= h = 9m 28 Figura 12 :Bulbo de tensões da sapata retangular Fonte: Elaboração acadêmica 3.9 Capacidade de carga para sapata quadrada Dados de capacidade de carga: Peso especifico γ= 17(KN/m²) Coesão C= 120(KN / m²) Ângulo de atrito interno Ф= 10º Fatores de carga: Nc= 9,60 Nq= 2,69 Nγ= 1,25 29 Fatores de forma Sc= 1,3 Sq= 1,0 Sγ= 0,8 Tensão Efetiva na Cota de assentamento: q = h * γ q = 3 * 17 q = 42,5 KN/m² 3.10 Calcular a Capacidade de Carga qu = 120 * 9,60 * 1,3 + 42,5* 2,69 * 1 + 0,5 * 17 * 3 * 1,25* 0,8 qu = 1497,6 + 114,35 + 25,5 qu = 1637,42 kN / m² ou 1637,42 KPa/m² = 1,63 MPa 3.11 Determinação da tensão Admissível Calcular a Tensão Admissível: Lembrando que FS para sapatas é de 3, então temos que a tensão admissível ou de projeto é dada por: σadm = qu / 3 σadm = 1,63/3 σadm = 0,54 Mpa 30 3.12 Determinação da altura do Bulbo de Tensões Para sapatas quadradas adotaremos α = 2,0 e para sapatas retangulares α = 3,0 Neste caso a sapata será quadrada então temos: Z = α * B Z = 2 * 3 Z= h = 6m Figura 13: Bulbo de Tensões da sapata quadrada Fonte: Elaboração acadêmica 31 4. Dimensionamento da Fundação Rasa do Tipo Sapata Para elaboração dessa etapa serão necessários os cálculos de área de influência para verificação da carga de cada um dos pilares apoiados sobre as sapatas a serem dimensionadas. Lembrando que a tensão admissível do solo foi determinada no capítulo 3 do roteiro do Projeto Integrado. Tendo como tensão admissível um valor de 0,47 MPa ou 0,0047 tf/cm² para sapatas retangulares e 0,54 MPa ou 0,0054 tf/cm² para sapatas com base quadrada. Passo a Passo: 1. Determinar a área de influência: Para planta recebida o grupo deverá indicar as áreas de influência para cada pilar. 2. Determinar a carga por pilar. 3. Dimensionar a área da sapata. 4. Determinar a dimensão do menor lado da sapata “B”. 5. Determinar a dimensão do maior lado da sapata “A”. 6. Verificar e corrigir a área. 7. Determinar as dimensões dos balanços “Ca e Cb”;8. Determinar a altura total da sapata “h”; 9. Determinar a altura do alinhamento vertical da sapata “h0”; 10. Determinar o ângulo de inclinação da altura da sapata; 11. Verificação da tangente do ângulo beta; 32 4.1 Cálculo da Área de Influência Para cada pilar deverá ser determinada a área de influência. CRITÉRIOS DE PROJETO As cargas de projeto utilizadas para as edificações foram: Carga do Telhado: 600kgf/m²; Carga da Impermeabilização: 200kgf/m²; Carga do Primeiro Piso (Peso próprio, laje, viga, pilares e carga acidental = 1200 kgf/m². Carga total= 2000kgf/m². Figura 14: Planta do primeiro pavimento Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 33 Figura 15: Planta do térreo Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 34 4.1.1 Determinar a área de influência Para planta recebida o grupo deverá indicar as áreas de influência para cada pilar. Setorizar a planta, dividindo-a em áreas menores. Figura 16: Área de influência do térreo Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 35 Figura 17: Área de influência do primeiro pavimento Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 36 4.2 Determinação da carga por pilar. As cargas de projeto utilizadas para as edificações foram: Carga do Telhado: 600kg/m²; Carga da Impermeabilização: 200kgf/m²; Carga do Primeiro Piso (Peso próprio, laje, viga, pilares e carga acidental: 1200 kg/m². Admitiremos: - As paredes externas laterais recebem as cargas dos telhados, forros e peso próprio das paredes, ou seja, o edifício será estruturado de forma que a laje de concreto se apoiará sobre as vigas, estas sobre pilares que descarregarão as cargas nas fundações. - As paredes internas só recebem o seu peso próprio e apoiam nas vigas baldrames, que por sua vez apoiam diretamente no solo. Levando em consideração a carga total 2tf/m² para pilares externos e 1,4tf/m² para pilares internos. Considerando a área de influência de cada pilar temos então as cargas dos pilares descrita na tabela a seguir: Tabela 06: Carga dos Pilares PILAR Área (m²) carga total(t/m²) Carga por pilar P1 3 2 6 P2 2,81 2 5,62 P3 5,5 2 11 P4 8 2 16 P5 3,43 2 6,86 P6 2,23 2 4,46 P7 5,17 1,4 7,87 P8 8,92 1,4 12,48 P9 3,35 1,4 4,69 P10 3,01 2 6,02 P11 4,43 2 8,86 P12 5,19 1,4 7,26 P13 1,95 2 3,9 P14 6,25 2 12,5 P15 13,61 1,4 19,05 P16 6,4 2 12,8 P17 3,76 2 7,52 P18 10,16 2 20,32 P19 6,76 2 13,52 Fonte: Autor 37 4.3 Dimensionar a área da sapata. Nesta etapa será calculada a área de cada sapata, que será determinada pela equação: Onde: Ng: Carga do pilar 1,05: coeficiente de majoramento σadm: tensão admissível para o solo, calculada na etapa 3. P1 Ssap= , . , , Ssap= 1166,67 cm² P2 Ssap= , . , , Ssap= 1092,78 cm² P3 Ssap= , . , , Ssap= 2138,89 cm² P4 Ssap= , . , , Ssap= 3111,11 cm² P5 Ssap= , . , , Ssap= 1333,89 cm² P6 Ssap= , . , , Ssap= 867,22 cm² P7 Ssap= , . , , Ssap= 1411,67 cm² P8 Ssap= , . , , Ssap= 2426,67 cm² P9 Ssap= , . , , Ssap= 911,94 cm² 38 P10 Ssap= , . , , Ssap= 1170,55 cm² P11 Ssap= , . , , Ssap= 1979,36 cm² P12 Ssap= , . , , Ssap= 1621,91 cm² P13 Ssap= , . , , Ssap= 871,27 cm² P14 Ssap= , . , , Ssap= 2792,55 cm² P15 Ssap= , . , , Ssap= 4255,85 cm² P16 Ssap= , . , , Ssap= 2859,57 cm² P17 Ssap= , . , , Ssap= 1680 cm² P18 Ssap= , . , , Ssap= 4539,57 cm² P19 Ssap= , . , , Ssap= 3020,42 cm² 39 4.4 Determinar a dimensão do menor lado da sapata “B”. Nesta etapa será calculada o menor lado “B” de todas as sapatas. Sendo que existem dois tipos de pilares: Sendo eles 15x15 e 15x30. B= . (bp – ap) + . (bp – ap)² + Ssap ap = (maior lado do pilar) e bp = (menor lado do pilar) Substituindo temos: P1 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 1166,67 B= 35 ou 60cm P2 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 1092,78 B= 34 ou 60cm P3 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 2138,89 B= 47 ou 60cm P4 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 3111,11 B= 56 ou 60cm P5 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 1333,89 B= 37 ou 60cm P6 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 867,22 B= 30 ou 60cm P7 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 1411,67 B= 38 ou 60cm P8 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 2426,67 B= 50 ou 60cm P9 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 911,94 B= 31 ou 60cm P10 B= . (15 – 15) + √ . (15 – 15)² + 1170,55 B= 35 ou 60cm 40 P11 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 1979,36 B= 38 ou 60cm P12 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 1621,91 B= 34 ou 60cm P13 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 871,27 B= 23 ou 60cm P14 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 2792,55 B= 46 ou 60cm P15 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 4255,85 B= 59 ou 60cm P16 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 2859,57 B= 47 ou 60cm P17 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 1680,00 B= 35 ou 60cm P18 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 4539,57 B= 61 ou 65cm P19 B= . (15 – 30) + √ . (15 – 30)² + 3020,42 B= 48 ou 60cm 4.5 Determinar a dimensão do maior lado da sapata “A”. Nesta etapa será dimensionada o maior lado de todas as sapatas considerando o dimensionamento econômico. A – B = ap – bp Onde: ap = (maior lado do pilar) e bp = (menor lado do pilar) 41 Substituindo temos: P1 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P2 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P3 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P4 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P5 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P6 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P7 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P8 A – 65= 15 – 15 A= 65 cm P9 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P10 A – 60= 15 – 15 A= 60 cm P11 A – 60= 30 – 15 A=75 cm P12 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm P13 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm P14 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm P15 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm 42 P16 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm P17 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm P18 A – 65= 30 - 15 A= 80 cm P19 A – 60= 30 - 15 A= 75 cm 4.6 Verificar e corrigir a área. Tabela 07: Determinação da área das sapatas Verificação a correção da área PILAR Lado A (cm) Lado B (cm) Ssap (lado A x B) P1 60 60 3600 P2 60 60 3600 P3 60 60 3600 P4 60 60 3600 P5 60 60 3600 P6 60 60 3600 P7 60 60 3600 P8 60 60 3600 P9 60 60 3600 P10 60 60 3600 P11 75 60 4500 P12 75 60 4500 P13 75 60 4500 P14 75 60 4500 P15 75 60 4500 P16 75 60 4500 P17 75 60 4500 P18 80 65 5200 P19 75 60 4500 Fonte: Autor 43 4.7 Determinar as dimensões dos balanços “Ca e Cb”; C= P1 C= C= 22,5 ou 25cm P2 C= C= 22,5 ou 25cm P3 C= C= 22,5 ou 25cm P4 C= C= 22,5 ou 25cm P5 C= C= 22,5 ou 25cm P6 C= C= 22,5 ou 25cm P7 C= C= 22,5 ou 25cm P8 C= C= 22,5 ou 25cm P9 C= C= 22,5 ou 25cm P10 C= C= 22,5 ou 25cm P11 C= C= 22,5 ou 25cm 44 P12 C= C= 22,5 ou 25cm P13 C= C= 22,5 ou 25cm P14 C= C= 22,5 ou 25cm P15 C= C= 22,5 ou 25cm P16 C= C= 22,5 ou 25cm P17 C= C= 22,5 ou 25cm P18 C= C= 25 cm P19 C= C= 22,5 ou 25cm45 4.8 Determinar a altura total da sapata A altura da sapata é de 2,5m (condição inicial do projeto). Faremos a verificação de h na condição de ser uma sapata rígida: 𝒉≥ Substituindo temos: P1 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P2 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P3 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P4 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P5 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P6 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P7 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P8 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P9 𝒉≥ 𝒉≥ 15 cm P10 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm 46 P11 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P12 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P13 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P14 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P15 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P16 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P17 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm P18 𝒉≥ 𝒉≥ 16,66 ou 20cm P19 𝒉≥ 𝒉≥ 15cm 4.9 Determinar a altura do alinhamento vertical h0: 𝒉𝟎≥ Utilizando 2,5m como cota de assentamento da sapata, temos o cálculo a seguir: 𝒉𝟎≥ , h0 = 83,3cm ou 85cm 47 4.10 Determinar o ângulo de inclinação da altura da sapata: 𝒕𝒈𝜶= Substituindo temos: 𝒕𝒈𝜶= , , , 𝒕𝒈𝜶= 𝟔,𝟔 𝜶= 81,38º ou 90º 4.11 Verificação da tangente do ângulo beta Como o valor de 𝜶 foi muito alto, é ideal verificar a condição de não ser uma sapata e sim um bloco de fundação. Figura 1: Sapata Retangular vista tgẞ=h/c tgẞ= , . tgẞ= 10 Como a tgẞ > 1,5 então todas as sapatas são consideradas blocos de fundação. 48 Tabela 08: Tabela de Valores PILAR σadm CARGA TOTAL Tipo de Sapata* DIMENSÕES DA SAPATA (calculada) DIMENSÕES DA SAPATA (adotada) PILAR a0 (m) b0 (m) (tf/m²) (tf) - a (m) b (m) a (m) b (m) P1 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,35 0,6 0,6 P2 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,34 0,6 0,6 P3 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,47 0,6 0,6 P4 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,56 0,6 0,6 P5 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,37 0,6 0,6 P6 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,3 0,6 0,6 P7 15 15 0,0054 1,4 Quadrada 0,6 0,4 0,6 0,6 P8 15 15 0,0054 1,4 Quadrada 0,6 0,5 0,6 0,6 P9 15 15 0,0054 1,4 Quadrada 0,6 0,31 0,6 0,6 P10 15 15 0,0054 2 Quadrada 0,6 0,35 0,6 0,6 P11 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,38 0,75 0,6 P12 30 15 0,0047 1,4 Retangular 0,75 0,34 0,75 0,6 P13 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,23 0,75 0,6 P14 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,46 0,75 0,6 P15 30 15 0,0047 1,4 Retangular 0,75 0,59 0,75 0,6 P16 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,47 0,75 0,6 P17 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,35 0,75 0,6 P18 30 15 0,0047 2 Retangular 0,8 0,62 0,8 0,65 P19 30 15 0,0047 2 Retangular 0,75 0,48 0,75 0,6 Fonte: Material de Apoio, UNINOVE 49 CONCLUSÃO No descrito trabalho, trouxe-se de forma específica, um modelo de fundação rasa que sem dúvida é muito utilizado em obras nacionais e regulamentado em normas. Contudo para esse projeto realizou-se pesquisas muito relevantes sobre a disciplina de Projeto Integrado e Controle de Fundações. Como é possível perceber com clareza, na primeira etapa, a escolha da característica geológica e geotécnica da cidade de São Paulo é muito complexa, sendo escolhida um tipo de rocha Básica e Ultrabásica, que por sinal é bem competente em relação as duas cartas de sondagens sorteadas pela professora orientadora, com os NSPT com valores considerados em relação a cota de assentamento, definida como 2,5 metros. Na segunda etapa, ao realizar a pesquisa e fazer uma sugestão do tipo de fundação a ser utilizada, foi-se possível adquirir conhecimento, pra relacionar dados técnicos, que por sua vez pode ser retirado em campo, e fazer uma análise de maneira racional ao processo mais adequado a obra. Para a terceira etapa, usa-se cálculos precisos para encontrar a capacidade de carga e tensão admissível, sendo então importante defini-la, para posteriormente, ser utilizada para questões de dimensionamento da fundação. Em relação a quarta etapa, nela se baseou e se concretizou toda a pesquisa, que com a utilização de dados de etapas anteriores e seguindo o roteiro, utilizando o tipo de empreendimento, foi possível calcular a área de influência, encontrar a carga por pilar e por fim, encontrar as dimensões das sapatas ou melhor dizendo, “blocos de fundações”. Em virtude de tudo o que foi mencionado, é possível concluir que, com os estudos realizados na área da Engenharia Civil, e segundo todos os critérios, provavelmente o profissional, irá ter sucesso ao executar uma obra seguindo passo a passo. Contudo, esse projeto foi muito importante para os conhecimentos de todos os integrantes do grupo, sendo fundamental para o estudo primordial de eventuais construções futuras a serem desenvolvidas ou acompanhadas pelos futuros profissionais. 50 BIBLIOGRAFIA https://www.escolaengenharia.com.br/radier/ https://ceramicamonaco.com.br/blog/tipos-de-fundacoes/ http://44arquitetura.com.br/2018/05/tipos-de-solo-construcao/ https://portalvirtuhab.paginas.ufsc.br/sapatas/ http://dados.prefeitura.sp.gov.br/pt_PT/dataset/carta-geotecnica/ ABNT NBR 6122:2019 – Projeto e execução de fundações ABNT NBR 13441- Solos e Rochas Simbologia ABNT NBR 6484 Solo- Sondagens de Simples Reconhecimentos com SPT PMSP (SEMPLA/SAR/SEHAB/SVP) e IPT-1992 Mapeamento digital Orientações Gerais da Disciplina Projeto Integrado Controle de Fundações Material de apoio da disciplina Projeto Integrado controle de Fundações Aulas ministrada pela professora orientadora ABNT NBR 6122/2019 Projeto e execução de fundações
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