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Sejam bem-vindos! ENGENHARIA CIVIL Fundações Alan de Paula Almeida E-mail_alan.almeida@fmu.br Engenheiro Civil Pós Graduação lato sensu em Engenharia de Segurança do Trabalho Pós Graduação lato sensu em Engenharia Ambiental e saneamento básico Pós Graduação Stricto sensu em Matemática (Mestrado) FUNDAÇÕES Nossa EMENTA Estuda as fundações e suas generalidades. Trata da investigação do subsolo e sondagem para fundações e estruturas. Apresenta critérios de seleção, escolha do tipo de fundação e aspectos construtivos. Detalha fundações rasas e profundas, procedimentos de projeto e capacidade de carga. Elabora projeto de fundações, com dimensionamento geométrico dos seus elementos. Destaca aspectos normativos. Competênc ias que vamos DESENVOLVER ▪ ENGENHARIA CIVIL CRIAÇÃO DE SOLUÇÕES - Conceber, criar e desenvolver sistemas, produtos, processos e serviços na área da construção civil, aplicando conhecimentos científicos, tecnológicos e instrumentais às práticas de Engenharia Civil, visando inovar e atender as demandas da sociedade. DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS - Conceber, projetar, planejar, desenvolver e avaliar projetos na área da construção civil, considerando a viabilidade técnica, cultural, econômica, social e ambiental. PRODUÇÃO TÉCNICA E ESPECIALIZADA - Elaborar documentos, estudos preliminares, normas, procedimentos e especificações técnicas na área de construção civil. Competênc ias que vamos DESENVOLVER ▪ CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE OBRAS - Planejar, orçar e executar projetos e obras de edifícios, considerando a viabilidade técnica, cultural, econômica, social e ambiental. EXECUÇÃO DE DESENHO TÉCNICO - Executar desenho técnico. FISCALIZAÇÃO DE OBRAS DE EDIFÍCIOS - Fiscalizar e acompanhar o desenvolvimento de obras de edifícios. PROJETOS EM CONCRETO ARMADO - Projetar estruturas em concreto armado. Sistema de Avaliações N2 PESO 6 A2 AVALIAÇÃO(ÕES) A SER(EM) DEFINIDA(S) DE ACORDO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA DISCIPLINA (9,0 pontos) APS – ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA (1,0 ponto)N1 PESO 4 A1 AVALIAÇÃO(ÕES) A SER(EM) DEFINIDA(S) DE ACORDO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA DISCIPLINA 0 → 10 SUB SUB – AVALIAÇÃO SUBSTITUTIVA (APENAS SE O ALUNO NÃO REALIZAR A A2 OU NÃO ALCANÇAR A MÉDIA 6,0 NA DISCIPLINA. SUBSTITUI A NOTA DA A2 APENAS QUANDO A NOTA DA SUB FOR SUPERIOR) 0 → 10 Ou + CÁLCULO MÉDIA FINAL (MF) (N1*0,4) + (N2*0,6) D I S C I P L I N A S TEÓRICAS e TEÓRICO-PRÁTICAS M O D A L I D A D E PRESENCIAL D I S C I P L I N A S PROJETOS e PRÁTICAS M O D A L I D A D E PRESENCIAL N1 PESO 4 A1 – AVALIAÇÃO(ÕES) A SER(EM) DEFINIDA(S) DE ACORDO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 0 → 10 N2 PESO 6 CÁLCULO MÉDIA FINAL (MF) (N1*0,4) + (N2*0,6) A2 – AVALIAÇÃO(ÕES) A SER(EM) DEFINIDA(S) DE ACORDO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 0 → 10 NÃO HAVERÁ SUB – AVALIAÇÃO SUBSTITUTIVA Nossa Biblioteca... Nossa Biblioteca... Nossas avaliações... ATIVIDADE PRATICA SUPERVISIONADA (APS) APS SEMANA DE AULA SEMANA DE AULA C r o n o g r a m a - A d e f i n i r APS 1 • Desenvolver o projeto de fundações para obra de pequeno porte (sapatas) • Elaborar planta de detalhamento dos elementos de fundação empregando software de desenho adequado • Estimar o custo da obra projetada • Elaborar memorial descritivo da obra APS 2 • Identificar as características de solos colapsíveis • Avaliar técnicas para reconhecimento de solos colapsíveis em campo • Avaliar as fundações em solos colapsíveis Nossas AVALIAÇÕES Descrição Datas N1 A1 Verificar no cronograma da disciplina.N2 APS Atividade Prática Supervisionada A2 Datas IMPORTANTES N1 04/05/21 N2 15/06/21 INTRODUÇÃO A FUNDAÇÃO Aula 1 Introdução a fundações 1) Definindo fundação; 2) Tipos de fundações – classificação; 3) Elementos necessários ao projeto de fundações. INTRODUÇÃO A FUNDAÇÃO Aula 1 Introdução a fundações 1) Definindo fundação; 2) Tipos de fundações – classificação; 3) Elementos necessários ao projeto de fundações. INTRODUÇÃO A FUNDAÇÃO Aula 1 Introdução a fundações Diversas são as formas para a obtenção da tensão admissível de solos para fins de projeto de fundações. Além das metodologias teóricas e semi-empíricas disponíveis na literatura, pode-se empregar o procedimento de ensaio de placa proposto pela NBR 6489 – Prova de carga direta sobre terreno de fundação. Os resultados do procedimento proposto pela NBR 6489 resultam em uma curva carga-recalque a partir da qual pode ser estabelecida a tensão admissível do solo. 1. Definindo fundação; Aula 1 Introdução a fundações PARA INÍCIO DE QUALQUER PLANEJAMENTO E PROJETO ESTRUTURAL RESIDENCIAL E PREDIAL, UM DOS PONTOS BÁSICOS, É FAZER A VERIFICAÇÃO DO TERRENO, DE MODO GLOBAL ISTO É: 1- A POSIÇÃO NORTE-SUL ( INSOLAÇÃO ); 2- PLANTA TOPOGRÁFICA PLANIALTIMÉTRICA; 3- TIPO DE SOLO ( SONDAGEM ); Aula 1 Introdução a fundações • Trincas, rachaduras, recalques, comprometimento parcial ou total da obra, retrabalho e recuperação da estrutura. São problemas que poderiam ser evitados. • A ausência ou incorreta execução de sondagem para investigação do subsolo do terreno é o primeiro passo para transformar seu empreendimento num problema. Mas afinal para que serve uma sondagem Aula 1 Introdução a fundações • Uma sondagem é uma investigação do subsolo, que busca avaliar as condições do terreno onde será erguida a construção. É através do relatório da sondagem que o engenheiro irá determinar o tipo de fundação a ser adotada. 1. Fundações; Aula 1 Introdução a fundações Segundo a norma NBR-15.492, existem números mínimos de ensaios de sondagem a serem realizados de acordo com a área do terreno, então atente- se: um único ensaio é raramente um parâmetro seguro •de 200m² até 1200m² — uma sondagem para cada 200m²; •de 1200m² até 2400m² — uma sondagem para cada 400m² que exceder de 1200m²; •acima de 2400m² — fixado de acordo com o plano de construção. http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=145 Aula 1 Introdução a fundações • Método de penetração com circulação de água ou SPT (Standard PenetrationTest) Aula 1 Introdução a fundações Devem conter: planta de situação dos furos; perfil de cada sondagem com as cotas de onde foram retiradas as amostras; classificação das diversas camadas e os ensaios que as permitiram classificar; níveis do terreno; níveis dos diversos lençóis de água; Pressões dos lençóis de água; resistência à penetração do barrilete amostrador. Aula 1 Introdução a fundações • Relatório de sondagem Aula 1 Introdução a fundações • As sondagens são a única maneira do engenheiro calcular as fundações; • Não arrisque sua obra (seu investimento) com suposições; • Não existe solo bom. Existe solo prospectado e analisado; • Engenharia se faz com procedimentos, não com suposições. CONCLUSÃO Aula 1 Introdução a fundações Aula 1 Introdução a fundações 1. PEQUENAS EDIFICAÇÕES: -Fundações simples diretas 2. MÉDIAS E GRANDES EDIFICAÇÕES: -Fundações armadas e estruturadas conforme o tipo de solo e carga e sobrecarga solicitante da construção. 3. CONSTRUÇÕES ESPECIAIS: -Fundações de Pontes, estradas, portos fluviais, aeroportos e construções históricas (recuperação e restauração). Definindo tipo de fundação 1. Definindo fundação; Aula 1 Introdução a fundações Fundações são elementos que têm por finalidade transmitir as cargas da superestrutura para as camadas resistentes do solo sem provocar ruptura do terreno de fundação. Podem também serem chamados de alicerce e subleito é o terreno de fundação do pavimento. Aula 1 Introdução a fundações FUNDAÇÕES O QUE SÃO ? QUAL SUA IMPORTÂNCIA ESTRUTURAL ? QUAL O CUSTO ? 1) Riscos; 2) Incertezas. 1. Definindo fundação; Aula 1 Introdução a fundações O projetista quando se faz o projeto ele nãotem controle sobre a execução, geralmente só vai na obra quando tem que fazer alguma alteração no projeto, então ele sempre colocará uma margem de segurança ou optar por uma solução menos econômica, porém menos vulnerável, a uma execução mal cuidada? Como pode o projetista se proteger, se não tem controle sobre a execução e nem mesmo é informado de modificações introduzidas pelos executores? 2. TIPOS DE FUNDAÇÃO; Aula 1 Introdução a fundações Quanto a transmissão das cargas: Diretas e Indiretas. Diretas: Transmitem a carga diretamente pela base por compressão; Ex: Sapata com colunas prontas Ex: Tubulão a céu aberto 2. TIPOS DE FUNDAÇÃO; Tubulão em água 2. TIPOS DE FUNDAÇÃO; Aula 1 Introdução a fundações Indiretas: Transmitem a carga por atrito lateral e pela base por compressão; Ex: Hélice continua 2.1 Classificação; Aula 1 Introdução a fundações Quanto a profundidade da cota de apoio: ● Rasas ou superficial: até 3m e < 2B; ● Profundas. 2.1 Classificação; Aula 1 Introdução a fundações 2.2 Fundações diretas rasas; Aula 1 Introdução a fundações BLOCO “Elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.” (definições da ABNT NBR 6122:2010) 2.2 Fundações diretas rasas; Aula 1 Introdução a fundações Sapata “É a parte mais larga e inferior de um alicerce. De acordo com a NBR 6122/2010, é definida como “elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim”. 2.2 Fundações diretas rasas; Aula 1 Introdução a fundações Radiers Elemento de fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos (por exemplo: tanques, depósitos, silos, etc.). 2.2 Fundações diretas profundas; ; Aula 1 Introdução a fundações Tubulões o tubulão a céu aberto pode ser limitado em função do lençol freático, caso não seja possível esgotar a água; o tubulão a ar comprimido é limitado em 34 metros abaixo no nível de lençol freático, por questão da compressão e os riscos que ela proporciona. 2.3 Fundações indiretas; Aula 1 Introdução a fundações “Elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja necessidade de pessoas. Os materiais empregados podem ser: madeira, aço, concreto pré- moldado, concreto moldado in loco ou pela combinação dos anteriores.” (definições da ABNT NBR 6122:2010) 2.4 Fundações mistas; Aula 1 Introdução a fundações Existem fundações que combinam soluções de fundação superficial e profunda. 3. Elementos necessários ao projeto de fundações; Aula 1 Introdução a fundações 1. Coleta de dados; 2. Avaliação dos dados disponibilizados; 3. Dimensionamento; 4. Detalhamento; 5. Memorial de cálculo; 6. Revisões; 7. Suporte técnico para a obra. Um prédio residencial teve a estrutura comprometida após a ruptura de algumas colunas de sustentação, no fim da tarde deste sábado (1º), no Bairro Maraponga, em Fortaleza. Com o afundamento dos pilotis, como são conhecidos os pilares, o prédio ficou inclinado e teve as paredes rachadas, correndo risco de desabar a qualquer momento. Não houve feridos. https://www.youtube.com/watch?v=Ibz2vd8jwLw Aula 1 Introdução a fundações Um prédio residencial teve a estrutura comprometida após a ruptura de algumas colunas de sustentação, no fim da tarde deste sábado (1º), no Bairro Maraponga, em Fortaleza. Com o afundamento dos pilotis, como são conhecidos os pilares, o prédio ficou inclinado e teve as paredes rachadas, correndo risco de desabar a qualquer momento. Não houve feridos. https://www.youtube.com/watch?v=Ibz2vd8jwLw Aula 1 Introdução a fundações Ponte mais alta do mundo https://www.youtube.com/watch?v=-GFYFyE1ajg Aula 1 Introdução a fundações Aula 1 Introdução a fundações 3. Exercícios; Aula 1 Introdução a fundações 1. O que é fundação? 2. Como classificar as fundações? 3. Cite dois tipos de fundações rasas e suas características. 4. Quais aspectos são relevantes na hora da decisão do projeto de fundação? 5. O que difere um tubulão de uma fundação tipo sapata ou estaca? 3. Referencias bibliográficas; Aula 1 Introdução a fundações 1)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. 2)ABEF/ABMS (1996) Fundações - Teoria e Prática. São Paulo: Pini, 1998. 751 p. 3)VELLOSO, D. & LOPES, F. R. Fundações. São Paulo: Oficina de textos, 2010. 568 p. Próxima aula vamos falar sobre investigação do subsolo Aula 1 Introdução a fundações O aprendemos na aula de hoje Aula 1 Introdução a fundações ❑ Interpretar parâmetros geotécnicos que influenciam nos projetos de fundações; ❑ Avaliar a capacidade de carga de elementos de fundação direta. Sejam bem-vindos! ENGENHARIA CIVIL Fundações Alan de Paula Almeida E-mail_alan.almeida@fmu.br Engenheiro Civil Pós Graduação lato sensu em Engenharia de Segurança do Trabalho Pós Graduação lato sensu em Engenharia Ambiental e saneamento básico Pós Graduação Stricto sensu em Matemática (Mestrado) FUNDAÇÕES Nossa EMENTA Estuda as fundações e suas generalidades. Trata da investigação do subsolo e sondagem para fundações e estruturas. Apresenta critérios de seleção, escolha do tipo de fundação e aspectos construtivos. Detalha fundações rasas e profundas, procedimentos de projeto e capacidade de carga. Elabora projeto de fundações, com dimensionamento geométrico dos seus elementos. Destaca aspectos normativos. UNIVERSIDADE FEDERALDOS VALES DO JEQUITINHONHAE MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA ENGENHARIA CIVIL Prof. Alan de Paula FUNDAÇÕES AULA 02: INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO Prof. Alan de Paula ala.almeida@fmu.br A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o PROGRAMAÇÃO DAAULA 1) Processo de investigação – sondagens; 2) Métodos de investigação do subsolo: Poços e trincheiras Sondagens a trado SPT e SPT-T Sondagens rotativas e mistas, CPT Ensaio de palheta – vane test, Ensaio dilatométrico DMT Ensaio pressiométrico PMT. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO “Investigação do material abaixo da superfície terrestre ao longo de uma determinada profundidade (profundidade de estudo).” Esta profundidade é função do tipo de estudo realizado: 1. Jazidas para rodovias: 0,20 a 1,20 metros. 2. Fundações para edifícios: 10 a 30 metros. 3. Exploração de petróleo: pode ser mais de 1000 metros. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Objetivos da sondagem: ● Necessidade do conhecimento adequado do solo; ● Descrição, classificação e origem dos elementos geológicos (cor, textura, processo formador); ● Estratigrafia e distribuição geológico-geotécnica das camadas; ● Estimativa da espessura das camadas de solo e/ou rochas; ● Saber resistência da camada investigada; ● Posição do nível d’água; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Objetivos da sondagem: ● Identificação e classificação do solo – coleta de amostras ou outro processo in situ; ● Avaliação das propriedades de engenharia – ensaios de laboratório ou de campo (mais comuns). A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Tipos de sondagem: Geofísicas: não há necessidade de perfuração do maciço explorado. ● Métodos sísmicos e métodos elétricos ● Usado para prospecções a grandes profundidades. ● Ex: detector de materiais enterrados (metais). A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Tipos de sondagem: Mecânicas:há perfuração do maciço explorado. ● Usados em geral para pequenas profundidades – Até 100 m. ● São chamadas sondagens sub-superficiais. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Tipos de sondagem: 1. Escavação de poços de exploração; 2.Escavação de trincheiras (muito usada para prospecção de jazidas); 3. Sondagens a trado; 4. Sondagens a percussão (muito usada para fundações); 5. Sondagem rotativa (para maciços muitos resistentes); 6. Sondagem rotativa = Percussão + Rotativa. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 1.O PROCESSO DE INVESTIGAÇÃO Informações requeridas de um programa de prospecção: 1.Área, profundidade e espessura de cada camada de solo identificado 2. Compacidade das areias e consistência das argilas 3. Profundidade do NA e ocorrência de artesianismo 4.Coleta de amostras indeformadas para quantificar compressibilidade; permeabilidade e resistência 5.Profundidade do topo da rocha ou de camada impenetrável à ferramenta de percussão ou ao avanço por lavagem (sondagem de simples reconhecimento). A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 2.PROGRAMAÇÃO DE SONDAGENS Quantidade de furos: Até 200 m² → 2 furos 200 m² a 400 m² → 3 furos 1200 m² a 2400 m² → 1 furo para cada 400 m² excedidos de 1200 Acima de 2400 m² → plano particular da construção Estudos de viabilidade → mínimo de 3 sondagens e distância máxima de 100m ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 2.PROGRAMAÇÃO DE SONDAGENS Quantidade de furos: ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 2.PROGRAMAÇÃO DE SONDAGENS ● Até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais; ● Pontos de maior concentração de carga; ● Não executar pontos alinhados (planos de corte); ● Não executar apenas um furo (variação de resistência e tipo de solo em área pequenas é comum). ● Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a um nível de referência fixo e bem determinado de preferência único para toda a obra e fora do local desta, como, por exemplo, a guia de um passeio. ● Custo aproximado SPT: 35 a 80 reais por metro. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO A) Processos indiretos Resistividade elétrica e sísmica de refração. B) Processos diretos: ● Inspeção in situ → trincheiras, poços; ● Amostragem indeformada → coleta manual, amostradores de parede fina. ● Amostragem deformada → escavação manual, trado, amostradores de parede grossa. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.1POÇOS E TRINCHEIRAS “Escavações feitas no solo com a finalidade de retirada de amostras e inspeção direta do terreno ao longo da profundidade de estudo.” ● Poço: Seções circulares, menores (o mínimo para permitir o aces o do operário) e profundidade maior que a trincheira; ● Trincheira: Seção retangular, mais conhecida como vala. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.1POÇOS E TRINCHEIRAS ● Permitem a observação da estratificação das camadas do solo; ● Permitem a tomada de amostras indeformadas para caracterização do solo e determinação dos parâmetrosde resistência; ● Escavações manuais geralmente não escoradas ● Até o encontro do nível d'água ou onde for estável. NBR 9604:2015 – Abertura de poço e trincheira de inspeção em solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas — Procedimento A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.1POÇOS E TRINCHEIRAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.1POÇOS E TRINCHEIRAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.1POÇOS E TRINCHEIRAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.2 SONDAGEMA TRADO “Sondagem a trado é um método de investigação de solos que utiliza como instrumento o trado: um tipo de amostrado de solo constituído por lâminas cortantes, que podem ser espiraladas ou convexas. Tem por finalidade a coleta de amostras deformadas, determinação da profundidade do nível d'água e identificação dos horizontes do terreno.” A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.2 SONDAGEMA TRADO A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.2 SONDAGEMA TRADO ● Perfurações executadas com trados manuais; ● Rápida e baratas; ● Não exige equipamentos e mão de obra especializada; ● Profundidade limitada à profundidade do nível d'água; ● Permite a retirada de amostras deformadas; NBR 9603:2015 – Sondagem a trado – Procedimento A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.2 SONDAGEMA TRADO ● Obtêm-se somente informações sobre o tipo do material atravessado, não podendo visualizá-lo como no caso da trincheira; ● Coloca-se no chão (coberto com uma lona) o material retirado dos furos de acordo com a profundidade que ele se encontrava. NBR 9603:2015 – Sondagem a trado – Procedimento A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT “Sondagem a percussão é um método de investigação de solo cujo avanço da perfuração por meio de trado ou de lavagem, sendo utilizada a cravação de um amostrador para a medida de índices de resistência à penetração, obtenção de amostras, determinação do nível d'água e execução de vários ensaios in situ. É possível, ainda, no final do ensaio à penetração, medir o torque para ruptura da amostra.” A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT “N: abreviatura do índice de resistência à penetração do SPT, cuja determinação se dá pelo número de golpes correspondente à cravação de 30 cm do amostrador padrão, após a cravação dos 15 cm.” ABNT NBR 6484:2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimentos com SPT - Método de ensaio A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Objetivos: 1.Determinar tipos de solo em suas respectivas profundidades de ocorrência; 2. Índice de resistência à penetração (N) a cada metro; 3. Posição do nível d’água. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Vantagens: ● Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água; ● O furo pode ser revestido se se apresentar instável; ● Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais resistentes; ● Mede a resistência a penetração do solo; ● Baixo custo e fácil execução; ● Pode ser realizado em locais de difícil acesso. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Desvantagens: ● Não ultrapassam matacões e blocos de rocha; ● Podem ser detidas por pedregulhos ou solos muito compactos; ● Obtenção de amostras deformadas. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Marcar os pontos; ● Montar na posição da perfuração um cavalete de quatro pernas, chamado de tripé; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Perfurar com auxílio de um trado cavadeira até um metro de profundidade; ● Recolher e acondicionar uma amostrar representativa de solo - amostra zero; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Apoiar o amostrador acoplado na haste do tripé no fundo do furo aberto, apoiar o martelo sem bater e anotar a penetração; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Erguer o martelo de 65kg com auxílio das cordas e roldanas até a altura de 75cme deixar cair em queda livre; ● Repetir até a penetração dos 45 cm do amostrador padrão; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Contar o número de quedas do martelo necessário para cravação de cada segmento de 15 cm do total de 45 cm; ● Recolher e acondicionar a amostrar contida no amostrador; A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Repetir o procedimento com perfuração a trado helicoidal ou perfuração com auxílio de circulação de água; ● Atingindo o segundo metro, repetir o processo que continua até atingir um solo muito resistente ou a profundidade estabelecida pelo cliente. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Roteiro de execução: ● Se encontrar o nível d'água a sondagem é realizada com a utilização do processo de perfuração por circulação d’água. ● A água é injetada na haste que leva na extremidade o trépano que possui orifícios laterias e injeta água no solo. A pressão da água e movimentos de rotação e percussão imprimidos fazem com que o trépano rompa a estrutura do solo. ● O solo misturado a água volta a superfície e é despejado na caixa d'água. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT PORQUE DESPREZAR OS PRIMEIROS 15 cm? A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Avanço do furo: 1. Com trado-concha até o 1º metro; 2.Com trado helicoidal do 2º metro até: O nível d’água; Avanço do trado for inferior à 50mm após 10min; Solo não aderente ao trado. 3.Com trépano com circulação de água quando não for possível o uso do trado helicoidal. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Registro do número de golpes: Como geralmente não ocorre penetração exata de 45cm: 1. É registrada a penetração imediatamente superior a 15cm; 2. Conta-se o número de golpes adicionais para 30cm; 3.Em seguida, conta-se o adicional para o amostrador atingir 45cm. Exemplo de Registro: 14/18 – 12/12 – 15/15. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Casos especiais: 1/47, 1/50 → Quando para o 1º golpe do martelo a penetração for superior a 45cm; 0/23. 0/51 → Se ao apoiar o martelo houver penetração (zero golpes); 15/7 → Se a penetração for incompleta. 0/65, 2/40 → Quando exceder significativamente os 45cm ou quando não for possível distinguir claramente os três intervalos de 15cm. 0/65, 1/33, 1/20 → Penetração com poucos golpes ultrapassa 45cm. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Cravação interrompida antes dos 45 cm (penetração incompleta): Em qualquer dos 3 segmentos de 15 cm, o número de golpes ultrapassar 30: 12/16, 30/11 Um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda a cravação: 14/15 – 21/15 – 15/7; Não se observar o avanço do amostrador durante a aplicação de 5 golpes sucessivos do martelo (seguir o processo com método de lavagem): 10/0 A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Critérios para paralisação da sondagem: Se em 3 m sucessivos for necessários 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador; Se em 4 m sucessivos for necessários 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador; Se em 5 m sucessivos for necessários 50 golpes para penetração dos 45 cm iniciais do amostrador. Justificativa geotécnica ou solicitação do cliente. Quando os avanços da perfuração, por circulação de água forem inferiores a 50mm após 10 minutos. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT Cálculo da profundidade: ● Até a profundidade onde o acréscimo de tensão no solo, fruto das cargas estruturais, for menor do que 10% da tensão geostática efetiva (usar ábaco da NBR 8036/83); ● Profundidade mínima (Azeredo, 1977. O edifício até sua cobertura): ƒD ≥ 1,5.B (se B ≤ 25m); ƒD ≥ B (se B > 25m). onde B é a menor dimensão da área construída. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT O boletim de sondagem: ● Cota da boca do furo: nem sempre é a cota de implantação da obra; ● Coordenadas do furo; ● Nível d'água; ● Nome do técnico; ● Dados do equipamento; ● Data e hora do início do furo; ● Data e hora do fim do furo. 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.3SPT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.4SPT-T ● A medida do torque é efetuada ao término de cada ensaio de perfuração SPT. ● Acopla-se o torquímetro e inicia-se o movimento da rotação da haste. ● O instrumento de leitura é observado e anota o máximo valor lido. Ìndice de torque: É a relação existente entre o valor do torque, medido em Kgf x m, pelo valor N do SPT (T/N) → Novas correlações A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.4SPT-T A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS SOBRE O SPT 1)A respeito das sondagensà percusão (SPT), é cor eto dizer que: a)NSPT é igual à soma do número de golpes neces ários para penetrar os 30 cm finais no proces o de cravação, a cada metro investigado. b)apesar de ser um excelente ensaio para inspeção geotécnica dos solos, com fins de aplicação em fundações, o ensaio SPT não atraves a solos compactos e duros. c) este ensaio é realizado com uma sonda rotativa. d) o ensaio (SPT) é realizado a cada 3 metros de sondagem. e) as amostras de solo analisadas são indeformadas. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS SOBRE O SPT 2)Com relação ao Método de Sondagem SPT (StandardPenetration Test), é incorreto afirmar que: a)o ensaio SPT constitui-se em uma medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento b)a perfuração é obtida por tradagem e circulação de água, utilizandose um trépano de lavagem como fer amenta de escavação. c)amostras de solo são coletadas a cada metro de profundidade por meio de um amostrador padrão. d)o procedimento de ensaio consiste na cravação de um amostrador, usando a queda de um peso, normalmente um bloco de aço, de 75 kg, caindo a uma altura de 65 centímetros. e)os índices de resistências à cravação do amostrador permitem avaliar a compacidade e/ou consistência do solo ao longo da perfuração. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS SOBRE O SPT 3)Sobre o Ensaio de Penetração Padrão (SPT - Standard Penetration Test), durante a prospecção do subsolo, é correto afirmar: a)A perfuração do terreno é sempre iniciada com a técnica denominada percussão e lavagem, permitindo, desta forma, a coleta de amostras de metro em metro e sua devida identificação visual e táctil. b)Quando o solo é muito fraco, de forma que a aplicação do primeiro golpe do martelo leve a uma penetração superior a 45 cm, o resultado da cravação deve ser expresso pela relação deste golpe com a respectiva penetração. c)A perfuração do terreno com trado não é recomendada, mesmo acima do nível d'água, pois o uso do trado, tanto cavadeira como helicoidal, impede a coleta de amostras indeformadas para a identificação visual e táctil. d)Em função da resistência à penetração, o estado do solo é classificado pela compacidade, quando o solo for argila ou silte argiloso ou pela consistência, quando o solo for areia ou silte arenoso. e)Quando não ocorre penetração total do amostrador, registra-se o SPT em forma de fração, por exemplo, 30/15, indicando que para os primeiros 30 cm penetrados foram necessários apenas 15 golpes.A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS SOBRE O SPT 4)Sobre o Ensaio de Penetração Padrão (SPT- Standard Penetration Test), durante a prospecção do subsolo, é correto afirmar: a)Na amostragem, são anotados os números de golpes do martelo de peso 75 kg necessários para cravar cada trecho de 15 cm do amostrador. A resistência à penetração é definida como sendo o número de golpes necessários para cravar 30 cm iniciais do amostrador. b)Quando não ocorre penetração total do amostrador, registra-se o SPT em forma de fração, por exemplo, 35/12, indicando que para 35 cm de penetração foram realizados 12 golpes. c)A perfuração por lavagem é mais rápida do que pelo trado, entretanto, ela só pode ser utilizada abaixo do nível d’água, uma vez que, acima alteraria o teor de umidade do solo, assim como, as condições de amostragem. d)A cravação do barrilete amostrador será interrompida quando se obtiver penetração inferior a 15 cm após quinze golpes consecutivos, não se computando os cinco primeiros golpes do teste, ou quando o número de golpes ultrapassar 45 em um mesmoensaio. e)Mesmo em sondagens realizadas com proximidade em planta, como por exemplo, a cada 10 metros, não é permitido o traçado de seções, entre materiais semelhantes do subsolo, supondo camadas contínuas. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.5 SONDAGENSROTATIVAS “Sondagem rotativa é um método de investigação que consiste no uso de um conjunto motomecanizado à perfuração de maciços rochosos e obtenção de amostras de materiais rochosos com formato cilíndrico, chamadas e testemunho.” ● Uso de conjunto motomecanizado: penetração e rotação; ● Obtenção de amostras de materiais rochosos; ● Barrilete com ponta cortante; ● Amostra → testemunho. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.5 SONDAGENSROTATIVAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.5 SONDAGENSROTATIVAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.5 SONDAGENSROTATIVAS A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.6 SONDAGENSMISTAS “Sondagem mista é um método de investigação que conjuga a sondagem a percussão para o trecho em solo e a sondagem rotativa para o trecho em rocha.” Sondagem mista: percussão + rotativa A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST “O ensaio consiste basicamente na 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.” ● Dados fornecidos: resistência de ponta, atrito lateral e poro pressão; ● Ábacos → A razão entre o atrito lateral e a resistência de ponta pode ser usada para determinar o tipo de solo atravessado; ● Associado a investigação para melhor caracterização do solo atravessado. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST Método de execução: ● Consiste na cravação estática lenta de um cone mecânico ou elétrico que armazena em um computador os dados a cada 2 cm. ● O cone alocado nesta bomba hidráulica é penetrado no terreno a uma velocidade de 2 cm por segundo. ● O próprio equipamento, por ser hidráulico, crava o cone no terreno e funciona como uma prensa. ● Após cravado ele adquire os dados de forma automática e o próprio sistema captura os índices e faz o registro contínuo dos mesmos ao longo da profundidade. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST Método de execução: ● O equipamento do cone apresenta um conjunto de células de carga junto à ponta cônica, que permite a medida da resistência de ponta (qc), uma luva de atrito para determinação do atrito lateral do solo e transdutores de pressão capazes de medir a poro pressão do solo. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST Método de execução: A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST Método de execução: ● Preparação do cone; ● Cravação com sistema hidráulico; ● Penetração a 2,0 cm/s; ● Registros contínuos (a cada 2cm); ● Aquisição automática dos dados. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST Vantagens: ● Cravação quase estática; ● Precisão – Confiabilidade do resultado; ● Medição da poro pressão; ● Rapidez de execução e agilidade dos resultados. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7ENSAIO DE CONE– CPT– CONE PENETRATION TEST Desvantagens: ● Falta de experiência dos profissionais. ● Geralmente, é necessário que o terreno tenha condições de acessibilidade para receber o equipamento que pode estar montado sobre um caminhão. Dentro da equipe que acompanha esse procedimento é necessário que haja algum engenheiro geotécnico A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.7 ENSAIO DE CONE – CPT – CONE PENETRATION TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.8ENSAIO DE PALHETA– VANE TEST “O ensaio de palheta é tradicionalmente empregado na determinação da resistência ao cisalhamento não drenado, das argilas moles.” A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.8 ENSAIO DE PALHETA – VANE TEST A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.8ENSAIO DE PALHETA– VANE TEST Consiste na rotação a uma velocidade de rotação patrão de uma palheta cruciforme em profundidades pré-definidas. A medida do torque T versus a rotação permite a determinação da resistência não drenada do solo. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.8ENSAIO DE PALHETA– VANE TEST Vantagens ● Equipamento simples; ● Repitibilidade; ● Interpretação; ● Medida de uma grandeza física. Desvantagens ● Extremamente lento; ● A resistência não-drenada é um tópico complexo. Recomenda-se também ensaios de laboratório. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.9ENSAIO DILATOMÉTRICO - DMT Estimativa do módulo de elasticidade das camadas de solo prospectadas. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.9ENSAIO DILATOMÉTRICO - DMT O teste consiste na cravação de ponteira metálica, com interrupções desta cravação a cada 20 cm. Nestas interrupções, é introduzido gás nitrogênio que expande a membrana metálica da ponteira contra o terreno. Dessa expansão, registram-se em manômetro de precisão duas leituras: a primeira quando a dilatação da membrana “vence” o esforço de compressão do terreno, e a segunda quando esta deforma o solo de 1,1mm. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.10ENSAIO PRESSIOMÉTRICO - PMT Estimativa do módulo de elasticidade das camadas de solo prospectadas. Consiste na inserção em um pré- furo de sonda pressiométrica e deformação radial de membrana por meio de inserção de gás nitrogênio. As medidas de deformação são através do painel de controle, que mede variações de pressões e volumes ocorridos com a deformação do solo. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o 3.10 ENSAIO PRESSIOMÉTRICO - PMT A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o RESUMINDO... A u l a 2I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o RESUMINDO... A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o RESUMINDO... A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS 5) Durante os estudos geotécnicos do solo de uma região em que será realizada uma ter aplanagem, foram realizados os seguintes testes: • sondagem à percusão • ensaio de palheta (Vane test); • ensaio de Piezocone. Julgue o item subsecutivo, com base nas informações apresentadas acima. 1.No ensaio de Piezocone, podem ser medidos três dados do solo: resistência de ponta, resistência ao atrito lateral e pressões neutras. 2.A sondagem à percussão, por meio de corelação, permite medir as mesmas propriedades do solo determinadas pelos ensaios de palheta e Piezocone. 3.O ensaio de palheta é empregado para determinar o grau de compacidade de solos arenosos. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o EXERCÍCIOS 6)O ensaio que consiste na expansão de uma sonda ou célula cilíndrica, normalmente de borracha, instalada em um furo executado no terreno, é: a) de cone; b) presiométrico; c) de palheta; d) de dilatômetro; e) SPT. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. 2)ABEF/ABMS (1996) Fundações - Teoria e Prática. São Paulo: Pini, 1998. 751 p. 3)VEL OSO, D. & LOPES, F. R. Fundações. São Paulo: Oficina de textos, 2010. 568 p. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o O que aprendemos na aula de hoje 1)Interpretar parâmetros geotécnicos que influenciam nos projetos de fundações; 2) Analisar os principais métodos de investigação do subsolo; 3) Avaliar os resultados do ensaio de sondagem SPT e a correlação destes com parâmetros de projeto de fundações. A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o Sejam bem-vindos! ENGENHARIA CIVIL Fundações Alan de Paula Almeida E-mail_alan.almeida@fmu.br FUNDAÇÕES UNIVERSIDADE FEDERALDOS VALES DO JEQUITINHONHAE MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA ENGENHARIA CIVIL Prof. Alan de Paula FUNDAÇÕES AULA 04: FUNDAÇÕES DIRETAS • Definição e classificação; • Métodos executivos. Prof. Alan de Paula ala.almeida@fmu.br A u l a 2 I n v e s t i g a ç ã o d o s u b s o l o F u n d a ç ã o d i r e t a Toda e qualquer construção seja de pequeno, médio ou de grande porte, requerem estruturas de apoio o que denominamos de ¨ FUNDAÇÃO ¨ As Fundações tem a função de Transmitir o peso da estrutura à superfície do terreno. • Segurança contra a ruptura das peças estruturais (vigas, pilares, lajes). • Segurança contra ruptura do terreno. • Há a necessidade do conhecimento da resistência do terreno. R= P / S FUNDAÇÕES DIRETAS F u n d a ç ã o d i r e t a FUNDAÇÕES DIRETAS Porque enterrar as fundações ⚫Evitar o escorregamento lateral ⚫ Eliminar ou remover a camada superficial do terreno. (baixa resistência) ? F u n d a ç ã o d i r e t a FUNDAÇÕES DIRETAS Leito de Fundação Superfície do terreno sobre o qual o peso da estrutura superior se assenta; Região do terreno onde se encontra > dificuldade de aprofundamento no solo; Volume constante - deformação plástica; (argiloso) Volume variável – adensamento (arenoso). F u n d a ç ã o d i r e t a FUNDAÇÕES DIRETAS Recalque Caracterizado pelo aumento rápido das deformações Capacidade de Carga • = resistência do solo, kg/cm2 •P = carga que atua sobre o solo, kg •S = área sobre a qual atua a carga. = P / S Pressão F u n d a ç ã o d i r e t a Por meio de teorias da mecânica do solo; Por meio de provas de cargas sobre placas; Por meios Empíricos. Determinação da Pressão Admissível F u n d a ç ã o d i r e t a Princípio: A percussão de um volume que cai de uma certa altura, repetidas vezes sobre o mesmo ponto do terreno, provocará um adensamento no mesmo. R = P [(n.h) + (n+1)] S e 2 O coeficiente de segurança é de 90%. Método da Percussão F u n d a ç ã o d i r e t a n = número de quedas (10) h = altura de queda e = espessura que aprofundou o terreno. F u n d a ç ã o d i r e t a Exemplo 1. Ao se fazer um estudo da resistência de um solo pelo Método da Percussão, foram encontrados os seguintes dados: peso do maço: 100kg; Altura da queda (h): 1,5m; Espessura de aprofundamento (e): 20cm; Nº de quedas (n): 10; Sessão da superfície inferior: 400cm2; Calcule a resistência deste solo. F u n d a ç ã o d i r e t a Exemplo 1. Ao se fazer um estudo da resistência de um solo pelo Método da Percussão, foram encontrados os seguintes dados: peso do maço: 100kg; Altura da queda (h): 1,5m; Espessura de aprofundamento (e): 20cm; Nº de quedas (n): 10; Sessão da superfície inferior: 400cm2; Calcule a resistência deste solo. ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R F u n d a ç ã o d i r e t a Exemplo 1 Solução ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R ( ) ( ) 2/012,2 2 110 20 15010 . 400 100 .10,0 cmkgR = + + + = F u n d a ç ã o d i r e t a Características Solo Pressão Kgf/cm2 Areias grossas Areias pedregulhosas Areias finas médias Bem graduado compacto Mal graduada, fofas Muito compactas Compactas Mediamente compactas 8 4 6 4 2 Argilas e solos argilosos Consistência dura Consistência rija Consistência média 4 2 1 Siltes, solos siltosos Muito compacto Compacto Mediamente compacto 4 2 1 Método Empírico: (não havendo dúvidas nas características dos solos) F u n d a ç ã o d i r e t a Danos Estruturais : são os danos causados à própria construção. Danos Arquitetônicos: são danos causados à estética da construção. Danos Funcionais: são danos causados à utilização da construção. EFEITOS DOS RECALQUES NAS ESTRUTURAS F u n d a ç ã o d i r e t a Trinca devido a situações de carregamento diferentes Trinca devido a fundações em diferentes níveis Trinca devido a recalques de aterros mal compactados F u n d a ç ã o d i r e t a Classificação: Fundação Direta Contínua Descontínua Usadas nas Construções Em geral F u n d a ç ã o d i r e t a CONCEITO Fundação é um elemento estrutural enterrado que transmite tensões ao subsolo (maciço de solo), provenientes da estrutura (superestrutura) construída, seja ela uma residência, um edifício (residencial ou comercial), um tanque, um silo, etc. F u n d a ç ã o d i r e t a CLASSIFICAÇÃO As fundações são classificadas, de acordo com seu funcionamento, em: • Fundações superficiais (ou rasas ou diretas); • Fundações profundas. F u n d a ç ã o d i r e t a FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS – CONCEITO E TIPOS Conceito As fundações superficiais (ou rasas ou diretas) são aquelas em que: A carga da estrutura é transmitida ao subsolo predominantemente por tensões distribuídas sob sua base. A profundidade de assentamento (D) é igual ou inferior ao dobro da menor dimensão da fundação em planta (B), ou seja: D ≤ 2B. Desta forma, a superfície de ruptura mobilizada atinge a superfície do terreno. F u n d a ç ã o d i r e t a Figura 1: Sapata F u n d a ç ã o d i r e t a TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS As fundações superficiais são subdivididas em três tipos básicos: sapatas, blocos e radier. F u n d a ç ã o d i r e t aSapatas São estruturas de concreto armado em que sua altura h é relativamente pequena em comparação com as dimensões da base (largura B e comprimento L). Desta forma, exigem armadura de aço para absorver tensões de tração. Com relação á sua rigidez, as sapatas são consideradas rígidas quando o deslocamento vertical (recalque) é constante para carga centrada e assim não necessitam de armadura transversal (estribos) para cisalhamento. Já as sapatas flexíveis são aquelas em que há variação do deslocamento vertical (recalque) para carga centrada e assim necessitam de armaduratransversal (estribos) para absorver o cisalhamento. Normalmente a sapata é considerada rígida quando sua altura h for maior ou igual a (L – L0)/4 e a (B – B0)/4, onde B0 e L0 são as dimensões da seção transversal do pilar (largura e altura). As sapatas podem ser classificadas, quanto à sua disposição em relação aos pilares, em: F u n d a ç ã o d i r e t a Sapatas Isoladas Quando a sapata suporta apenas um pilar. Figura 2: Sapata Isolada F u n d a ç ã o d i r e t a Sapatas associada Quando a sapata suporta dois ou mais pilares. Figura 3: Sapata associada F u n d a ç ã o d i r e t a Sapatas alavancada Quando a sapata necessita de uma viga-alavanca (ou viga de equilíbrio) para absorver excentricidades de carregamento, principalmente em pilares de divisa. Figura 4: Sapata alavancada F u n d a ç ã o d i r e t a Sapatas corrida Quando o comprimento da sapata é muito maior que sua largura, ou seja, L ≥ 5.B. Neste caso, a sapata corrida suporta normalmente uma parede estrutural ou vários pilares em linha. A sapata corrida também é chamada de viga de fundação. Figura 5: Sapata Corrida F u n d a ç ã o d i r e t a Blocos São elementos de grande rigidez, executados normalmente em concreto simples (não armado) ou em alvenaria ou em blocos de pedra. Possuem altura h maior que a das sapatas, em comparação com as dimensões da base (largura B e comprimento L), de modo que as tensões de tração sejam absorvidas pelo próprio material. Os alicerces, que são fundações corridas de alvenaria, usualmente empregados para suportar paredes de alvenaria, podem ser considerados como blocos. F u n d a ç ã o d i r e t a Blocos F u n d a ç ã o d i r e t a Radier O Radier é uma fundação única que suporta todos os pilares de uma edificação (residência ou edifício) ou suporta carregamentos distribuídos (tanques, silos, etc). No caso de edifícios, o radier é constituído por uma laje com vigas de rigidez ligando os pilares, para que não haja concentrações de tensões sob esses pilares, e com isso necessita de grandes volumes de concreto armado. Por esta razão, o radier é considerado uma fundação cara, estando em desuso atualmente, sendo substituído por fundações profundas (estacas ou tubulões). F u n d a ç ã o d i r e t a • São valas contínuas sob todo seguimento das paredes. • São utilizadas quando o leito de fundação se encontra até a profundidade de 1,5 m. • Em obras de 1 a 2 pavimentos, se o leito resistente for encontrado até uma profundidade de 0,5 m. Fundações Diretas Contínuas (FDC) Métodos executivo F u n d a ç ã o d i r e t a Métodos executivo SAPATA CORRIDA SUSTENTA A CARGA DE UMA PAREDE DISTRIBUÍDA LINEARMENTE. UTILIZADA COM SISTEMA ESTRUTURAL DE ALVENARIA ARMADA. F u n d a ç ã o d i r e t a ALICERCES – SAPATA CORRIDA Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das paredes. http://www.uepg.br/denge/aulas/fundacao/conteudo.htm#alicerces F u n d a ç ã o d i r e t a Fundações Diretas Contínuas em alvenaria F u n d a ç ã o d i r e t a Fundações Diretas Contínuas em concreto F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível Brocas Sapata Armada 0,10 3 O3/8’’ O 1/4’’ c/ 20 / Uso de Brocas O 20/ F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível As fundações diretas apresentam 2 tipos de sapatas isoladas: • Em alvenaria de tijolos maciços- Pequenas construções • Em blocos de concreto- Para maiores exigências Fundações Diretas Descontínuas (FDD) • São utilizadas quando o leito de fundação se encontra até a profundidade de 1,5 m. • É o caso de obras onde as cargas do telhado, laje e alvenaria são descarregados em vigas e estes em pilares. F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível TIPOS DE FUNDAÇÕES RASAS SAPATA ISOLADA QUANDO HÁ UMA SAPATA ÚNICA SOB PILAR, RECEBENDO A CARGA DIRETA E PONTUAL PELO PILAR SAPATA F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível TIPOS DE SAPATAS F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível Vala e armadura para Sapata F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível SAPATA ISOLADA – ( COM ARRANQUES ) F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível SOBRADOCASA TÉRREA F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível CAPACIDADE DE CARGA LINEAR (Quanto agüenta por metro linear) Sapata corrida em solo de Argila DURA [ 3 kgf / m2] Sapata corrida em Solo de Argila RIJA [ 2 kgf / m2] Baldrame com alvenaria de tijolo de barro maciço de 1 tijolo. 7.500 kgf / m 5.000 kgf / m Baldrame com alvenaria de tijolo de barro maciço de 1 e 1/2 tijolo. 11.250 kgf / m 7.500 kgf / m Baldrame com alvenaria de tijolo de barro maciço de 2 tijolos. 15.000 kgf / m 10.000 kgf / m PARA FUNDAÇÕES RASAS ( CASAS TÉRREAS ) F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível RADIER É UMA GRANDE LAJE, ONDE APOIAM SE OS PILARES E PAREDES DA EDIFICAÇÃO. É UMA FORMA DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS ISOLADAS, SE A ÁREA DAS SAPATAS EM PLANTA ULTRAPASSAR 60% DA ÁREA DA EDIFICAÇÃO, TORNA-SE MAIS ECONÔMICO EXECUTÁ-LAS DEVIDO A REDUÇÃO CONSIDERÁVEL DA EXECUÇÃO DE FORMAS. APLICÁVEL SOBRE SOLO INSTÁVEL OU SUJEITOS A RECALQUES F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível RECALQUES RECALQUE UNIFORME RADIER RECALQUE UNIFORME F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível RECALQUES ROMPIMENTO DO SOLO F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível BIBLIOGRAFIA HACHICH, W. C. et al: “Fundações – Teoria e Prática”, Ed. Pini, 2000 (2ª edição). F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível O que apreendemos na aula de hoje Analisar e classificar fundações diretas; Interpretar os métodos de execução de fundações diretas, e analisar problemas em má execução. Sejam bem-vindos! ENGENHARIA CIVIL Fundações Alan de Paula Almeida E-mail_alan.almeida@fmu.br FUNDAÇÕES UNIVERSIDADE FEDERALDOS VALES DO JEQUITINHONHAE MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA ENGENHARIA CIVIL Prof. Alan de Paula FUNDAÇÕES AULA 05: FUNDAÇÕES DIRETAS • Dimensionamento geométrico – Blocos e Sapatas. Prof. Alan de Paula ala.almeida@fmu.br A u l a 5 F u n d a ç ã o d i r e t a F u n d a ç ã o d i r e t a Considerações Gerais O dimensionamento das sapatas consiste basicamente na determinação de suas dimensões em planta (largura B e comprimento L) e da sua altura (h). É realizado em função da disposição dos pilares em planta, das cargas a serem transmitidas ao subsolo e da tensão admissível do solo (σadm). Os conceitos aqui expostos são válidos tanto para o dimensionamento de sapatas quanto o de blocos, em planta. A tensão admissível do solo (σadm) deve garantir a segurança do solo contra: Ruptura do subsolo, através da utilização de um fator de segurança (FS) adequado, ou seja: • σadm = σrup / FS Recalques excessivos (absolutos ou diferenciais) das fundações, que causariam danos à funcionalidade ou à estrutura da edificação. A determinação da tensão admissível (σadm) de um solo depende, entre outros fatores, do tipo de solo e do seu estado (consistência ou compacidade) e será vista posteriormente, em aula específica. DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a Verificação do Edifício como um Todo Antes da realização do dimensionamento propriamente dito das fundações superficiais por sapatas, devem ser feitas três verificações: Verificação da ordem de grandeza do carregamento – é feita calculando-se a tensão média na área projetada do edifício em planta (área de um radier hipotético), através da somatória das cargas de todos os pilares dividida pela área projetada do edifício em planta. Em edifícios normais de concreto armado (residenciais ou comerciais), essa tensão média deve resultar em (10,0 a 12,0 kPa) multiplicado pelo número de andaresdo edifício. DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a Verificação da viabilidade do emprego de fundações superficiais – para que o projeto de fundações seja econômico, deve-se ter que a relação entre a área total das sapatas seja igual ou inferior a (65 a 70)% da área projetada do edifício em planta (área de um radier hipotético), para evitar grandes associações de sapatas, com elevados volumes de concreto. Desta forma, procura-se evitar sapatas associadas de forma anti-econômica. Verificação se o centro de cargas do edifício (CCedif) coincide aproximadamente com o centro de gravidade (CGradier) da área projetada do edifício em planta (área de um radier hipotético) – para evitar que ocorram recalques diferenciais não uniformes, que possam resultar na numa inclinação um pouco acentuada do edifício, principalmente para edifícios altos e estreitos cuja relação altura/largura seja da ordem de 4 a 5. DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS NBR6122:2010 – Projeto e execução de fundações Pag. 22 – Dimensionamento geométrico ● Lastro: todas as partes da fundação em contato com o solo devem ser concretadas sobre um lastro de concreto não estrutural com no mínimo 5 cm de espessura; F u n d a ç ã o d i r e t a ● Carregamento excêntrico: o solo é um elemento que não resistente à tração; ● Área comprimida: deve ser no mínimo 2/3 da área total; ● Dimensões mínimas: 0,60 m; ● Profundidade mínima: 1,50 m, exceto para sapatas com dimensões inferiores a 1 metro, cuja profundidade pode ser reduzida; DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a NBR6122:2010 – Projeto e execução de fundações Pag. 20 e 21 - Considerações sobre as tensões admissíveis 1)Métodos teóricos 2)Métodos semi empíricos 3)Prova de carga sobre placa DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Primeiramente, devemos dimensionar a área da base: Adota-se um valor para os lados do bloco,levando-se em consideração a proporcionalidade com as dimensões do pilar. Depois, calcula-se a tensão admissível a tração do concreto: Escolhe-se o menor valor! F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Com os valores de σt e σs, entramos no ábaco para descobrir qual será o ângulo α de inclinação do elemento. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Sendo: a e b as dimensões da base do bloco; a0 e b0 as dimensões do pilar que se apoia nobloco. De acordo com a quantidade de escalonamentos (degraus) adotado, calcula-se a altura e largura de cada um. Com os dados da base e do pilar, pode-se calcular a altura h do bloco: Adota-se o maior valor! F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Exemplo: Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck 15 MPa, para suportar uma carga de 1 700 kN aplicada por um pilar de 35 x 60 cm e apoiado num solo com 0,5 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco. A. Dimensionamento da base B. Dimensionamento de Bloco F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO A. Dimensionamento da base A = P/tensão do solo = 1700/500 = 3,4m² B = 3,4 = 1,84 Pode se adotar para os lados 1,80 x 1,90 F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO B. Dimensionamento de Bloco Fck 15 ____ = ______ = 0,6 mpa 25 25 Se for maior que 0,8 se utiliza 0,8 Com tensão solo = 0,4 Tensão encontrado fck = 0,6 0,4/06 = 0,66 F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO B. Dimensionamento de Bloco a- 1,90 aº = 0,60 b – 1,80 bº = 0,35 Abaco = tensão 60º H> 1,90 – 0,60 / 2 * Tg 60º = 1,15 Adotado a altura do Bloco 1,25 m 1,80 – 0,35 /2 * Tg 60º = 1,25 F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Exemplo: Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck 20 MPa, para suportar uma carga de 1 900 kN aplicada por um pilar de 30 x 30 cm e apoiado num solo com 0,4 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco. σs = 500 (tensão do solo) A. Dimensionamento da base B. Dimensionamento de Bloco F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO A. Dimensionamento da base = 1900 500 = 3,8 Descobrimos a área mas são dois lados B² = 3,8 → B = 3,8 = 1,94 𝑚 Pode se adotar para os lados 1,90 x 2,00 m. 2,00 m 1,90 m F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO B. Dimensionamento de Bloco = 20 25 = 0,8 𝑀𝑝𝑎 σt 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝐴𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑣𝑒𝑙 à 𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 0,8 𝑀𝑝𝑎 tem eu ser menor ou igual 0,8 Mpa σ𝒔 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑎𝑝𝑜𝑖𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑏𝑙𝑜𝑐𝑜 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 σt 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠í𝑣𝑒𝑙 à 𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑛𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜= 0,4 0,8 = 0,5 Ábaco = 53º F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO B. Dimensionamento de Bloco a = 2,00 (maior medida encontrada ) a° = 0,30 ( maior medida do pilar ) b = 1,90 (menor medida encontrada) a° = 0,30 ( menor medida do pilar ) = 2,00 −0,30 2 * Tg 53° = 0,85 * tg 53° = 1,12 – considerar 1,15 m = 1,90 −0,30 2 * Tg 53° = 0,80 * tg 53° = 1,06 – considerar 1,10 m Adotar sempre a maior H = 1,15 m F u n d a ç ã o d i r e t a Dimensionamento geotécnico de sapatas: 1)Isoladas; 2)Associada; 3)De divisa 4)Corrida. DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA “Placa de concreto armado cuja dimensões em planta são da mesma ordem de grandeza.” ● Cargas concentradas; ● Pilares e reações das vigas baldrames; ● Nspt ≥ 8; ● Profundidade de 2 m. Porque limitar a profundidade em 2m? F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA “DIMENSÕES DETERMINADAS PELAS CARGAS APLICADAS E PELA RESISTÊNCIA DO SOLO” F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA Comportamento da sapata: modelo aproximado: Dividida em quatro triângulos independentes engastados no pilar e recebendo como carga a reação do solo. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA ● Inclinação → escorregamento do concreto ● Inclinação → 1:3 (vertical:horizontal) ● Espessura mínima → 10 cm F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA TENSÃO ADMISSÍVEL DO SOLO + CARGA NO PILAR ÁREA DA SAPATA E A ESPESSURA??? Pré dimensionamento de sapatas isoladas: h = 30% do maior lado da sapata mínimo de 10 cm. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA A área da base de um bloco de fundação ou de uma sapata, quando sujeita apenas a uma carga vertical, é calculada pela expressão: ● P = carga proveniente do pilar; ● pp = peso próprio do bloco ou da sapata; ● σs = tensão admissível do solo. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA Peso próprio → depende das dimensões; Dimensões → dependem do peso próprio; Método de tentativas → estimar peso próprio e dimensionar a sapata e verificar se o valor é menor ou igual ao estimado; Geralmente é pouco significativo → sua não utilização está dentro das imprecisões da estimativa do valor da σs → DESPREZAR! F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 –SAPATA ISOLADA DIRETRIZES PARAA ESCOLHA DAS DIMENSÕES a e b: ● Centro de gravidade da sapata → coincidir com o do pilar; ● Nenhuma dimensão menor que 60 cm; ● Relação entre os lados a e b menor ou igual a 2,5; ● Balanços em relação as faces do pilar iguais nas duas direções. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA CASOS GERAIS QUE PODEM ACONTECER: 1) Pilar quadrado ou circular; Exemplo 1: Dimensionar uma sapata para um pilar 40x40 cm e carga de 1700 kN, sendo a taxa admissível no solo igual a 0,40 MPa. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA Exemplo 1: Dimensionar uma sapata para um pilar 40x40 cm e carga de 1700 kN, sendo a taxa admissível no solo igual a 0,40 MPa. 1700 / 400 = 4,25 = 2,06 para 2,10 Tratando –se de um pilar de seção quadrada, a sapata mais econômica terá forma quadrada F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA CASOS GERAIS QUE PODEM ACONTECER: 2) Pilar retangular: Exemplo 2: Dimensionar uma sapata para um pilar 30x100cm e carga de 3000 kN, sendo a taxa admissível no solo igual a 0,30 MPa. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 1 – SAPATA ISOLADA Exemplo 2: Dimensionar uma sapata para um pilar 30x100cm e carga de 3000 kN, sendo a taxa admissível no solo igual a 0,30 MPa. a x b = 3000 / 300 = 10 m² ou 100.000 cm² a = 70 + b a = 355 cm a – b = aº - bº = 100 – 30 = 70 cm ( 70 + b ) * b = 100.000 b² + 70 b – 100 000 = 0 B = 283 adotado 285 cm 355 cm 285 cm F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Projeto econômico → maior número possível de sapatas isoladas; Pilares próximos demais: sapatas isoladas de sobrepõem → sapata associada F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Comportamento da sapata: modelo aproximado Para melhor caracterização do comportamento da sapata usa-se uma viga unindo os pilares: viga de rigidez. Duas lajes em balanço apoiadas na viga de rigidez. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA CG da carga dos pilares = CG da sapata → tensões no solo se distribuem uniformemente. Para pilares com cargas diferentes: F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Viga de rigidez: viga que une dois pilares de modo a permitir que a sapata trabalhe com tensão constante. Escolha dos lados a e b – P1 ≠ P2 Jogar com os valores dos balanços de modo que a ordem de grandeza dos momentos negativos e positivos estejam próximas. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Viga de rigidez: viga que une dois pilares de modo a permitir que a sapata trabalhe com tensão constante. Calcular as coordenadas x e y do centro de carga: A interseção das coordenadas x e y sempre estará localizada sobre o eixo da viga de rigidez. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Escolha dos lados a e b – P1 = P2 1) Duas lajes em balanço sujeitas a carga uniformemente distribuída igual a tensão do solo. 2)Viga simplesmente apoiada nos pilares P1 e P2 sujeita a uma carga distribuída igual a tensão do solo vezes b. Balanços com valor igual a a/5 (maior lado) F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Escolha dos lados a e b – P1 = P2 F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Escolha dos lados a e b – P1 ≠ P2 Jogar com os valores dos balanços de modo que a ordem de grandeza dos momentos negativos e positivos estejam próximas. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA QUAL A DIFERENÇA ENTRE UMA SAPATA ASSOCIADA E UMA VIGA DE FUNDAÇÃO? Sapata associada → vários pilares cujos centros não estão alinhados; Viga de fundação → dois ou mais pilares cujos centros estão alinhados. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA Exemplo 6: Projetar uma viga de fundação para os pilares indicados abaixo sendo a taxa do solo 0,3 MPa considerando P1 = P2 = 1600 kN . F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 2 – SAPATA ASSOCIADA considerando P1 = P2 = 1600 kN Tensão = 0,3 mpa Se P1 = P2, o centro de carga estará equidistante de P1 e P2 A = 2 x 1600 / 300 = 10,6 m² ou 106 700 cm2 Neste caso, consegue uma sapata econômica fazendo com que o balança seja 1/5 a 3/5 a = √ 180 cm² + 65 cm² = a = 318 adotado 320 cm Como a x b = 106 700 B = 333 ou 335 cm F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Roteiro de cálculo: ● Adotar a = 2b e calcular o lado b da sapata; ● Calcular a excentricidade e a reação de apoio F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Roteiro de cálculo: ● Calcular a área final da sapata: ● Conferir se a relação a/b é menor que 2,5. Caso contrário, aumentar o valor de b proposto e repetir o processo. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Exemplo 7: Dimensionar as sapatas dos pilares P1 e P2 indicados abaixo sendo a taxa do solo 0,3 MPa: F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Dimensionar as sapatas dos pilares P1 e P2 indicados abaixo sendo a taxa do solo 0,3 MPa: A1= 1500/300 = 5m² ou 50.000cm² a = 2b → 2b² = 50.000 B = 160 cm e = b – bº/ 2 = 160 – 20/2 = 70 cm d = 500 – 700 = 430 cm ▲P = 1500 x 70/430 = 245 kn F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Dimensionar as sapatas dos pilares P1 e P2 indicados abaixo sendo a taxa do solo 0,3 MPa: A1= 1500/300 = 5m² ou 50.000cm² a = 2b → 2b² = 50.000 B = 160 cm e = b – bº/ 2 = 160 – 20/2 = 70 cm a = 58200 / 160 = 365cm d = 500 – 700 = 430 cm p = 1000 – 245/2 = 877,5 kn ▲P = 1500 x 70/430 = 245 kn A = 877,5 / 300 = 2,925 m² R = 1500 + 245 = 1745 kn a = raiz 29250 = 171 adotado Af = 1745 / 300 = 5,82 m² 175 cm F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Exemplo 7: Dimensionar as sapatas dos pilares P1 e P2 indicados abaixo sendo a taxa do solo 0,3 MPa: F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA Exemplo 8: Para uma taxa no solo de 0,2 MPa, dimensionar as sapatas dos pilares P1 e P2. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 3 – SAPATA DIVISA F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 4 – SAPATA CORRIDA “Placa de concreto armado em que uma das dimensões, o comprimento, prevalece em relação a outra, a largura.” ● Cargas linearmente distribuídas; ● Paredes de vedação ou estruturais; ● Linhas de pilares muito próximos. F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 4 – SAPATA CORRIDA Comportamento da sapata: modelo aproximado: Comprimento unitário (1m) → extrapolar para os demais; Solo não homogêneo → acomodações diferenciadas ao longo da sapata → melhorar a rigidez F u n d a ç ã o d ir e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 4 – SAPATA CORRIDA Comportamento da sapata: modelo aproximado: Viga longitudinal → armadura ao longo comprimento Laje com balanço nas duas faces da parede ou da viga de rigidez → armadura na direção transversal F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 4 – SAPATA CORRIDA Pré dimensionamento de sapatas isoladas: Sugestão → Yopanan F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS 4 – SAPATA CORRIDA QUAL A DIFERENÇA ENTRE UMA SAPATA CORRIDA E UMA VIGA BALDRAME? Sapata corrida → fundação direta → cargas transmitidas ao solo ou solo usado como apoio; Viga baldrame → viga envolvida pelo solo → cargas transmitidas às sapatas ou outro tipo de fundação. (indicada para vãos inferiores a 6 m) F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível BIBLIOGRAFIA 1. HACHICH, W. C. et al: “Fundações – Teoria e Prática”, Ed. Pini, 2000 (2ª edição). 2. ABEF/ABMS (1996) Fundações - Teoria e Prática. São Paulo: Pini, 1998. 751 p. 3. ALONSO, U. R. Exercícios de fundações. São Paulo: Blucher, 2010. 4. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. 5. REBELO, Y.C. P. Fundações – guia prático de projeto, execução e dimensionamento. São Paulo: Zigurate, 2008. 6. VELLOSO, D. & LOPES, F. R. Fundações. São Paulo: Oficina de textos, 2010. 568 p. 7. CINTRA, J. C. A, AOKI N., ALBIERO, J. H. Fundações diretas: projeto geotécnico. São Paulo: Oficina de textos, 2011. 8. Material de aula do professor Marcelo Medeiros – UFPR. 9. Material de aula do professor Douglas Bittencourt – PUC Goias. 10.Material de aula do professor Sérgio Paulino Mourthé – Faculdades Kennedy. F u n d a ç ã o d i r e t a Sarrafos em nível O que apreendemos na aula de hoje Dimensionar fundações rasas. Sejam bem-vindos! ENGENHARIA CIVIL Fundações Alan de Paula Almeida E-mail_alan.almeida@fmu.br FUNDAÇÕES UNIVERSIDADE FEDERALDOS VALES DO JEQUITINHONHAE MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA ENGENHARIA CIVIL Prof. Alan de Paula FUNDAÇÕES AULA 06: FUNDAÇÕES DIRETAS Prof. Alan de Paula ala.almeida@fmu.br A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a Princípio: A percussão de um volume que cai de uma certa altura, repetidas vezes sobre o mesmo ponto do terreno, provocará um adensamento no mesmo. R = P [(n.h) + (n+1)] S e 2 O coeficiente de segurança é de 90%. Método da Percussão A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s n = número de quedas (10) h = altura de queda e = espessura que aprofundou o terreno. A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Exemplo 1. Ao se fazer um estudo da resistência de um solo pelo Método da Percussão, foram encontrados os seguintes dados: peso do maço: 100kg; Altura da queda (h): 1,5m; Espessura de aprofundamento (e): 20cm; Nº de quedas (n): 10; Sessão da superfície inferior: 400cm2; Calcule a resistência deste solo. A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Exemplo 1. Ao se fazer um estudo da resistência de um solo pelo Método da Percussão, foram encontrados os seguintes dados: peso do maço: 100kg; Altura da queda (h): 1,5m; Espessura de aprofundamento (e): 20cm; Nº de quedas (n): 10; Sessão da superfície inferior: 400cm2; α = 1,0 Calcule a resistência deste solo. ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Exemplo 1 Solução ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s R = 1,0 100 400 ( ( 10+150 20 ) + ( 10+1 2 )) = 3,03 𝑘𝑔/𝑐𝑚² Características Solo Pressão Kgf/cm2 Areias grossas Areias pedregulhosas Areias finas médias Bem graduado compacto Mal graduada, fofas Muito compactas Compactas Mediamente compactas 8 4 6 4 2 Argilas e solos argilosos Consistência dura Consistência rija Consistência média 4 2 1 Siltes, solos siltosos Muito compacto Compacto Mediamente compacto 4 2 1 Método Empírico: (não havendo dúvidas nas características dos solos) A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s 1. PEQUENAS EDIFICAÇÕES: -Fundações simples diretas 2. MÉDIAS E GRANDES EDIFICAÇÕES: -Fundações armadas e estruturadas conforme o tipo de solo e carga e sobrecarga solicitante da construção. 3. CONSTRUÇÕES ESPECIAIS: -Fundações de Pontes, estradas, portos fluviais, aeroportos e construções históricas (recuperação e restauração). Definindo tipo de fundação A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s A verificação da ordem de grandeza do carregamento é feita calculando- se a tensão média na área projetada do edifício em planta (área de um radier hipotético), através da somatória das cargas de todos os pilares dividida pela área projetada do edifício em planta. Em edifícios normais de concreto armado (residenciais ou comerciais), essa tensão média deve resultar em (10,0 a 12,0 kPa), multiplicado pelo número de andares do edifício. Verificação para escolha de fundação Antes da realização do dimensionamento propriamente dito das fundações, é necessário realizar três tipos de verificações, seja da ordem de grandeza do carregamento, viabilidade de fundações superficiais e, por fim, se o centro de carga do edifício coincide com o centro de gravidade da área projetada (ABNT, 2019). Em seguida, serão apresentados os métodos de verificação. Segue exemplo de uma planta de carga ilustrada na Figura A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Figura – Planta de carga Fonte: Elaborada pelo autor. A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Se utilizarmos a planta de carga para avaliar hipoteticamente a pressão exercida na área do radier, é possível verificar a ordem de grandeza da seguinte forma: somam-se os valores de cargas dos pilares e divide-se pela área dos pilares. Pilar Carga Área do Radier do Edifício P1 25t 12,50x15,25 = 190,625m² P2 25t P3 35t Pressão Total P4 20t 280t/190,625m² = 1,469t/m² P5 20t P6 25t P7 30t P8 25t P9 25t P10 25t P11 25t P12 25t Total 280t Cargas dos pilares e área do radier Fonte: Elaborada pelo autor. Neste exemplo o resultado foi de 1,474 t/m² (14,74 kPa (quilopascal)), um pouco acima do valor considerado para construções residenciais e comerciais, porém cada estrutura tem suas características. A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s • As sondagens são a única maneira do engenheiro calcular as fundações; • Não arrisque sua obra (seu investimento) com suposições; • Não existe solo bom. Existe solo prospectado e analisado; • Engenharia se faz com procedimentos, não com suposições. CONCLUSÃO A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s 1 . Ao se fazer um estudo da resistência de um solo pelo Método da Percussão, foram encontrados os seguintes dados: peso do maço: 100kg; Altura da queda (h): 1,5m; Espessura de aprofundamento (e): 15cm; Nº de quedas (n): 10; Sessão da superfície inferior: 400cm2; α = 1,0 Calcule a resistência deste solo. ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s Solução ( ) ( ) + + + = 2 1 .. n e hn S P R A u l a 6 F u n d a ç ã o d i r e t a s R = 1,0 100 400 ( ( 10+150 15 ) + ( 10+1 2 )) = 4,04 𝑘𝑔 𝑐 𝑚2 = 0,4 Mpa F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck 15 MPa, para suportar uma carga de 1 700 kN aplicada por um pilar de 80 x 70 cm e apoiado num solo com 0,4 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco e considerar σs = 500 (tensão do solo). A. Dimensionamento da base B. Dimensionamento de Bloco F u n d a ç ã o d i r e t a DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE SAPATAS E BLOCOS BLOCO A. Dimensionamento da base = 1700 500 = 3,4
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