APOSTILA FUNDAÇÕES

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FUNDAES Notas de Aula Prof. Dr. Paulo J. R. Albuquerque Prof. Dr. Luiz. R. Cavicchia Profa. MSc. Brbara Nardi Melo Fevereiro/2012 ii SUMRIO 1. INTRODUO ................................................................................... 1 2. A MECNICA DOS SOLOS ..................................................................... 1 3. A REA DE FUNDAES ...................................................................... 2 4. NBR 6122 / 96 PROJETO E EXECUO DE FUNDAES ............................. 4 4.1. Fundao Superficial (ou rasa ou direta) .................................................... 4 4.1.1. Sapata ................................................................................................ 4 4.1.2. Bloco .................................................................................................. 4 4.1.3. Radier ................................................................................................ 4 4.1.4. Sapata associada ................................................................................ 4 4.1.5. Sapata corrida .................................................................................... 4 4.2. Fundao Profunda ................................................................................... 5 4.2.1. Estaca ................................................................................................ 5 4.2.2. Tubulo .............................................................................................. 5 4.2.3. Caixo ................................................................................................ 5 4.3. Termos ..................................................................................................... 5 4.4. Investigaes geotcnicas, geolgicas e observaes locais....................... 6 4.4.1. Reconhecimento geolgico ................................................................. 6 4.4.2. Reconhecimento geotcnico ............................................................... 6 4.5. Cargas e segurana nas fundaes ............................................................ 7 4.5.1. Estados Limites ltimos Anlise de Ruptura ...................................... 7 4.5.2. Estados Limites de Utilizao Anlise de Deformao ....................... 8 4.6. Fundaes Superficiais .............................................................................. 9 4.6.1. Presso admissvel.............................................................................. 9 4.7. Metodologia para determinao da presso admissvel .............................. 9 4.7.1. Presso admissvel em solos compressveis ....................................... 10 4.8. Solos expansivos .................................................................................... 10 4.9. Solos colapsveis ..................................................................................... 10 4.10. Dimensionamento de Fundaes Superficiais ........................................ 10 4.10.1. Dimensionamento geomtrico ........................................................ 10 4.10.2. Dimensionamento estrutural ........................................................... 11 4.10.2. Disposies construtivas ................................................................ 12 4.11. Fundaes Profundas ............................................................................ 12 4.11.1. Carga admissvel do ponto de vista geotcnico ............................... 13 4.11.2. Mtodos para avaliao da capacidade de carga do solo .................. 13 4.11.2.1. Mtodos estticos .................................................................... 13 4.11.2.2. Provas de carga ........................................................................ 13 iii 4.11.2.3. Mtodos dinmicos .................................................................. 15 4.11.3. Carga admissvel a partir do recalque ............................................. 15 4.12. Atrito lateral ......................................................................................... 15 4.13. Trao e Esforos Horizontais ............................................................... 16 4.14. Efeito de Grupo .................................................................................... 16 5. TIPOS DE FUNDAES ....................................................................... 16 5.1 Fundaes Rasas ou Diretas (H s 2B) ........................................................ 16 5.1.1. Blocos de Fundao .......................................................................... 17 5.1.2. Sapatas de Fundao ........................................................................ 18 5.1.3. Radier .............................................................................................. 19 5.2. Fundaes Profundas .............................................................................. 19 5.2.1. Estacas ............................................................................................. 19 5.2.3. Tubules .......................................................................................... 20 6. INTERAO SOLO FUNDAO ........................................................... 22 6.1. Caso geral .............................................................................................. 23 6.2. Casos tpicos .......................................................................................... 23 6.2.1. Fundao rasa ou direta ( H 2.B ) ................................................... 23 6.2.2. Fundaes profundas (H > 2B) .......................................................... 24 7. INVESTIGAO DO SUBSOLO PARA FUNDAES ......................................... 25 7.1. Introduo .............................................................................................. 25 7.2.Subsdiosmnimosaseremfornecidospeloprogramadeinvestigaodo subsolo ............................................................................................................. 26 7.2.1. Informaes que se buscam em um programa de prospeco ........... 27 7.2.2. Coeficientes de Segurana ................................................................ 27 7.2.3. Tipos de Prospeco Geotcnica ....................................................... 28 7.2.3.1. Processos Indiretos .................................................................... 28 7.2.3.2. Processos Semi-Diretos .............................................................. 28 7.2.3.3. Processos Diretos ....................................................................... 28 7.2.3.3.1. Poos ................................................................................... 28 7.2.3.3.2. Trincheiras ........................................................................... 28 7.2.3.3.3. Sondagens a Trado ............................................................... 28 7.2.3.3.4. Sondagens de Simples Reconhecimento (SPT) e (SPT-T)......... 29 7.2.3.3.5. Sondagens Rotativas............................................................. 35 7.2.3.3.6 Sondagens Mistas .................................................................. 36 7.2.4. Prospeco Geofsica ........................................................................ 36 7.2.4.1. Resistividade Eltrica .................................................................. 36 7.2.4.2. Ssmica de Refrao .................................................................... 36 7.2.5. Mtodos Semi-diretos ...................................................................... 37 iv 7.2.5.1. Vane Test ................................................................................... 37 7.2.5.2. Penetrmetros ............................................................................ 39 7.2.5.3. Ensaio Pressiomtrico ................................................................. 41 7.3. Programao da Investigao do Subsolo ................................................ 42 7.3.1. Nmero mnimo de sondagens ......................................................... 42 7.3.2. Profundidade das sondagens ............................................................ 43 8. CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAO DIRETA ........................................ 43 8.1. Frmulas de Capacidade de Carga .......................................................... 44 8.1.1. Frmula Geral de Terzaghi (1943 ) .................................................... 44 8.1.1.1. Ruptura Geral (areias compactas e argilas duras) ........................ 45 8.1.1.2. Ruptura Local (areias fofas e argilas moles) ................................. 47 8.1.1.3.RupturaIntermediria(areiasmedianamentecompactaseargilas mdias)....................................................................................................... 48 8.1.2. Frmula de Skempton (1951) - Argilas.............................................. 48 8.1.3.Coeficientesdereduodosfatoresdecapacidadedecargapara esforos inclinados ........................................................................................ 49 8.1.4. Influncia do Nvel dgua ................................................................ 50 8.2. Mtodo da NBR 6122/96 ........................................................................ 51 8.2.1. Correo para Solo Arenoso (Classe de 4 a 9) .................................. 51 8.2.2. Correo para solo argiloso (Classe de 10 a 15) ................................ 52 8.2.3. Para qualquer solo ............................................................................ 52 8.3. Prova de Carga em Fundao Direta ou Rasa ..................................... 53 9. RECALQUES DE FUNDAES DIRETAS ..................................................... 54 9.1. Introduo .............................................................................................. 54 9.2. Recalques de Estruturas .......................................................................... 55 9.3. Efeito de Recalques em Estruturas ........................................................... 57 9.3.1.Recalques Admissveis das Estruturas ................................................ 57 9.3.2. Causas de Recalques ........................................................................ 58 9.3.3. Recalques Limites (Bjerrum 1963) .................................................. 58 9.4. Presses de Contato e Recalques ............................................................ 59 9.4.1. Solos Arenosos ................................................................................. 59 9.4.2. Solos Argilosos ................................................................................. 60 9.5. Clculo dos Recalques ............................................................................ 61 9.5.1. Recalques por Adensamento Solos Argilosos .................................. 62 9.5.2. Recalque Elstico .............................................................................. 63 10. INFLUNCIA DAS DIMENSES DAS FUNDAES ......................................... 67 10.1. Nos resultados das frmulas de clculo de recalques ............................ 67 10.1.1.Recalques elsticos .......................................................................... 67 v 10.1.2.Recalques por adensamento ............................................................ 68 10.2. Nos resultados das frmulas de clculo de capacidade de carga ............ 68 10.2.1. Frmula geral de Terzaghi .............................................................. 68 10.2.2. Frmula de Skempton ..................................................................... 69 10.3. Nos Resultados das Provas de Carga ..................................................... 69 10.3.1. Solos argilosos ............................................................................... 70 10.3.2. Solos arenosos ............................................................................... 71 10.3.3. Observaes ................................................................................... 72 11. DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES POR SAPATAS ................................... 73 11.1.Sapatas Isoladas .................................................................................... 74 11.2. Sapatas Associadas ............................................................................... 77 11.3. Sapatas de Divisa .................................................................................. 78 12. FUNDAES PROFUNDAS ................................................................. 85 12.1 Tubules ............................................................................................... 85 12.1.1. Tubules a cu aberto .................................................................... 86 12.1.1.1. Sem revestimento ..................................................................... 86 12.1.1.2. Com Revestimento ................................................................... 87 12.1.1.3. Tubules a Ar Comprimido ou Pneumticos .............................. 88 12.1.2. Capacidade de Carga dos Tubules ................................................ 89 12.1.2.1. Solos Arenosos ......................................................................... 90 12.1.2.2. Solos Argilosos (| 0) .............................................................. 90 12.1.2.3. Consideraes finais ................................................................. 91 12.1.2.4. Ensaio de campo SPT e CPT .................................................... 92 12.1.2.5. Solos Coesivos - Resistncia de Base ........................................ 92 12.1.2.6. Solos no coesivos Resistncia de Base .................................. 92 12.1.3. Dimensionamento de Tubules ....................................................... 93 12.1.3.1. Tubulo Isolado ........................................................................ 93 12.1.3.2. Superposio de Bases.............................................................. 95 12.1.3.2.1. Uma falsa Elipse ................................................................. 96 12.1.3.2.2. Duas Falsas Elipses ............................................................. 97 12.1.3.3. Pilares de Divisa ....................................................................... 98 12.1.4. Clculo do Volume de Concreto ...................................................... 99 12.1.4.1. Tubulo com base circular ........................................................ 99 12.1.4.2. Tubulo com base em falsa elipse .......................................... 99 12.2. Estacas de Fundao ........................................................................... 100 12.2.1. Classificao das Estacas .............................................................. 100 12.2.1.1. Estacas de Sustentao ........................................................... 100 12.2.1.1.1. Forma de Trabalho de Sustentao ................................... 101 vi 12.2.2. Implantao ................................................................................. 102 12.2.2.1. Moldadas in-loco ................................................................. 102 12.2.2.1.1. Estacas brocas trado manual(acima do NA) ................... 102 12.2.2.1.2. Estaca escavada mecanicamente (s/lama bentontica) ....... 103 12.2.2.1.3. Estaca escavada (c/lama bentontica) ................................ 103 12.2.2.1.4. Estaca raiz ........................................................................ 105 12.2.2.1.5. Estaca Strauss .................................................................. 107 12.2.2.1.6. Estaca Apiloada ................................................................ 109 12.2.2.1.7. Estaca Hlice Contnua (monitorada) ................................. 110 12.2.2.1.8. Estaca Hlice Segmentada (monitorada) ............................ 111 12.2.2.1.9. Estaca mega (monitorada) .............................................. 112 12.2.2.1.10. Estacas Franki (abaixo do NA) ......................................... 113 12.2.2.1.11. Estacas Simplex (abaixo do NA) ...................................... 115 12.2.2.2. Cravadas ................................................................................ 115 12.2.2.2.1. Madeira ............................................................................ 116 12.2.2.2.2. Metlicas: ......................................................................... 117 12.2.2.2.3. Concreto: ......................................................................... 119 12.2.2.2.4. Estacas Prensadas (Mega) ................................................. 123 12.2.2.2.5. Estacas Mistas .................................................................. 124 12.2.3. Capacidade de Carga de Estacas Isoladas ...................................... 124 12.2.3.1. Frmulas Estticas .................................................................. 125 12.2.3.1.1. Frmulas Tericas ............................................................ 126 12.2.3.2. Frmulas Dinmicas ............................................................... 129 12.2.3.3. Provas de Carga ..................................................................... 131 12.2.3.4. Frmulas Semi-Empricas ....................................................... 131 12.2.3.4.1. Mtodo de AOKI & VELLOSO (1975) .................................. 131 12.2.3.4.2. Mtodo de DCOURT & QUARESMA (1978) ........................ 134 12.2.4. Dimensionamento ........................................................................ 136 12.2.5. Estacas Isoladas e Grupos de Estacas. ........................................... 144 12.2.5.1. Frmula das Filas e Colunas .................................................... 145 12.2.5.2. Frmula de Converse-Labarre ................................................. 146 12.2.5.3. Mtodo de Feld....................................................................... 147 13. ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAO ..................................................... 147 13.1. Devero ser conhecidas no mnimo: .................................................... 147 13.2. Critrios de deciso: ........................................................................... 148 13.3. Etapas para estudo de uma fundao: ................................................. 148 13.4. Limitaes de alguns tipos de fundaes profundas. ........................... 150 REFERNCIAS BIBLOGRFICAS ....................................................... 151 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 1 1. INTRODUO A Engenharia Civil uma rea que apresenta problemas cujas solues devem ser frutosdateoria,pesquisa,prtica,experinciaejulgamentopessoalaomesmo tempo. Alm disso, o engenheiro freqentemente obrigado pelas circunstncias a extrapolaralmdesuaexperincia,eapartirdaojulgamentopessoaleobom senso so primordiais.Independentedofatodequeosmtodoscientficos,demaneirageral,nose desenvolveramosuficienteparatratar(resolver)osproblemasdeengenharia, existem dificuldades inerentes sua prpria aplicao aos problemas de engenharia civil. Asmaiscomunssoograndenmerodevariveisenvolvidas,quesomadas grandeescalaemqueosproblemasdeengenhariacivilsedesenvolvem,tornamo controle das operaes e experimentos de campo extremamente difceis. 2. A MECNICA DOS SOLOS Osproblemasdoengenheirocivil,emsuagrandeparte,agravam-sequando precisodescerabaixodasuperfciedoterreno.Acimadasuperfcie,suas construestambmpodemapresentarproblemas,masabaixodasuperfciedo terrenoqueseusproblemassemultiplicam.Ograudeincertezaaumenta,ea experincia acumulada com os problemas anlogos j vivenciados torna-se um guia duvidoso.Sondagens e outras investigaes de subsolo fornecem subsdios, porm mesmo assimassurpresaspodemacontecer,poisanaturezanousoucontrolede qualidadeparaaformaodossolos.Pode-sedizer,semreceiodeerrar,queo estudodossolosenvolvemaisvariveisdoquequalqueroutromaterialde construo. Outroaspectoquenopodeseresquecidoque,almdagrandevariaodos solosemplantaeprofundidade,assuaspropriedadestambmpodemser modificadaspelautilizaodosdiferentesmtodosconstrutivosnecessrios implantao das prprias construes. No passado, as dificuldades existentes para trabalhar com os solos acabaram por estigmatiz-loscomomateriaisproblemticos,poisalmdetudoelesnose comportavamdeacordocomasteoriasexistentes.Porcausadisso,muitosdos problemasdecorrentesdocomportamentodossoloseramencaradoscomoAtos de Deus ou ManifestaesdaNatureza . AMecnicadosSolospodeserencaradacomoacinciaqueestudaas propriedadesdeengenhariadossolos.ComodesenvolvimentodaMecnicados Solos,muitasdasatitudesdopassadomudaram,emuitoemboraosproblemas Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 2 relativos ao comportamento dos solos no tenham sido todos resolvidos, j existem explicaes racionais para grande parte deles. De maneira geral, o engenheiro est interessado em determinar a resistncia, a compressibilidade (ou deformabilidade) e apermeabilidadedossolos.Elenecessitadeumasoluoquesejapraticamente vivel,esvezesassofisticadassoluesmatemticasnosoaplicveisaseus problemas;eossolos,porsuavez,nemsempresecomportamestritamentede acordocomelas(White1.936:Naturehasnocontracttoagreewith Mathematics). 3. A REA DE FUNDAES O que uma fundao? um sistema formado pelo terreno (macio de solo) e pelo elemento estrutural de fundaoquetransmiteacargaaoterrenopelabaseoufuste,oucombinaodas duas. Toda obra de engenharia necessita de uma base slida e estvel para ser apoiada. Entende-seporobradeengenharia:edifciodeapartamentos,galpo,barraco, ponte,viaduto,rodovia,ferrovia,barragemdeterraouconcreto,porto,aeroporto, estao de tratamento de gua, etc. Baseslidaeestvel:apoioqueproporcionecondiesdeseguranaquanto ruptura e deformaes. importantelembrarqueossolossituadossobasfundaessedeformam,e que,consequentemente,todafundaosofrerecalques,devidoaoacrscimode tenses introduzido por uma obra de engenharia no solo de fundao, e que a todo acrscimo de tenses corresponde uma deformao. O importante que no sejam ultrapassadasasdeformaeslimites(admissveis),quecadaedificaopode suportar sem prejuzo de sua utilizao pelo tempo previsto para tal. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 3 O colapso de uma obra de engenharia pode ocorrer de duas maneiras diferentes: por ruptura ou por deformao excessiva do terreno de fundao. Exemplosdeobrasdeengenhariacomproblemasdedeformaesexcessivas, semque,noentanto,tenhamentradoemprocessoderuptura:pavimentosque apresentamtrincaserachaduras,degrausnosacessosdeponteseviadutos, desaprumo acentuado (visvel a olho nu) de vrios edifcios em Santos etc. Comoqualqueroutromaterialestrutural,osolochegarupturaseascargas impostasultrapassam um determinado valor. Naverdade,oengenheirogeotcnicotemquelevaremconsideraoaruptura dosoloetambmarupturadaprpriaedificaoqueestconstruindo,queno necessariamente so coincidentes ou ocorrem com a aplicao das mesmas tenses. Na prtica, para a soluo dos problemas, conveniente que sejam considerados dois tipos de colapsos: .colapso catastrfico, que ocorre quando a resistncia do solo ultrapassada e a fundaoafundarapidamentenosolo.Aedificaogeralmentedestrudaou inutilizada. .colapsofuncionaldaedificao,quandoelaimpedidadecumprircoma finalidadeparaaqualfoiprojetada.Estesegundotipodecolapsoresultade recalquesrelativamentelentosepodeocorreralgumtempoapsafinalizaoda construo,eastensesaplicadasnosolopodemserbemmenoresqueas necessrias para causar o colapso catastrfico. Para prevenir o colapso catastrfico, necessrio que as cargas aplicadas ao solo (oTRAB) estejam abaixo datenso de ruptura (oRUP) do solo.A relaooRUP/ oTRAB = C.S. o coeficiente de segurana contra o colapso catastrfico (ou ruptura).Teoricamente,qualquercoeficientedeseguranamaiorque1,0podeser suficienteparapreveniraruptura.Naprtica,ocoeficientedeseguranadeveser muitobemestudado,poisestsujeitoavriosfatores,taiscomo:variaonas cargas previstas, heterogeneidades no previstas no subsolo etc. Dequalquermaneira,aresoluodeumproblemadefundaoimplica necessariamentenabuscadasoluodedoisproblemasconceitualmente diferentes: o problema da ruptura e o problema das deformaes excessivas. Para que as fundaes apresentem comportamento compatvel com as obras para asquaisservirodebase,osestudoseprojetosdeveroserexecutadospor engenheiros especializados. Paraqueestesestudossejamfeitosdemaneirasatisfatria,necessrioque sejam conhecidos, com detalhes, no mnimo: .Grandeza,naturezaelocaodascargasqueserodescarregadasnas fundaes; Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 4 . Detalhes sobre as deformaes admissveis da edificao; . Tipo de solo, espessura, profundidade e resistncia das camadas que constituem o subsolo local; . Localizao do nvel d gua do lenol fretico (N.A.). Osdadosdosubsolopodemserlevantadosapartirdesondagensfeitasno terreno, com coleta de amostras e avaliao da localizao do nvel d gua. 4. NBR 6122 / 96 PROJETO E EXECUO DE FUNDAES Esta Norma adota as seguintes definies 4.1. FUNDAO SUPERFICIAL (OU RASA OU DIRETA) Elementodefundaoemqueacargatransmitidaaoterreno, predominantementepelaspressesdistribudassobabasedafundao(H|| onde: oadm = tenso admissvel do terreno (MPa) oct = tenso de trao no concreto (oct=0,4.ftk s 0,8MPa) ftk = resistncia caracterstica traodo concreto,cujo valor pode serobtidoa partir da resistncia caracterstica compresso (fck) pelas equaes. 10ffcktk= para fck s 18,0 MPa ftk = 0,06. fck + 0,7 MPa para fck > 18,0 MPa Nota: Comrespeitodistribuiodaspressessobabasedobloco,aplica-seoj disposto para as sapatas. | Figura 4.1 ngulo | nos blocos. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 12 4.10.2. DISPOSIES CONSTRUTIVAS A dimenso mnima em planta, para as sapatas ou blocos no deve ser inferior a 60cm.Abasedeumafundaodeveserassenteaumaprofundidadetalque garantaqueosolonosejainfluenciadopelosagentesatmosfricosefluxos dgua.Em fundaes que no se apiam sobre rocha, deve-se executar anteriormente sua execuo uma camada de concreto simples de regularizao de no mnimo 5cm de espessura, ocupando toda a rea da cava da fundao. Nocasodefundaesprximas,pormsituadasemcotasdiferentes,retade maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um nguloo como mostrado na Figura 4.2, com os seguintes valores: -solos poucos resistentes o > 60 -solos resistentes o = 45 -rochas o = 30 o Figura 4.2 Fundaes prximas, mas em cotas diferentes. A fundao situada em cotamais baixadeve ser executada em primeiro lugar, a no ser que se tomem cuidados especiais. 4.11. FUNDAES PROFUNDAS Adeterminaodacargaadmissveldeveserfeitaparaascondiesfinaisde trabalho da estaca, tubulo ou caixo. Esta observao particularmente importante no caso de fundaes em terrenos passveis de eroso, em fundaes em que parte fica fora do terreno e no caso de fundaes prximas a escavaes. Umfatorimportanteaseobservadoqueacargaadmissveldeumaestacaou tubulo isolado definem a carga admissvel do ponto de vista geotcnico e o outro aspecto est relacionado carga admissvel do ponto de vista estrutural. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 13 4.11.1. CARGA ADMISSVEL DO PONTO DE VISTA GEOTCNICO A carga admissvel do ponto de vista geotcnico a menor entre as duas cargas determinadas conforme disposto a seguir: Carga admissvel a partir da segurana ruptura determina aps o clculo ou verificaoexperimental,emprovadecargaesttica,dacapacidadedecargana ruptura. Esta capacidade de carga dada pela soma de duas parcelas: Qr = Ql + Qp Onde: Qr = capacidade de carga na ruptura da estaca ou tubulo Ql = parcela correspondente ao atrito lateral Qp = parcela correspondente resistncia de ponta Nota Quandoacargaderupturaacapacidadedecargadeveseravaliadaconformeo disposto adiante.A partir do valor determinado experimentalmente para a capacidade de carga na ruptura, a carga admissvel obtida mediante a aplicao de FS=2. No caso especfico de estacas escavadas, face aos elevados recalques necessrios paraamobilizaodacargadepontaeporexistiremdvidassobrealimpezado fundo,aresistnciadoatritoprevistanopodeserinferiora80%dacargade trabalho a ser adotada 4.11.2. MTODOS PARA AVALIAO DA CAPACIDADE DE CARGA DO SOLO Acapacidadedecargadefundaesprofundaspodeserobtidapormtodos estaticos, provas de carga e mtodos dinmicos. 4.11.2.1. MTODOS ESTTICOS Podemsertericos,quandooclculofeitodeacordocomteoriadesenvolvida dentrodaMecnicadosSolos,ousemi-empricos,quandosousadascorrelaes com ensaios in situ. Os coeficientes de segurana a serem aplicados devem ser os recomendados pelos autores das teorias ou correlaes. 4.11.2.2. PROVAS DE CARGA Acapacidadedecargapodeseravaliadaporprovasdecargaexecutadasde acordocomaNBR12131/2006.Nestecaso,naavaliaodacargaadmissvel,o fator de segurana contra ruptura deve ser igual a 2, devendo-se, contudo, observar que durante a prova de carga o atrito lateral ser sempre positivo, ainda que venha a Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 14 sernegativoaolongodavidatildaestaca.Acapacidadedecaradeestacaou tubulo de prova deve ser considerada definida quando ocorrer ruptura ntida. Ocarregamentodaestacaoutubulodeprovapodenoindicarumacargade ruptura ntida. Isto ocorre quando no pretende levar a estaca ou tubulo ruptura ou a estaca ou tubulo tem capacidade de resistir uma carga maior que aquela que sepodeaplicarnaprova(limitedosistemadereao),ouquandoaestaca carregadaatapresentarumrecalqueconsidervel,masacurvacargaxrecalque no indicar uma carga de ruptura, mas um crescimento contnuo de recalque com a carga. Nos dois primeiros casos, deve-se extrapolar a curva carga x recalque para se avaliaracargaderuptura,oquedeveserfeitoporcritriosconsagradosna Mecnica dos Solos sobre uma curva do primeiro carregamento. No terceiro caso, a cargaderupturapodeserconvencionadacomoaquelaquecorresponde,nacurva carga x recalque, mostrada na Figura 4.3, ao recalque obtido pela equao a seguir, ou por outros mtodos consagrados: 30DAxExL Prr+ = Aonde: Ar = recalque de ruptura convencional Pr = carga de ruptura convencional L = comprimento da estaca A = rea da seco transversal da estaca E = mdulo de elasticidade da estaca D = mdulo docrculo circunscrito estaca ou,no caso de barretes, o dimetro do crculo de rea equivalente ao da seco transversal desta. * as unidades devem ser compatveis. AA Figura 4.3 carga de ruptura convencional. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 15 4.11.2.3. MTODOS DINMICOS Somtodosdeestimativadacapacidadedecargadefundaesprofundas, baseadosnaprevisoe/ouverificaodoseucomportamentosobaode carregamento dinmico. Entre os mtodos dinmicos estos chamadasFrmulas Dinmicas e os mtodos que usamEquao da Onda. 4.11.3. CARGA ADMISSVEL A PARTIR DO RECALQUE A verificao do recalque pode ser feita por prova de carga ou atravs de clculo pormtodoconsagrado,tericoousemi-emprico,sendoaspropriedadesdosolo obtidasemensaiosdelaboratrioouinsitu(eventualmenteatravsde correlaes). 4.12. ATRITO LATERAL O atrito lateral considerado positivo no trecho do fuste da estaca ou tubulo ao longodoqualoelementodefundaotendearecalcarmaisqueoterreno circundante. Oatritolateralconsideradonegativonotrechoemqueorecalquedosolo maior que o da estaca ou do tubulo. Este fenmeno ocorre no caso de o solo estar emprocessodeadensamento,provocadopelopesoprprioouporsobrecarga lanadas na superfcie, rebaixamento ou lenol dgua, amolgamento decorrente da execuo de estaqueamento etc. Recomenda-se calcular o atrito negativo segundo mtodos tericos que levem em conta o funcionamento real do sistema estaca-solo. No caso de estaca em que se prev a ao do atrito negativo, a carga de ruptura P, do ponto de vista geotcnico determinada pela expresso: Pr = Pp + P(+) = 2.P+1,5.P(-) Onde: Pp = parcela correspondente resistncia na ruptura de ponta. P(+) = parcela correspondente resistncia na ruptura, por atrito lateral positivo (calculado no trecho do fuste entre o ponto neutro e a ponta da estaca) P(-) = parcela correspondente ao atrito lateral negativo P = carga que pode ser aplicada no topo da estaca Notas: Considera-sepontoneutroaprofundidadedasecodaestacaondeocorrea mudana do atrito lateral de negativo para positivo. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 16 4.13. TRAO E ESFOROS HORIZONTAIS No caso de prova de carga trao ou carga horizontal, vale o coeficiente de segurana2rupturaeocoeficientedesegurana1,5emrelaocarga correspondente ao deslocamento compatvel com a estrutura. 4.14. EFEITO DE GRUPO Entende-seporefeitodegrupodeestacasoutubulesoprocessodeinterao dasdiversasestacasoutubulesqueconstituemumafundaooupartedeuma fundao, aotransmitirem ao solo as cargas que lhessoaplicadas. Esta interao acarretaumasuperposiodetenses,detalsortequeorecalquedogrupode estaca ou tubules para a mesma carga por estaca , em geral, diferente do recalque daestacaoutubuloisolado.Orecalqueadmissveldaestruturadeveser comparado ao recalque do grupo e no ao do elemento isolado da fundao, 5. TIPOS DE FUNDAES -Fundaes Rasas ou Diretas -Fundaes Profundas 5.1 FUNDAES RASAS OU DIRETAS (H s 2B) Elementosdefundaoemqueacargatransmitidaaoterreno, predominantemente pelas presses distribudas sob a base da fundao, e em que a profundidadedeassentamentoemrelaoaoterrenoadjacenteinferioraduas vezesamenordimensodafundao(B).Incluem-senestetipodefundaoas sapatas, os blocos, os radiers, as sapatas associadas e as sapatas corridas. Paraocasodefundaesapoiadasemsolosdeelevadaporosidade,no saturados,deveseranalisadaapossibilidadedecolapsoporencharcamento,pois estessolossopotencialmentecolapsveis.Emprincpiodevemserevitadas fundaessuperficiaisapoiadasnestesolo,anoserquesejamfeitosestudos considerando-se as tenses a serem aplicadas pelas fundaes e a possibilidade de encharcamento do solo. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 17 Figura 5.1 Detalhe de fundao rasa. . Fundaes rasas ou diretas :Hs2B. . Fundaes profundas:H>2B.5.1.1. BLOCOS DE FUNDAO Figura 5.2 Bloco de fundao. Figura 5.3 Bloco escalonado. B H L B CORTE PLANTA P CORTE PLANTA h B H P Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 18 Blocos de fundao Assumem a forma de bloco escalonado, ou pedestal, ou de umtroncodecone.Alturasrelativamentegrandeseresistemprincipalmentepor compresso. 5.1.2. SAPATAS DE FUNDAO Figura 5.4 Sapata isolada. Figura 5.5. Sapata. Sapatas(isoladasouassociadas).Soelementosdeapoiodeconcreto,de menor altura que os blocos, que resistem principalmente por flexo.Sapatas podem ser: - circulares - (B =|) - quadradas - (L = B) - retangulares -(L > B) e (L s 3B ou L s 5B) - corridas - (L > 3BouL > 5B) B h S H L B P CORTE PLANTA Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 19 5.1.3. RADIER Quando todos pilares de uma estrutura transmitirem as cargas ao solo atravs de umanicasapata.Estetipodefundaoenvolvegrandevolumedeconcreto, relativamenteonerosaededifcilexecuo.Quandoareadassapatasocuparem cercade70%dareacobertapelaconstruoouquandosedesejareduzirao mximo os recalques diferenciais. Figura 5.5 Radier. Figura 5.6 Rigidez. 5.2. FUNDAES PROFUNDAS 5.2.1. ESTACASElementosbemmaisesbeltosqueostubules,caracterizadospelogrande comprimentoepequenasecotransversal.Soimplantadosnoterrenopor equipamentosituadosuperfcie.Soemgeralutilizadosemgrupo,solidarizadas por um bloco rgido de concreto armado (bloco de coroamento). P s RL + RP onde RL= Resistncia Lateral e RP = Resistncia de Ponta -Estacasquantoaocarregamento:Ponta,Atrito,AoMista,Estacasde Compactao, Estacas de Trao e Estacas de Ancoragem Mais rgido Mais flexvel P1P2P3 P4P5Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 20 Figura 5.7 Estacas. 5.2.3. TUBULES Soelementosdefundaoprofundaconstrudosconcretando-seumpoo (revestidoouno)abertonoterreno,geralmentedotadodebasealargada. Diferenciam-se das estacas porque em sua etapa final necessrio a descida de um operrioparacompletarageometriaoufazeralimpeza.DeacordocomaNBR 6122/96deve-seevitaralturashbsuperioresa2m.Deve-seevitartrabalho simultneo em bases alargadas de tubules, cuja distncia, seja inferior o dimetro da maior base. Quando necessrio executar abaixo do NA utiliza-se o recurso do ar comprimido. a) A cu aberto- Revestido- No revestido So em geral utilizados acima do nveldgua. b) Pneumticos ou Ar Comprimido - Revestimento de concreto armado - Revestimento de ao (Benoto). So utilizados abaixo do nvel dgua. Observaes:Emumafundaoportubules,necessriaadescidadeumtcnicopara inspecionar o solo de apoio da base, medidas de fuste e base, verticalidade, etc. Em geral, apenas um tubulo j absorve a carga total de um pilar. Bloco deCapeamento P H CORTE PLANTA Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 21 Figura 5.8 Geometria do tubulo. Figura 5.9 Base de um tubulo. P Bloco(quando necessrio) Revestimento (quando necessrio) Fuste Base d H h B D D d CORTE PLANTA Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 22 Figura 5.10 Tubulo a ar comprimido. Figura 5.11 Execuo de tubulo ar comprimido. 6. INTERAO SOLO FUNDAO O problema da interao das fundaes com o subsolo estudado partindo-se da premissa de que a fundao um corpo rgido imerso num meio aproximadamente elstico (solo). Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 23 6.1. CASO GERAL 6.2. CASOS TPICOS 6.2.1. FUNDAO RASA OU DIRETA ( H 2.B ) . P RL + RP . rL 0 . rP > 0 . P RP Nestecaso,aresistncialateraldesprezadaprincipalmenteporcausada incertezadesuamobilizaomedidaqueotempopassa,comaspossveis infiltraesdegua,etc.Aresistnciadepontamaisapropriadamente denominada de resistncia de base. B H P CORTE rP . P ? RL + RP . rL? 0 . rP > 0 . P ? RP

H r Lat r Lat r P P P s R Lat + R P

R Lat = A Lat . r Lat

R P = A Base . r P

A Lat = rea lateral A Base = rea da ponta ou base r Lat = resistncia lateral unitria r P = resistncia de ponta unitria B = menor dimenso da fundao B Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 24 6.2.2. FUNDAES PROFUNDAS (H > 2B) 1o caso. . P RL + RP . rL 0 (desprezada) . rP > 0 . P RP 2o caso. P RL + RP rL > 0 rP 0 (desprezado) P RL Neste caso, as estacas so chamadas de estacas flutuantes ou estacas de atrito. rP Camada resistente Camadasdebaixaresistncia P . P ? RL + RP . rL ? 0 (desprezada) . rP > 0 . P ? RP Camadasdemdiaresistncia P rL rL . P ? RL + RP . rL > 0 . rP ? 0 (desprezado) . P ? RL

Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 25 3o caso P RL + RP rL > 0 rP > 0 7. INVESTIGAO DO SUBSOLO PARA FUNDAES 7.1. INTRODUO Asobrascivisspodemserconvenientementeprojetadas,depoisdeum conhecimentoadequadodanaturezaedaestruturadoterrenoquevoser implantadas.Anoobservaodecertosprincpiosdeinvestigaooumesmo neglignciadiantedeobtenodeinformaesacercadosubsolotemconduzido runas totais ou parciais em obras. O custo de um programa de um programa de prospeco bem conduzido situa-se entre0,5a1%dovalordaobra.Projetosgeotcnicosdequalquernaturezaso normalmente executados com base em ensaios de campo, cujas medidas permitem uma definio satisfatria da estratigrafia do subsolo e uma estimativa realistadas propriedades geo-mecnicas dos materiais envolvidos. Asoluodoproblemadefundaodequalquerobradeengenharia(ponte, viaduto,edifcio,residncia,rodovia,ferrovia,porto,aeroporto,barragem,galpo, residnciaetc.),requeroconhecimentoprviodascaractersticasdosubsolono local a ser estudado. Paratanto,necessrioquesejaadequadamenteprogramadaainvestigaodo subsolo no local da obra a ser construda.Essaprogramaodeveserfunodanecessidadedoconhecimentodosubsolo paraotipodeobradeengenhariaaserconstrudo.Naprtica,porm,outros fatoresinfluemnumprogramadeinvestigaodosubsolo:tipo,porteevalorda Camada resistente Camadasdemdiaresistncia rP P rL rL . P ? RL + RP . rL > 0 . rP > 0 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 26 obra,disponibilidadede equipamento,tempodisponvelparaainvestigao,verba destinada aos servios, heterogeneidades encontradas medida que os servios vo sendo executados etc. 7.2. SUBSDIOS MNIMOS A SEREM FORNECIDOS PELO PROGRAMA DE INVESTIGAO DO SUBSOLO Deacordocomvriosautores,ecomasnecessidadesprticasmaiscomumente encontradas, os requisitos mnimos necessrios para a elaborao de um projeto de fundaes so: a.Determinaodostiposdesoloqueocorremnasdiferentesprofundidades (camadas).b. Determinaodascondiesderesistncia(compacidadee/ouconsistncia) de cada tipo de solo. c.Determinaodacotadoplanosuperioredaespessuradecadacamadado subsolo.d.Avaliaodaorientaodosplanos(superfcies)queseparamasdiversas camadas. e.Informaodetalhadasobreaocorrnciadeguanosubsolo,horriode esgotamento da perfurao, horrio de medida do N. A., artesianismo etc. Para isto, necessria a execuo de perfuraes (sondagens) at a profundidade desejada, com a simultnea retirada de amostras dos solos encontrados ao longo da perfurao. A seguir, so apresentadas algumas sugestes que podem auxiliar nas diretrizes a serem adotadas para a elaborao de uma programao de sondagens. Para a determinao dos tipos de solo que ocorrem nas diferentes camadas, so necessriasamostrasquedetenhamagranulometriadosolo.Normalmente,as amostrassofremumaclassificaotctil-visualemcampoecaracterizaoem laboratrio (granulometria, limites de consistncia, cor etc). Paraadeterminaodascondiesdecompacidadeeconsistncia,tmsido empregados mtodos empricos e, quando necessrio, ensaios de laboratrio. Osparmetroscompacidadeeconsistnciapodemseravaliadosatravsde comparaocomaresistnciapenetraomedidaduranteaexecuode sondagens. Para a determinao da cota do plano superior e espessura da camada, devem ser observadosossolosquevosendocoletadosouremovidosmedidaquea perfurao avana. Amostragemfeitaacadametrojeliminaerrosgrosseirosesuficienteparaa maioria dos casos. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 27 Aavaliaodaorientaodosplanosdeseparaodascamadaspodeser conseguida atravs da distribuio cuidadosa dos pontos de sondagemem planta. Aocorrnciadeguanosubsolopodeserverificadaduranteoavanoda sondagem. simples para solos arenosos, e mais difcil para solos argilosos. Subsolos com camadas alternadas de areia e argila podem apresentar mais de um N.A. (lenis empoleirados). Oartesianismotambmmuitoimportanteepodemascararaverdadeira profundidade do N.A. 7.2.1. INFORMAES QUE SE BUSCAM EM UM PROGRAMA DE PROSPECO a rea em planta, profundidade e espessura da camada de solo identificado; b Compacidade dos solos granulares e a consistncia dos coesivos; c Profundidade do topo da rocha e suas caractersticas (litologia, rea em planta, profundidade, grau de decomposio etc); d Localizao do NA; e Extrao de amostras indeformadas (ensaios mecnicos do solo). 7.2.2. COEFICIENTES DE SEGURANA Aadoodefatoresdeseguranapartedeterminantedeprojetos geotcnicos,utilizadoscomoobjetivodecompatibilizarosmtodosde dimensionamento s incertezas decorrentes das hipteses simplificadorasadotadas nosclculos,estimativasdecargasdeprojetoseprevisesdepropriedades mecnicas do solo. Apresentam-se a seguir o fator condicionante da magnitude do fator de segurana ao tipo de obra. Quadro 7.1 Fatores de segurana Tipo de EstruturaInvestigao precria Investigao Normal Investigao Precisa Monumental3,52,31,7 Permanente2,81,91,5 Temporria2,31,71,4 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 28 7.2.3. TIPOS DE PROSPECO GEOTCNICA 7.2.3.1. PROCESSOS INDIRETOS Nofornecemostiposdesolosprospectados,massomentecorrelaesentre estesesuasresistividadeseltricasesuasvelocidadesdepropagaodeondas sonoras. -Resistividade eltrica -Ssmica de refrao 7.2.3.2. PROCESSOS SEMI-DIRETOS Fornecemcaractersticasmecnicasdossolosprospectados.Osvaloresobtidos possibilitam por meios de correlaes indiretas informaes sobre as naturezas dos solos. -Vane Test -Cone de penetrao esttica (CPT) -Ensaio pressiomtrico 7.2.3.3. PROCESSOS DIRETOS Permitemoreconhecimentodosoloprospectadomedianteanlisede amostras,provenientesdefurosexecutados,estasfornecemsubsdiosparaum exame tctil-visual, alm de executar ensaios de caracterizao. 7.2.3.3.1. POOS Ospoossoperfuradosmanualmente,comauxliodepsepicaretas.Para que haja facilidade de escavao, o dimetro mnimo deve ser da ordem de 60cm. A profundidade atingida limitada pela presena do NA ou desmoronamento, quando entosefaznecessriorevestiropoo.Ospoospermitemumexamevisualdas camadasdosubsoloedesuascaractersticasdeconsistnciaecompacidade,por meiodoperfilexpostoemsuasparedes.Permitemtambmacoletadeamostras indeformadas, em forma de blocos. 7.2.3.3.2. TRINCHEIRAS Astrincheirassovalasprofundas,feitasmecanicamentecomoauxliode escavadeiras. Permitem um exame visual contnuo do subsolo, segundo uma direo e, tal como nos poos, pode-se colher amostras indeformadas. 7.2.3.3.3. SONDAGENS A TRADO Otradoumequipamentomanualdeperfurao.Compe-sedeumabarra de toro horizontal conectada por uma luva T a um conjunto de hastes de avano, em cuja extremidade se acopla uma cavadeira ou uma broca, geralmente em espiral. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 29 Aprospecoportradodesimplesexecuo,rpidaeeconmica.No entanto, as informaes obtidas so apenas do tipo de solo, espessura de camada e posiodolenolfretico.Asamostrascolhidassodedeformadasesituam-se acima do NA. Figura 7.1 Tipos de trado 7.2.3.3.4. SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO (SPT) E (SPT-T) OmtododesondagempercussoomaisempregadonoBrasil,uma ferramentarotineiraeeconmica,empregadaemtodoomundo,permitindoa indicaodadensidadedesolosgranulares,tambmaplicadoidentificaoda consistncia de solos coesivos e mesmo de rochas brandas.OSPT(StandardPenetrationTest)constitui-sederesistnciadinmica conjugadaaumasondagemdesimplesreconhecimento.Aperfuraorealizada Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 30 portradagemoucirculaodeguautilizando-seumtrpanodelavagemcomo ferramenta de escavao. As amostras representativas do solo so coletadas a cada metrodeprofundidadepormeiodeamostrador-padro,dimetroexternode 50mm. O procedimento de ensaio consiste na cravao deste amostrador no fundo deumaescavao(revestidaouno),usandoumpesode65kg,caindodeuma alturade750mm.OvalordoNSPTonmerodegolpesnecessrioparafazero amostrador penetrar 30cm, aps uma cravao inicial de 15cm. Assondagensdereconhecimentodosubsolobaseiam-senaenergianecessria paraacravaodeumamostradorpadronoterreno.Esteamostrador,medida emquecravado,recolheasamostrasnecessriasidentificaodosdiferentes tipos de solo que ocorrem nas profundidades alcanadas. Aenergiamedidapelaquedadeumpesopadro,quecaiemquedalivrede umaalturapadrosobreumahaste,emcujaextremidadeinferiorestsituadoum amostrador padronizado. A haste tambm padronizada.NoBrasil,aexecuodestassondagensestnormalizadapelaABNTatravsda NBR 6484. Os valores fixados para os parmetros envolvidos so : .Peso : 65 Kg .Altura de queda : 75 cm .Amostrador :dimetro externo |ext = 2 edimetro interno |ext = 1 3/8 NSPT : nmero de golpes necessrios cravao dos 30cm finais de uma cravao total de45cm do amostrador padro, desprezados os 1os 15 cm de penetrao.Hastes:tubosdeaoschedullecom1dedimetrointernoemassade3,2kg/m . muito importante ter em mente que mesmo as obras de engenharia de pequeno porte,maissimples,menoresoumenosimportantes,necessitamdeuma programaoadequadaparaainvestigaodosubsoloemquedeveroser apoiadas,paraqueoprojetodassuasfundaespossasertcnicae economicamente o mais apropriado. Aexecuodassondagenspercussoomnimoaceitvelcomoinvestigao geotcnica para qualquer obra de engenharia. Nafiguraseguinteapresentadoesquematicamenteoequipamentoparaa execuo de sondagens percusso. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 31 Figura 7.2 Equipamentos empregados nos ensaio. Figura 7.3 - vista do trip, martelo e cabea de bater. Roldana Peso Guia Haste Trip Corda Perfurao Amostrador SUBSOLO Revestimento Bica Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 32 Figura 7.4 Amostrador e marcao dos 15cm. Figura 7.5 Perfurao por lavagem. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 33 Acorrelaodonmerodegolpescomaresistnciadossolosfeitaparaos solos predominantemente argilosos e para os predominantemente arenosos. Quadro 7.2 - Solos argilosos. SPTARGILASRC(kPa)c = RC / 2(kPa) 200 Quadro 7.3- Solos arenosos. S P TAREIAS 50Muito compactas Figura 7.6 Vista do caminho de execuo da sondagem SPT Mecnico. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 34 Figura 7.7 - Execuo da sondagem SPT Mecnico. O SPT-T foi proposto por Ranzini em 1988. Esse ensaio consiste na execuo do ensaio SPT, normatizado pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas (NBR 6484) e,logodepoisdeterminadaacravaodoamostrador,aplicadaumarotaoao conjunto haste-amostrador com o auxlio de um torqumetro, Figura 7.8. Durante a rotao, toma-se leitura do torque mximo necessrio para romper a adeso entre osoloeoamostrador,permitindoaobtenodoatritolateralamostrador-solo (Peixoto, 2001). C TorqumetroC AdaptadorC Haste do amostrador CDisco CentralizadorC Tubo de Revestimento Bica Figura 7.8 - Detalhe do torqumetro (Peixoto, 2001). Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 35 Figura 7.9 - Torqumetro. Amedidadotorqueprovavelmentepossuiavantagemdenoserafetada pelas conhecidas fontes de erros do valor tradicional doSPT (contagem do nmero degolpes,alturadequeda,pesodamassacadente,drapejamentoeatritodas hastes,malestadodasapatacortante,roldana,cordaetc).Outravantagemdesse procedimento a possibilidade de se obter um valor mais confivel da tenso lateral atravs do SPT e, por um custo adicional muito pequeno.Outramedidaquetambmpodeserobtidaadotorqueresidual,queconsiste emcontinuargirandooamostradoratquealeiturasemantenhaconstante, quando, ento, faz-se uma segunda medida. Apresenta-se a seguir a equao para o calculo do atrito lateral a partir do torque. ( ) 032 , 0 41,336hTfT=em que: Tf em kPa, T emkN.m e h em m 7.2.3.3.5. SONDAGENS ROTATIVAS empregada na perfurao de rochas, de solos de alta resistncia e mataces ou blocosdenaturezarochosa.Oequipamentocompe-sedeumahastemetaliza rotativa,dotada,naextremidade,deumamostrador,quedispedeumacoroade diamante.Omovimentoderotaodahasteproporcionadopelasondarotativaquese constituiu de um motor, de um elemento de transmisso de um fuso que imprime s hastesosmovimentosderotao,recuoeavano.possvelretiradade testemunhosderochasparaavaliar,dentreoutrascoisas,aintegridadeestrutural do macio rochoso. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 36 7.2.3.3.6 SONDAGENS MISTAS A sondagem mista a conjugao do processo percusso e rotativo. Quando os processos manuais forem incapazes de perfurar solos de lata resistncia, mataces oublocosdenaturezarochosausa-seoprocessorotativoparacomplementara investigao. 7.2.4. PROSPECO GEOFSICA Dentre os vrios processos existentes, o da resistividade eltrica e o da ssmica de refraosoosdeusofreqente.Soprocessosrpidoseeconmicos, principalmente em obras extensas. Propiciamresultadossatisfatrios,quandosepretendedeterminaras profundidades do substrato. 7.2.4.1. RESISTIVIDADE ELTRICA Princpiodequevriosmateriaisdosubsolopossuemvalorescaractersticosde resistividade.Soquatroeletrodoscolocadosnasuperfciedoterreno.Sendodois externosconectadosaumabateriaeumampermetro.Oscentraisligadosaum voltmetro.Aresistividademedidaapartirdeumcampoeltricogerado artificialmente a partir de uma corrente eltrica no subsolo. Figura 7.10 Sistema de funcionamento do ensaio. 7.2.4.2. SSMICA DE REFRAO Apoiam-se no princpio de que a velocidade de propagao de ondas sonoras funodomdulodeelasticidadedomaterial,coeficientedePoissoneamassa especfica. Produz-se uma emisso sonora no terreno atravs de pancadas ou exploses, atravsdegeofonesregistra-seotempogastodasondasdesdeaexplosoata chegada aos geofones. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 37 7.2.5. MTODOS SEMI-DIRETOS Foramdesenvolvidosporcausadasdificuldadesdeamostrarcertostiposde solos, como areias puras e argilas moles. No fornecem o tipo de solo, mas somente certas caractersticas de comportamento mecnico, obtidas mediantes correlaes. 7.2.5.1. VANE TEST Tambm chamado de ensaio de palheta, foi desenvolvido para medir a resistncia aocisalhamentonodrenadodasargilasinsitu.Consistenacravaodeuma palhetaemedirotorquenecessrioparacisalharosolo.Forneceumaidiada sensibilidadedaargila.Podesercravadodiretamentenosoloouemfurosde sondagens. Oensaiodepalhetautilizadoparamediraresistnciaaocisalhamentono drenadainsitudossolosargilosos.Oequipamentonecessrioexecuodo ensaioconstitudobasicamenteporalgumaslminasdelgadassoldadasauma haste, em cuja extremidade superior aplicado um torque (momento) conhecido M, de valor suficiente para provocar a ruptura do solo no qual a palheta est inserida. Oequipamentomaiscomumodequatrolminas,quepodeservisto esquematicamente na figura em seguida. A rotao do equipamento configura no solo uma superfcie de ruptura em forma de cilindro, com dimenses aproximadamente iguais s da palheta, isto , altura H e dimetro D. NaFigura7.11mostradooposicionamentodoequipamentonosubsoloaser ensaiado, assim como um detalhe ampliado do mesmo com a superfcie de ruptura formada pela sua rotao. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 38 Figura 7.11 Esquema do ensaio. Figura 7.12 Vane test. OmomentototalMterquevencerasresistnciasmobilizadasnotopo,basee superfcie lateral do cilindro de ruptura, medida que a palheta vai girando no solo. Topo Figura 1 Ensaio de palheta a o equipamento;b posicionamento no subsolo; c detalhes da superfcie cilndrica de ruptura Profundidade de ensaio Perfurao h R H H D Base rea lateral M M H D M Haste (a)(b)(c) Lminas Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 39 7.2.5.2. PENETRMETROS Os penetrmetros podem ser dos tipos estticos e dinmicos. O penetrmetro esttico o mais usado atualmente. Osensaiosexecutadoscomopenetrmetrosoconhecidosinternacionalmente com vrias denominaes diferentes. Entre elas, as mais comuns so: -Ensaio de penetrao contnua ( E P C ) -Deep sounding -Diep sondering -Cone penetration test ( C P T ) etc.

Tambmconhecidocomodeep-sounding,oCPTfoidesenvolvidonaHolanda com o propsito de simular a cravao de estacas. A resistncia lateral obtida pela diferenaentrearesistnciatotal,correspondenteaoesforoesttico,necessrio paraapenetraodoconjuntonumaextensodeaproximadamente25cm,ea resistncia de ponta, quando se crava somente 4cm da ponta mvel. A seguir, apresentado um corte esquemtico do penetrmetro. Os resultados so usualmente fornecidos em forma de grfico, que apresentam as resistncias de ponta ( rP ) e lateral ( rL ) em funo da profundidade. Haste Externa Haste Interna Prolongamento Da Haste Externa Cone F i F e F e Execuo do ensaio: . Quando a fora Fi aplicada, o coneforadoapenetrarno terrenopelahasteinterna,e medidaentoaresistnciade pontadoterreno(rP)na profundidadedeexecuodo ensaio. . Quando a fora Fe aplicada, a hasteexternapenetranoterreno atencostarnabasedocone,e pode ser determinada a resistncia lateraldoterreno(rL)na profundidade de ensaio. . Quandoasduashastesso foradasapenetrarnoterreno, pode ser medida a resistncia total naprofundidadedesejada(rP+r L).Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 40 Figura 7.13 Grfico obtido no ensaio CPT. Figura 7.14 - Equipamento para ensaio de cone eltrico. r P r L r P r L Prof. (m) Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 41 Figura 7.15 Detalhe da ponteira do cone eltrico. 7.2.5.3. ENSAIO PRESSIOMTRICO Temoobjetivodemdulodeelasticidadeearesistnciaaocisalhamentodos solos e rochas. uma clula que introduzida em furos de sondagem, e esta ligada aaparelhosdemediesdepressesevolumes.(PressimetrodeMenarde CamkoMeter). Figura 7.16 Detalhe do CamKoMeter. DeacordocomPeixoto(2001),nopossvelcomparardiretamenteosvalores obtidos nos diferentes ensaios in situ, pois esto envolvidos, diferentes modelos de ensaio e tambm diversas condies no campo. SPT-T=sondagemapercussocommedidade torque CPT = cone de penetrao PMT = pressimetro DMT=dilatmetrode Marcheti VST = ensaio de palheta Figura 7.17 Modelos de ensaios de campo (Peixoto, 2001) Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 42 7.3. PROGRAMAO DA INVESTIGAO DO SUBSOLO Aprogramaodeumainvestigaodosubsolo,paraefeitodoprojetoda fundao de uma obra de engenharia, depende significativamente do tipo de obra a ser construda. Existem,noentanto,nasnormasbrasileiras,especificaesrelativasaonmero mnimodeperfuraesaseremfeitas,assimcomosprofundidadesmnimasa serem atingidas pelas sondagens.7.3.1. NMERO MNIMO DE SONDAGENS Deacordocomanormabrasileira,onmerodeperfuraesdeveserdeno mnimo 1 (um) para cada 200m2 de rea construda, at 1200m2 de rea. Entre 1200m2 e 2400m2, dever ser feita mais uma perfurao para cada 400m2 que exceder 1200 m2. Acima de 2400m2, o nmero de perfuraes ser fixado de acordo com cada caso particular, a critrio do responsvel pelo projeto das fundaes. Em quaisquer circunstncias, o nmero mnimo de perfuraes dever ser de : -para terrenos de at 200 m2. -para terrenos entre 200 m2 e 400 m2. As especificaes da Norma podem ser resumidas no Quadro 7.4: Quadro 7.4 Quantidade de sondagens. REA CONSTRUDA (m2)NMERO MNIMO DE PERFURAES 2400A critrio do projetista No obstante os nmeros recomendados pela Norma Brasileira, no caso particular deedificaescomreaat200m2,onmerodeperfuraesnecessriaspara proporcionar um conhecimento razovel da variao do subsolo em planta, de no mnimo 3 (trs), como assinalado na tabela. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 43 7.3.2. PROFUNDIDADE DAS SONDAGENS Segundoanorma,aprofundidademnimanodeveserinferioraoprodutoda menor dimenso do retngulo de menor rea circunscrito planta da edificao, por um coeficiente C, funo da taxa mdia sobre o terreno (peso da obra dividido pela rea da construo), isto , profundidade mnima > B x C. O coeficiente C dado pelo Quadro 7.5 a seguir. Quadro 7.5 Valores de coeficiente C. Presses ( construida reaobra da Peso) (kN/m2) CoeficienteC At 1001,0 De100a 1501,5 De150a2002,0 > 200A critrio do projetista Em resumo:PROF. MIN. >B x Cou critrio do projetista. Na prtica, por segurana, costuma-sealcanaro impenetrvel ao equipamento de percusso, atingindo profundidades maiores que as recomendadas pela norma. 8. CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAO DIRETA A capacidade de carga de um solo, or, a presso que, aplicada ao solo atravs de umafundaodireta,causaasuaruptura.Alcanadaessapresso,aruptura caracterizada por recalques incessantes, sem que haja aumento da presso aplicada. Apressoadmissveloadmdeumsolo,obtidadividindo-seacapacidadede carga or por um coeficiente de segurana, q, adequado a cada caso. qo= oradmAdeterminaodatensoadmissveldossolosfeitaatravsdasseguintes formas: -Pelo clculo da capacidade de carga, atravs de frmulas tericas; -Pela execuo de provas de carga; -Pela adoo de taxas advindas da experincia acumulada em cada tipo de regio razoavelmente homognea. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 44 Oscoeficientesdeseguranaemrelaoruptura,nocasodefundaesrasas, situam-se geralmente entre 3 (exigidos em casos de clculos e estimativas) e 2 (em casos de disponibilidade de provas de carga ). Portanto, no geral: q > 2provas de carga e q s 3frmula tericas A capacidade de carga dos solos varia em funo dos seguintes parmetros: -Dotipoedoestadodosolo(areiaseargilasnosvriosestadosde compacidade e consistncia). -Dadimensoedaformadasapata(sapatascorridas,retangulares, quadradas ou circulares). -Da profundidade da fundao (sapata rasa ou profunda). 8.1. FRMULAS DE CAPACIDADE DE CARGA Existemvriasfrmulasparaoclculodacapacidadedecargadossolos,todas elasaproximadas,pormdegrandeutilidadeparaoengenheirodefundaes,e conduzindoaresultadossatisfatriosparaousogeral(Quadro8.1).Paraa utilizao dessas frmulas, necessrio o conhecimento adequado da resistncia ao cisalhamento do solo em estudo, ou seja, S = c + otg| Quadro8.1-Mtodosdeanlisesparaclculodecargaderupturafundaes rasas. Tipo de solo Compacidade ou consistncia Mtodo de anlise Areia Compacta Terzaghi ruptura geral, ruptura local e ruptura intemediria ou Meyerhof Fofa intermediria Argila saturadaqualquerSkempton Argila parcialmente saturada Acima da mdiaMeyerhof Argila porosaQualquerNo aplicvel Silte No Plstico Qualquer Tratar como areia fina PlsticoTratar como argila 8.1.1. FRMULA GERAL DE TERZAGHI (1943 ) Terzaghi,em1943,propstrsfrmulasparaaestimativadacapacidadede carga de um solo, abordando os casos de sapatas corridas, quadradas e circulares, apoiadas pequena abaixo da superfcie do terreno (H < B), conforme Figura 8.1. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 45 Figura 8.1 Hiptese de Terzaghi. Medianteaintroduodeumfatordecorreoparalevaremcontaaformada sapata,asequaesdeTerzaghipodemserresumidasemumas,maisgeral. Terzaghi chegou a essa equao atravs das seguintes consideraes: Que oR depende do tipo e resistncia do solo, da fundao e da profundidade de apoio na camada. As vrias regies consideradas por Terzaghi so: -PQP Zona em equilbrio (solidria base da fundao) -PQR Zona no estado plstico -PRS Zona no estado elstico 8.1.1.1. RUPTURA GERAL (AREIAS COMPACTAS E ARGILAS DURAS) orup = c.Sc.Nc + q.Sq. (Nq-1) + 0,5..B.S.N Onde: orup = acrscimo efetivo de tenso c.Sc.Nc= coeso do solo q.Sq. (Nq-1) = funo da profundidade 0,5..B.S.N = funo do peso prprio q = tenso efetiva na cota de apoio (.z) Sc, Sq, S = fatores de forma (shape) Nc,Nq,N=fatoresdecargapararupturageral(funodongulodeatritodo solo) B = menor lado da fundao (para sapata circular igual ao |) R B H Reta tangente Espiral logartmica : r = ro . e . tg Reta tangente 45 /2 45 /2 S P P S R Fundao de base rugosa R Q ro r Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 46 = peso especfico do solo dentro da zona de ruptura H . q == presso efetiva de terra cota de apoio da sapata. Se submerso, utilizar sub, caso no esteja utilizar = nat Os coeficientes da capacidade de carga dependem do ngulo de atrito | do solo e so apresentados no Quadro 8.2A e B. Quadro 8.2 A Coeficientes de capacidade de carga Ruptura Geral (Terzaghi). |NcNqN |NcNqN 05,71,000,002627,0914,219,84 16,01,100,012729,2415,9011,60 26,31,220,042831,6117,8113,70 36,621,350,062934,2419,9816,18 46,971,490,103037,1622,4619,13 57,341,640,143140,4125,2822,65 67,731,810,203244,0428,5226,87 78,152,000,273348,0932,2331,94 88,602,210,353452,6436,5038,04 99,092,440,443557,7541,4445,41 109,612,690,563663,5347,1654,36 1110,162,980,693770,0153,8065,27 1210,763,290,853877,5061,5578,61 1311,413,631,043985,9770,6195,03 1412,114,021,264095,6681,27115,31 1512,864,451,5241106,8193,85140,51 1613,684,921,8242119,67108,75171,99 1714,605,452,1843134,58126,50211,56 1815,126,042,5944151,95147,74261,60 1916,566,703,0745172,28173,28325,34 2017,697,443,6446196,22204,19407,11 2118,928,264,3147224,55241,80512,84 2220,279,195,0948258,28287,85650,67 2321,7510,236,0049298,71344,63831,99 2423,3611,407,0850347,50415,141072,80 2525,1312,728,34 Os fatores de forma so apresentados no Quadro 8.3 . Quadro 8.3 Fatores de forma. FORMA DA SAPATA FATORES DE FORMA ScSqS Corrida1,01,01,0 Quadrada1,31,00,8 Circular1,31,00,6 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 47 Para sapatas retangulares ||.|

\|s)5B) a 3B LB L Pode-se admitir Sc = 1,1Sq = 1,0S = 0,9 8.1.1.2. RUPTURA LOCAL (AREIAS FOFAS E ARGILAS MOLES) orup = c.Sc.Nc + q.Sq. (Nq-1) + 0,5..B.S.N Nc, Nq, N = fatores de carga para ruptura local (funo do ngulo de atrito do solo) c32' c = Quadro 8.2 B Coeficientes de capacidade de carga Ruptura Local (Terzaghi). |NcNqN |NcNqN 05,71,00,02615,536,052,59 15,91,070,0052716,306,542,88 26,11,140,022817,137,073,29 36,31,220,042918,037,663,76 46,511,300,0553018,998,314,39 56,741,390,0743120,039,034,83 66,971,490,103221,169,825,51 77,221,590,1283322,3910,696,32 87,471,700,163423,7211,677,22 97,741,820,203525,1812,758,35 108,021,940,243626,7713,979,41 118,322,080,303728,5115,3210,90 128,632,220,353830,4316,8512,75 138,962,380,423932,5318,5614,71 149,312,550,484034,8720,5017,22 159,672,730,574137,4522,7019,75 1610,062,920,674240,3325,2122,50 1710,473,130,764343,5428,0626,25 1810,903,360,884447,1331,3430,40 1911,363,611,034551,1735,1136,00 2011,853,881,124655,7339,4841,70 2112,374,171,354760,9144,5449,30 2212,924,481,554866,8050,4659,25 2313,514,821,744973,5557,4171,45 2414,145,201,975081,3165,6085,75 2514,805,602,25 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 48 8.1.1.3. RUPTURA INTERMEDIRIA (AREIAS MEDIANAMENTE COMPACTAS E ARGILAS MDIAS) orup = c.Sc.Nc + q.Sq. (Nq-1) + 0,5..B.S.N c652' c c' ' c =+=2' N N' ' N+= Os casos extremos, descritos por Terzaghi como de ruptura geral e ruptura local, so indicados na Figura 7.7. Figura 8.2 Curvas de ruptura local e geral. 8.1.2. FRMULA DE SKEMPTON (1951) - ARGILAS Skempton, analisando as teorias para clculo de capacidade de carga das argilas, apartirdeinmeroscasosderupturadefundaes,propsem1951aseguinte equaoparaocasodasargilassaturadas(|=0),resistnciaconstantecoma profundidade. or = c Nc +qonde, ccoeso da argila (ensaio rpido) Nccoeficiente de capacidade de carga, onde( ) B / f NHc = , considera-se a relao H/B, onde (Quadro 8.5): H profundidade de embutimento da sapata. B menor dimenso da sapata. Ruptura Geral Ruptura Local Tenses Recalques Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 49 Quadro 8.5 Coeficiente de Capacidade de Carga (Skempton) H / B Nc QUADRADA OU CIRCULAR CORRIDA 06,25,14 0,256,75,6 0,57,15,9 0,757,46,2 1,07,76,4 1,58,16,5 2,08,47,0 2,58,67,2 3,08,87,4 4,09,07,5 > 4,09,07,5 Para sapatas retangulares deve-se utilizar a seguinte equao:( )( )( ) corrida RETcBcN x L / 2 , 0 1 N + =8.1.3.COEFICIENTESDEREDUODOSFATORESDECAPACIDADEDECARGAPARAESFOROS INCLINADOS oBH Figura 8.3 Correo para carga inclinada. Quadro 8.6 Fatores de correo para carga inclinada. Fatorz Inclinao da carga em relao vertical (o) 01020304560 N e Nc 01,00,50,20------ B1,00,60,40,250,150,05 0 a B1,00,80,60,400,250,15 Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 50 8.1.4. INFLUNCIA DO NVEL DGUA A proximidade do nvel dgua do lenol fretico (N.A.) pode afetar os valores dos pesosespecficosefetivosdossolosparaosquaisacapacidadedecarga calculada.Quando o nvel dgua atinge a regio do solo situada acima da cota de apoio da fundao(sobrecarga),adeterminaodopesoespecficoefetivorelativamente simples.Noentanto,quandooN.A.estabaixoeprximodacotadeapoioda fundao, esta determinao torna-se mais difcil de ser feita, pois o solo que est sendoforadoparabaixoconstitudoporumapartesubmersaeporumaparte apenasumidecida,sendoadefiniodecadapartepraticamenteimpossvelsema definiodasuperficiederuptura.Visandoproporcionarumasoluoaproximada para o problema, Das (2006) props uma correo para cada caso: - N.A. acima da cota de apoio da fundao: q = nat.(H-Hf) + sub.Hfonde:sub = sat - w - N.A. exatamente na cota de apoio da fundao: q = nat.H q = nat.H BHfHsatnatNANAnatsatBHFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 51 - N.A. abaixo da cota de apoio da fundao, o termo utilizado no terceiro termo da equao de Terzaghi deve ser corrigido de acordo com as seguintes condies:1 situao Hf s Bento( ) | | Hf B Hf .B1sub nat c + = 2 situao Hf > B o valor de c = nat (no sofre correo) AfrmulageraldeTerzaghipodeserescritacomofatordecorreodoN.A. como: + + = o S . N . B . .21S ). 1 N .( q S . N . cc q q c c R q = nat.H 8.2. MTODO DA NBR 6122/96 ANBRpropecorreesdastensesbsicasquevariamemfunodotipode solo, largura e profundidade da fundao. Valores vlidos para largura de 2m. 8.2.1. CORREO PARA SOLO ARENOSO (CLASSE DE 4 A 9) - Quanto largura: -p/ B s 9,5moadm = ob [1 + 0,2 (B-2)] -p/ B > 9,5m oadm = 2,5 ob - Quanto profundidade -oadm = oadm H s 1,0m -oadm = oadm [1 + 0,4 (H-1)] 1,0m s H s 3,5m -oadm = 2 oadm H > 3,5m A tenso admissvel no pode ser maior que 2,5 ob BHsatnatNAHfFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 52 8.2.2. CORREO PARA SOLO ARGILOSO (CLASSE DE 10 A 15) - Quanto largura: -oadm = ob para A s 10m2 -oadm = A10bo para A > 10m2 8.2.3. PARA QUALQUER SOLO oadm = oadm + q (tenso efetiva na cota de apoio) oadm s 2,5 ob Quadro 8.7 Presses bsicas dos solos (NBR6122/1996). ClasseDescrio Valores (kPa) 1 Rocha s, macia, sem laminao ou sinal de decomposio 3000 2 Rochas laminadas, com pequenas fissuras, estratificadas 1500 3Rochas alteradas ou em decomposio* 4Solos granulados concrecionados conglomerados1000 5Solos pedregulhosos compactos a muito compactos600 6Solos pedregulhosos fofos300 7Areias muito compactas (N>40)500 8Areias compactas (19 s N s 40)400 9Areias medianamente compactas (9 s N s 18)200 10Argilas duras (N>20)300 11Argilas rijas (11 s N s 19)200 12Argilas mdias (6 s N s 10)100 13Siltes duros (muitos compactos)300 14Siltes rijos (compactos)200 15Siltes mdios (medianamente compactos)100 *temqueserlevadoemcontaanaturezadarochamatrizeograude decomposio ou alterao. Obs.:Paraadescriodosdiferentestiposdesolo,seguirasdefiniesdaNBR 6502. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 53 8.3. PROVA DE CARGA EM FUNDAO DIRETA OU RASAParaarealizaodesteensaio,deve-seutilizarumaplacargidaqualdistribuir astensesaosolo.Areadaplacanodeveserinferiora0,5m2.Comumente, usada uma placa de C = 0,80m (Figura 8.4). Figura 8.4 Prova de carga sobre placa. -Aprovadecargaexecutadaemestgiosdecarregamentoondeemcada estgio so aplicados s 20% da taxa de trabalho presumvel do solo. -Emcadaestgiodecarregamento,serorealizadasleiturasdasdeformaes logo aps a aplicao da carga e depois em intervalos de tempos de 1, 2, 4, 8, 15, 30 minutos, 1 hora, 2, 4, 8, 15 horas, etc.. Os carregamentos so aplicados at que: - ocorra ruptura do terreno - a deformao do solo atinja 25 mm - a carga aplicada atinja valor igual ao dobro da taxa de trabalho presumida para o solo. ltimo estgio de carga pelo menos 12 horas, se no houver rupturado terreno. O descarregamento dever ser feito em estgios sucessivos no superiores a 25% da carga total, medindo-se as deformaes de maneira idntica a do carregamento. Os resultados devem ser apresentados como mostra a Figura 8.5. Reao Macaco H Placa Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 54 Figura 8.5 Curva tenso x recalque de prova de carga sobre placa. - Geralmente, para solos de alta resistncia, prevalece o critrio da ruptura, pois as deformaes so pequenas. - Para solos de baixa resistncia, prevalece o critrio de recalque admissvel, pois as deformaes do solo sero sempre grandes. Tenso admissvel de um solo deve ser fixada pelo valor mais desfavorvel entre os critrios: Atensoadmissveldeumsolofixadapelovalormaisdesfavorvelentreos critrios: -oadm=oruptura /n(critrio de ruptura)-oadm=oMax /n (se no ocorreu a ruptura)-oadm=orecalque admissvel /n(critrio de recalques excessivos) onde : n> 2 9. RECALQUES DE FUNDAES DIRETAS 9.1. INTRODUO Odimensionamentodasfundaesdequalquerobradeengenhariadeve assegurarcoeficientesdeseguranaadequadosrupturadoterrenoes deformaes excessivas nele provocadas. 42 : 12 27 : 39 58 : 31 Horas Minutos 11 : 47 Tenses(KPa) 0100200 300 400500600 700 800 0 10 20 30 40 Recalques(mm) Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 55 Estagarantiadeseguranapodeserconseguidapelaaplicaodedoiscritrios: critrio de ruptura e critrio das deformaes. Neste captulo, ser estudado o critrio das deformaes ou recalques excessivos. A equao geral para o clculo dos recalques de uma fundao pode ser expressa pors = se + sa + scs onde: s = recalque total se ou si = recalque elstico (se) ou recalque imediato (si) sa = recalque por adensamento scs = recalque por compresso secundria Orecalqueelsticose(si)devidosdeformaeselsticasdosolo,ocorre imediatamente aps a aplicao das cargas e muito importante nos solos arenosos (e relativamente importante nas argilas no saturadas). O recalque por adensamento devido expulso da gua e ar dos vazios do solo, ocorre mais lentamente, depende da permeabilidade do solo, e muito importante nos solos argilosos, principalmente nos saturados. Orecalqueporcompressosecundriadevidoaorearranjoestruturalcausado portensesdecisalhamento,ocorremuitolentamentenossolosargilosos,e geralmentedesprezadonoclculodefundaes,salvoemcasosparticulares,se assumir importncia significativa. 9.2. RECALQUES DE ESTRUTURAS Para o dimensionamento de uma estrutura, verifica-se que, alm dos critrios de segurana ruptura, critrios de deformaes limites devem ser tambm satisfeitos paraocomportamentoadequadodasfundaes.Namaioriadosproblemas correntes,oscritriosdedeformaesquecondicionamasoluo.Sero apresentadas a seguir algumas definies relativas ao assunto. Recalquediferencialo-correspondediferenaentreosrecalquesdedois pontos quaisquer da fundao (Figura 9.1). Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 56 Figura 9.1 Efeitos do recalque diferencial na estruturas. Recalque total-A H i( A H1,A Hm,A HM,A H2....). Recalque total mximo - A HM =A H2 Recalque total mnimo -A Hm =A H1 Recalque diferencial - o i j (o12 , o23 , o34......). Recalque diferencial especfico - o i j /i j (o12 /12 , o23 /23 , o34 /34...). Recalque diferencial de desaprumo - o' = A H4-AH1 a.RecalquetotalAH -correspondeaorecalquefinalaqueestarsujeitoum determinado ponto ou elemento da fundao (si + sa). b.Recalquediferencialo-correspondediferenaentreosrecalquestotaisde dois pontosquaisquer da fundao. c.Recalque diferencial especfico o/ a relao entre o recalque diferencial o e a distncia horizontal , entre dois pontos quaisquer da fundao. Profundidade original das fundaes P1P2 P3 P4 Terreno H1 H2 H3 H4 1-2 2-3 3-4 1-22-3 3-4 PoFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 57 d. Recalque admissvel de uma edificao - o recalque limite que uma edificao pode tolerar, sem que haja prejuzo para a sua utilizao. 9.3. EFEITO DE RECALQUES EM ESTRUTURAS Os efeitos dos recalques nas estruturas podem ser classificados em 3 grupos: -Danosestruturaissoosdanoscausadosestruturapropriamentedita (pilares, vigas e lajes). -Danosarquitetnicossoosdanoscausadosestticadaconstruo, tais como trincas em paredes e acabamentos, rupturas de painisde vidro ou mrmore etc. -Danos funcionais so os causados utilizao da estrutura com refluxo ourupturadeesgotosegalerias,emperramentodasportasejanelas, desgaste excessivo de elevadores (desaprumo da estrutura) etc. Segundo extensa pesquisa levada a efeito por Skempton e MacDonald (1956), na qualforamestudadoscercade100edifcios,danificadosouno,osdanos funcionais dependem principalmente da grandeza dos recalques totais; j os danos estruturaisearquitetnicosdependemessencialmentedosrecalquesdiferenciais especficos. Aindasegundoosmesmosautores,nocasodeestruturasnormais(concretoou ao), com painis de alvenaria, o recalque diferencial especfico no deve ser maior que: 1:300 para evitar danos arquitetnicos 1:150 para evitar danos estruturais 9.3.1.RECALQUES ADMISSVEIS DAS ESTRUTURAS Agrandezadosrecalquesquepodemsertoleradosporumaestrutura,depende essencialmente: -Dosmateriaisconstituintesdaestrutura-quantomaisflexveisos materiais, tanto maiores as deformaes tolerveis. -Davelocidadedeocorrnciadorecalque-recalqueslentos(devidosao adensamentodeumacamadaargilosa,porexemplo)permitemuma acomodaodaestrutura,eestapassaasuportarrecalquesdiferenciais maiores do que suportaria se os recalques ocorressem mais rapidamente. -Dafinalidadedaconstruo-umrecalquede30mmpodeseraceitvel paraumpisodeumgalpoindustrial,enquantoque10mmpodeser exagerado para um piso que suportar mquinas sensveis a recalques. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 58 -Da localizao da construo recalques totais normalmente admissveis na cidadedoMxicoouemSantos,seriamtotalmenteinaceitveisemSo Paulo, por exemplo. 9.3.2. CAUSAS DE RECALQUES RebaixamentodoLenolFreticocasohajapresenadesolocompressvelno subsolo,ocorreaumentodaspressesgeostticasnessacamada,independenteda aplicao de carregamentos externos. SolosColapsveissolosdeelevadasporosidades,quandoentramemcontato com a gua, ocorre a destruio da cimentao intergranular, resultando um colapso sbito deste solo. Escavaesemreasadjacentesfundaomesmocomparedesancoradas, podem ocorrer movimentos, ocasionando recalques nas edificaes vizinhas. Vibraesoriundasdaoperaodeequipamentoscomo:bate-estacas,rolos-compactadores vibratrios, trfego virio etc. EscavaodeTneisqualquerquesejaomtododeexecuo,ocorrero recalques da superfcie do terreno. 9.3.3. RECALQUES LIMITES (BJERRUM 1963) Figura 9.2 Recalque diferencial especfico / o . Almdoscritriosapresentados,existemoutros,comoporexemploosdo Design Manual, NAVDOCKS DM-7, da Marinha Americana, e os Boston, Nova York, Chigado, etc. 1:100 1:200 1:300 1:400 1:500 1:600 1:700 1:800 1:900 1:1000Dificuldades com mquinas sensveis a recalquesPerigo para estruturas aporticadas com diagonaisLimite de segurana para edifcios onde no so permitidas fissurasLimite onde deve ser esperada a primeira trinca em paredes de alvenariaLimite onde devem ser esperadas dificuldades com pontes rolantesLimite onde o desaprumo de edifcios altos pode se tornar sensvelTrincas considerveis em paredes de alvenariaLimite de segurana para paredes flexveis de tijolos (h/L |.|

\|o = -o* = o - qB)Efeito Tempo correo C2. |.|

\|+ =1 , 0tlog 2 , 0 1 C2t em anos RECALQUE =||.|

\|A o = n1 iizsz2 1 iEI* C C Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 67 E=2.qc (areias) e E=6,5.qc (argilas) (Schmertmann, 1970) 10. INFLUNCIA DAS DIMENSES DAS FUNDAES Nestecaptulo,serdiscutidaainflunciadasdimensesdasfundaesnos seguintes assuntos j estudados: -nos resultados das frmulas de clculo de recalques -nos resultados das frmulas de clculo de capacidade de carga -.nos resultados das provas de carga sobre placa. 10.1. NOS RESULTADOS DAS FRMULAS DE CLCULO DE RECALQUES 10.1.1.RECALQUES ELSTICOS a. Frmula de Schleicher (1926) WSI .E2 1. B . se=SoloNSPTE (kN/m2) Peso especfico (kN/m3)Ang. Atrito efetivo (o) Coeso efetiva (kN/m2) Naturalsaturado Areia pouco siltosa / pouco argilosa 0-420000-50000171825 5-840000-80000181930 9-1850000-100000192032 19-4180000-150000202135 >41160000-200000202138 Areia mdia e fina muito argilosa 0-4200001718250 5-8400001819285 9-18500001920307,5 19-4110000020213210 Argila porosa vermelha e amarela 0-22000-50001517207,5 3-55000-1000016172315 6-1010000-2000017182530 >1020000-3000018192530 a 70 Argila siltosa pouco arenosa (tercirio) 0-210001718207,5 3-51000-250018192315 6-102500-1000019192420 11-195000-100019192430 20-3030000-10000020202540 >30100000-15000020202550 Argila arenosa pouco siltosa 0-2500015171510 3-55000-1500017181520 6-1015000-2000018191835 11-1920000-3500019192050 >2035000-5000020202560 Turfa / argila orgnica (quaternrio) 0-1400-10001111155 2-51000-500012121510 Silte arenoso pouco argiloso (residual) 5-8800018192515 9-181000019202620 19-4115000020202730 >2020000021212850 Fonte: Fundaes e contenes de edifcios Ivan Joppert Jr. Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 68 Podeservistoqueorecalqueelsticodependediretamentedamenordimenso da fundao. Alm disso, o coeficiente IW depende da relaoL/B. b. Frmula de Janbu et al. S1 0E2 1. B . . . se=Neste caso, o recalque elstico tambm depende diretamente da menor dimenso B. Alm disso, os coeficientes 0 e 1 tambm so funo de B. 10.1.2.RECALQUES POR ADENSAMENTO Parte-se da frmula clssica para o clculo dos recalques por adensamento. 00C0PP Plog . H . C .e 11H++=Como os parmetros H, e0 e P0 dependem da menor dimenso B, pois so funo dobulbodetensespropagadopeloacrscimodecargaApdevidofundao, pode-seconcluirqueovalordorecalqueporadensamentotambmdependeda menor dimenso B das fundaes. 10.2. NOS RESULTADOS DAS FRMULAS DE CLCULO DE CAPACIDADE DE CARGA 10.2.1. FRMULA GERAL DE TERZAGHI s .N . B . .21qs .qN . H . s . N . cC CR + + = Sero analisados os casos de solos argilosos e solos arenosos. -Solos argilosos: Neste caso : | 0,c > 0 ,NC = 5,7 , Nq = 1,0eN = 0 EntoqRs . H . s . c . 5,7C + = Portanto,acapacidadedecargadasargilasnodependedasdimensesdas fundaes, porm depende da sua forma geomtrica. Aumentacomaprofundidadedeapoiodafundao,eesteaumentoequivale variao das tenses devidas sobrecarga ( .H ). b. Solos arenosos: Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 69 Neste caso : | > 0 e c 0 Ento: q qRs . N . B . .21s . N . H . + = Logo, a capacidade de carga dos solos arenosos depende da menor dimenso da fundao.Dependetambmdaformageomtricaedaprofundidadedeapoioda fundao. 10.2.2. FRMULA DE SKEMPTON Esta frmula vlida para solos argilosos, comc > 0 e | 0 . H . N . cCR + = Como neste caso NC = f (H / B), para uma determinada profundidade a capacidade de carga depender da menor dimenso da fundao B. 10.3. NOS RESULTADOS DAS PROVAS DE CARGA Quandoasfundaestiveremdimensesdiferentesdasdimensesdaplaca utilizadaparaaexecuodaprovadecarga,osrecalquesdasfundaessero diferentesdosrecalquessofridospelaplaca,devidoprincipalmenteaosdiferentes bulbosdetensespropagadosnosolopelaplacaefundaes,mesmoquandoo solo de apoio homogneo em profundidade. AfigurarepresentaumaplacadedimensoBPLACAeumafundaodedimenso BFUND , apoiadas em um solo homogneo ao longo da profundidade. Paraumaanlisesimplificadadoproblema,seroadotadasashipteses enumeradas a seguir. BPLACABFUND = N . BPLACA H N.D D Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 70 a.Profundidadedeapoio:asplacaseasfundaesapiam-semesma profundidade H. b. Tenso de contato: as placas e as fundaes descarregam a mesma tenso de contato o.c. Dimenses: as dimenses das placas e fundaes so consideradas como Placa-BPLACA Fundaes-BFUND = N . BPLACA d. Bulbos de tenses: os bulbos de tenses das placas e fundaes, considerados nosclculos,seroaproximadosporretngulosdelargurasBPLACAeN.BPLACA,e alturas D e N.D, respectivamente. e.Acrscimodetensonaprofundidadez,emqualquerdosdoisbulbosde tenses definidos, devido tenso aplicada o : oz. f.Mdulo de deformabilidade do solo : M. g. Deformao unitriacz a qualquer profundidadez, em qualquerdos bulbos de tenses definidos : esta deformao proporcional ao acrscimo de carga devido tenso aplicada, isto , Mzz = h.Deformao unitria mdia em qualquer bulbo de tenses : czmdio . Define-se ento Mmdio zmdio z =onde : ozmdio-tenso mdia no bulbo de tenses. Como oz mdiono conhecido, pode-se fazeroz mdio = K . o Ento :oz mdio =MK .

Seroestudadosseparadamenteossolosargilosos(Mconstantecoma profundidade)eossolosarenosos(Maumentandolinearmentecoma profundidade). 10.3.1. SOLOS ARGILOSOS Paraossolosargilosos,podeserconsideradoqueomdulode deformabilidade M constante com a profundidade. - Recalque na placa : S PLACA Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 71 D .MmdioD .mdioSPLACA ZPLACA ZPLACA= = ou : D .M. KPLACAS = - Recalque na fundao:S FUND ND .MmdioND .mdioFUND ZFUND ZFUNDS = = Da equivalncia dos bulbos de tenses da placa e das fundaes : oz Zmdio FUND = oz mdio PLACA = M . K Ento : ND .M. KFUNDs =- Relao entre o recalque da fundao e o recalque da placa Das relaes anteriores, chega-se a: PLACAFUNDPLACAFUNDBBss= Esta relao entre recalques vlida somente para solos argilosos, para os quais M aproximadamente constante com a profundidade. Portanto,nocasodasargilas,emqueomdulodedeformabilidadeconstante comaprofundidade,orecalqueelsticodiretamenteproporcionallargurada fundao, ou seja, diretamente proporcional sua menor dimenso. 10.3.2. SOLOS ARENOSOS Nossolosarenosos,paraosquaispodeserconsideradocomboaaproximao queomdulodedeformabilidadeaumentalinearmentecomaprofundidade, deduoanlogaaocasodasargilaspoderiaserfeita.Porm,almdestahiptese simplificadora, teriam que ser adotadas outras, que levariam a resultados no muito confiveis. Por isso, sero apresentados dois casos, cujos resultados so baseados na teoria e em observaes. a.Frmula de Terzaghi e Peck (1.948). Terzaghi e Peck, em 1948, propuseram a seguinte relao entre os recalques das fundaeseosdasplacas,quandoapoiadasemsolosarenosos,paraprovasde carga executadas com placas de 0,30m X 0,30m (1ft X 1ft). Segundo estes autores : Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 72 20,30 BB . 2ssFUNDFUNDPLACAFUND(((

+=Estarelaovlidasomenteparasolosarenosos,nocasodeprovasdecarga executadas com placas de 0,30m X 0,30m. No Brasil, a Norma Brasileira recomenda placas com rea mnima de 0,5m2, e geralmente utilizada uma placa circular com dimetro de 0,80cm. Nesta equao : S FUND - recalque da fundao de largura BFUND SPLACA - recalque da placa utilizada naprova de carga, dedimenses 0,30 mx 0,30 m b. Frmulageral de Sowers (1.962). Paraocasogeral,emqueaplacaapresentadimensesdiferentesde30cmx 30cm,Sowers(1962),baseadonafrmulaanterioreemseusprpriostrabalhos, props a seguinte relao entre os recalques das placas e os das fundaes. ( )( )20,30 B . B0,30 B . BssFUND PLACAPLACA FUNDPLACAFUND((

++= Relaovlidaparasolosarenosos,Maumentandolinearmentecoma profundidade. 10.3.3. OBSERVAESPara o caso das sapatas apoiadas em argilas, normalmente utilizada a relao: PLACAFUNDPLACAFUNDBBNss= =ouseja,queorecalqueelsticoaumentalinearmentecomalarguradas fundaes(ou com sua menor dimenso). . Para o caso das sapatas apoiadas em areias ser adotada a expressoproposta porSowers(1962),queestmaisdeacordocomasplacasde0,8mdedimetro, normalmente utilizadas no Brasil. 20,30) (B . B0,30) (B . BSSFUND PLACAPLACA FUNDPLACAFUND((

++= Fundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 73 .Aexpresso 20,30 BB . 2SSPLACAFUNDPLACAFUND((

=+valesomenteparaplacasde0,30mX 0,30 m e conduz a resultados mais conservadores. Asrelaesentrerecalquesdeplacasefundaesapresentadasnestecaptulo valemsomenteseosrespectivosbulbosdetensessepropagamnasmesmas camadas.Seobulbodetensespropagadopelafundaoatingircamadasno atingidaspelobulbocorrespondenteplaca,asconclusesanterioresnovalem. Neste caso, devem ser elaborados estudos adequados a cada caso particular. 11. DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES POR SAPATAS Como as tenses admissveis compresso do concreto so muito superiores s tenses admissveis dos solos em geral, as sees dos pilares, prximas superfcie doterreno,soalargadas,deformaqueapressoaplicadaaoterrenoseja compatvel com sua tenso admissvel, formando ento a sapata. O valor da oadm pode ser obtida das seguintes maneiras: -Frmulas Tericas-Valores Tabelados (NBR 6122)-Prova de Carga-Sondagem SPT oadm=0,02.Nmdio (MPa) (equao genrica) Figura 11.1 Procedimento para determinao do Nmdio. B~1,5B13~311 16 13Nmdio=+ +=131614112075840AREIA FINA EMDIA CINZAARGILA SILTOSA VARIEGADAAREIA DEGRANUL. VARIADA AMARELASPTN.ASondagemoa= 0,02.N= 0,02.13= 0,26MPaFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 74 11.1.SAPATAS ISOLADAS Sejamebasdimensesdopilar,Pacargaqueeletransmiteeoadmatenso admissvel do terreno. A rea de contato da sapata com o solo deve ser: admsP * 1 , 1Ao= Onde 1,1 representa o acrscimo de carga devido ao peso prprio da sapata e o solo. Almdisso,devemserobedecidososseguintesrequisitosnodimensionamento de uma fundao por sapatas. Distribuio Uniforme de Tenses o centro de gravidade da rea da sapata deve coincidircomocentrodegravidadedopilar,paraqueaspressesdecontato aplicadas pela sapata ao terreno tenham distribuio uniforme. Figura 11.2 Distribuio de tenses na sapata. b)DimensionamentoEconmicoasdimensesLeBdassapatas,eebdos pilares,devemestarconvenientementerelacionadasafimdequeo dimensionamento seja econmico. Isto consiste em fazer com que as abas (distncia d da Figura 11.3)sejam iguais, resultando momentos iguais nos quatro balanos e secodaarmaduradasapataigualnosdoissentidos.Paraisso,necessrioque L-B= - b Sabe-se ainda que L x B = Asapata, o que facilita a resoluo do sistema. Potrab s oadmb Bddd dC.GLFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 75 Figura 11.3 Detalhe construtivo de sapata. Dimensionamento: admPAo= =B.L L-B= - b L=A / B Exemplo de clculo: Dados:P=3455kN Pilar=110 x 25cm oadm=350kPa 2m 86 , 103503455 * 1 , 1A = = - b = 110-25=85cmSoluo: B=2,90m e L=3,75m Momento quando uma sapara est submetida a esforos de flexo-compresso, oriundosdemomentosprovenientesdecargasacidentais,taiscomo:vento,a tenso deve ser verificada pela seguinte frmula:

M = momento atuante PoMesabddLB2,52,52,5MyFMyBLLomxomnMyFMyBLLomxomnFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 76 Wy = momento resistente =

A NBR6122 limita as tenses mximas e mnimas como sendo: omxs1,3oadmomn>0

RecalquesDiferenciaisasdimensesdassapatasvizinhasdevemsertaisque eliminem, ou minimizem, o recalque diferencial entre elas. Sabe-se que os recalques das sapatas dependem das dimenses das mesmas.d) Sapatas apoiadas em Cotas Diferentes No caso de sapatas vizinhas, apoiadas em cotas diferentes, elas devem estar dispostas segundo um ngulo no inferior a o comavertical,paraquenohajasuperposiodosbulbosdepresso.Asapata situada na cota inferior deve ser construda em primeiro lugar. Podem ser adotados, o = 60 para solos e o = 30 para rochas. Figura 11.4 Sapatas apoiadas em cotas diferentes. Dimenses mnimas sapatas isoladas e corridas = 60cm. Pilares em L A sapata deve estar centrada no eixo de gravidade do pilar. Figura 11.5 Sapata executada em pilar L. o1,502,002,704,400,200,20CGFundaes 2012P. J. R. Albuquerque / L.R. Cavicchia / B. N. Melo 77 Superposio de SapatasEm certas situaes, pode ocorrer que duas ou mais sapatas venham ocupar uma mesma posio no terreno, conforme esquematizado em seguida. Esteproblemapodeserresolvidodeduasmaneirasdiferentes:alteraona geometria das sapatas ou associao dos pilares com uma viga associativa. 11.1.1. Modificao na forma das sapatas Aalternativamaissimplesedemenorcustodeexecuoprovavelmentea modificao na forma das sapatas, que inicialmente deveriam ter sido objeto de um dimensionamentoeconmico.Estamodificaodeveseramnimapossvel,para queassapatasseafastemapenasomnimonecessriodestedimensionamento econmico. As reas das sapatas devem ser conservadas, para que as tenses de trabalho no se