Apostila Fundações Tecnologia Das Construções II[PROF]

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  • FUNDAES

    SAP0653 Tecnologia das Construes II

    PROFESSORES: MRCIO M. FABRCIO JOO A. ROSSIGNOLO

  • ii

    SUMRIO

    1. TIPOS DE FUNDAES..............................................................................1

    1.1 Fundaes Rasas ou Diretas (H B) ........................................................................1 1.1.1. Blocos de Fundao ........................................................................................1

    1.1.2. Sapatas de Fundao ......................................................................................2

    1.1.3. Radier............................................................................................................2

    1.2. FUNDAES PROFUNDAS......................................................................................3

    1.2.1. Estacas ..........................................................................................................3

    1.2.2.1. Moldadas in-loco .......................................................................................3

    1.2.3. Tubules ......................................................................................................15

    2. CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAO DIRETA ...........................................18

    2.1. Frmulas de Capacidade de Carga........................................................................19

    2.1.1. Frmula Geral de Terzaghi (1943 ) .................................................................19

    2.1.2. Frmula de Skempton (1951) - Argilas............................................................21

    2.2. Prova de Carga em Fundao Direta ou Rasa ........................................................22

    2.3. Influncia das Dimenses das Fundaes nos Resultados de Provas de Carga..........25

    2.4. Nos Resultados das Frmulas de Capacidade de Carga...........................................27

    2.4.1. Argilas .........................................................................................................27

    2.4.2. Areias ..........................................................................................................28

    3. RECALQUES DE FUNDAES DIRETAS........................................................28

    3.1. Recalques de Estruturas ......................................................................................29

    3.2. Efeito de Recalques em Estruturas .......................................................................30

    3.2.1.Recalques Admissveis das Estruturas ..............................................................31

    3.2.2. Causas de Recalques.....................................................................................31

    3.2.3. Recalques Limites (Bjerrum 1963) ...............................................................32

    3.3. Presses de Contato e Recalques .........................................................................33

    3.3.1. Solos Arenosos .............................................................................................33

    3.3.2. Solos Argilosos .............................................................................................34

    3.4. Clculo dos Recalques .........................................................................................35

    3.4.1 Recalques por Adensamento Solos Argilosos .................................................36

  • iii

    3.4.2. Recalque Elstico ..........................................................................................37

    4. DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES POR SAPATAS ......................................39

    4.1.Sapatas Isoladas..................................................................................................40

    4.2. Sapatas Associadas .............................................................................................43

    4.3. Sapatas de Divisa................................................................................................44

  • 1

    1. TIPOS DE FUNDAES

    Fundaes Rasas ou Diretas Fundaes Profundas

    1.1 FUNDAES RASAS OU DIRETAS (H B) Elementos de fundao em que a carga transmitida ao terreno, predominantemente pelas

    presses distribudas sob a base da fundao, e em que a profundidade de assentamento

    em relao ao terreno adjacente inferior a duas vezes a menor dimenso da fundao (B).

    Incluem-se neste tipo de fundao as sapatas, os blocos, os radiers, as sapatas associadas,

    as vigas de fundao e as sapatas corridas.

    Para o caso de fundaes apoiadas em solos de elevada porosidade, no saturados, deve ser

    analisada a possibilidade de colapso por encharcamento, pois estes solos so

    potencialmente colapsveis. Em princpio devem ser evitadas fundaes superficiais

    apoiadas neste solo, a no ser que sejam feitos estudos considerando-se as tenses a serem

    aplicadas pelas fundaes e a possibilidade de encharcamento do solo.

    1.1.1. BLOCOS DE FUNDAO

    Figura 1.1 Bloco escalonado.

    Blocos de fundao Assumem a forma de bloco escalonado, ou pedestal, ou de um tronco de cone. Alturas relativamente grandes e resistem principalmente por compresso.

  • 2

    1.1.2. SAPATAS DE FUNDAO

    Figura 1.2 Sapata isolada.

    Sapatas (isoladas ou associadas) . So elementos de apoio de concreto, de menor altura que os blocos, que resistem principalmente por flexo.

    Sapatas podem ser:

    - circulares - (B = ) - quadradas - ( L = B )

    - retangulares - ( L > B ) e ( L 3B ou L 5B ) - corridas - ( L > 3B ou L > 5B )

    1.1.3. RADIER

    Quando todos pilares de uma estrutura transmitirem as cargas ao solo atravs de uma nica

    sapata. Este tipo de fundao envolve grande volume de concreto, relativamente onerosa

    e de difcil execuo. Quando a rea das sapatas ocuparem cerca de 70 % da rea coberta

    pela construo ou quando se deseja reduzir ao mximo os recalques diferenciais.

    Figura 1.3 Radier.

  • 3

    1.2. FUNDAES PROFUNDAS

    1.2.1. ESTACAS

    Elementos bem mais esbeltos que os tubules, caracterizados pelo grande comprimento e

    pequena seco transversal. So implantados no terreno por equipamento situado

    superfcie. So em geral utilizados em grupo, solidarizadas por um bloco rgido de concreto

    armado ( bloco de caroamento).

    P RL + RP onde RL = Resistncia Lateral e RP = Resistncia de Ponta

    Estacas quanto ao carregamento: Ponta, Atrito, Ao Mista, Estacas de Compactao,

    Estacas de Trao e Estacas de Ancoragem

    1.2.2.1. MOLDADAS IN-LOCO

    1.2.2.1.1. ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE (S / LAMA)

    Figura 1.4 Caminho com perfuratriz.

    - Acima do N.A.

    - Perfuratrizes rotativas

    - Profundidades at 30m

    - Dimetros de 0,20 a 1,70m (comum at 0,50m)

  • 4

    Figura 1.4 Detalhe do elemento de escavao.

    1.2.2.1.2. ESTACA ESCAVADA (C/LAMA BENTONTICA)

    A lama tem a finalidade da dar suporte a escavao. Existem dois tipos: estaces (circulares

    =0,6 a 2,0m perfuradas ou escavadas) e barretes ou diafragma (retangular ou alongadas, escavadas com clam-shells - Figura 1.5).

    Processo executivo:

    a) Escavao e preenchimento simultneo da estaca com lama bentontica previamente

    preparada;

    b) Colocao da armadura dentro da escavao cheia de lama;

    c) Lanamento do concreto, de baixo para cima, atravs de tubo de concretagem

    (tremonha)

  • 5

    Fatores que afetam a escavao:

    i) Condies do subsolo (mataces, solos muito permeveis, camadas duras etc);

    ii) Lenol fretico (NA muito alto dificulta a escavao);

    iii) Lama bentontica (qualidade);

    iv) Equipamentos e plataforma de trabalho (bom estado de conservao);

    v) Armaduras (rgidas)

    Figura 1.5 Clam-shell

    1.2.2.1.3. ESTACA RAIZ

    So aquelas em que se aplicam injees de ar comprimido imediatamente aps a moldagem

    do fuste e no topo do mesmo, concomitantemente a remoo do revestimento. Neste tipo de

    estaca no se utiliza concreto e sim argamassa.

  • 6

    Figura 1.6 Processo executivo de estaca raiz.

    1.2.2.1.4. ESTACA STRAUSS

    Duas fases: perfurao (sonda ou piteira), colocao do tubo de revestimento recupervel

    (simultaneamente) e lanamento do concreto. A concretagem feita com apiloamento e

    retirada da tubulao (guincho manual ou mecnico). Dimetros de 0,25 a 0,62m.

    Vantagens:

    - Ausncia de trepidao;

    - Facilidade de locomoo dentro da obra;

    - Possibilidade de verificar corpos estranhos no solo;

    - Execuo prximo divisa.

  • 7

    Cuidados:

    Quando no conseguir esgotar gua do furo no deve executar; Presena de argilas muitos moles e areias submersas; Retirada do tubo.

    Figura 1.7 Execuo de estaca Strauss.

    1.2.2.1.5. ESTACA APILOADA

    Tambm conhecida como soqueto ou estaca pilo. Utiliza-se o equipamento do tipo Strauss

    sem revestimento. Sua execuo consiste na simples queda de um soquete, com massa de

    300 a 600kg, abrindo um furo de 0,20 a 0,50m, que posteriormente preenchido com

    concreto. possvel executar em solos de alta porosidade, baixa resistncia e acima do NA.

    Muito utilizada no interior do Estado de So Paulo, principalmente na regio de Bauru.

  • 8

    Figura 1.8 Execuo de estaca apiloada.

    1.2.2.1.6. ESTACA FRANKI

    Sua execuo consiste em cravar um tubo de revestimento com ponta fechada por meio de

    bucha e recuperado na fase de concretagem. Capacidade de desenvolver elevada carga de

    trabalho para pequenos recalques. Pode ser executada abaixo do NA. Dimetros de 0,35 a

    0,60m.

  • 9

    Figura 1.9 Processo executivo de estaca Franki.

    1.2.2.1.7. ESTACA HLICE CONTNUA (MONITORADA)

    Introduzida no Brasil em 1987 e mais amplamente difundida em 1993. Caracterizada pela

    escavao do solo atravs de um trado contnuo possuidor de hlices em torno de um tubo

    central vazado. Aps sua introduo no solo at a cota especificada, o trado extrado

    concomitantemente injeo do concreto (slump 24cm, pedrisco e areia) atravs de tubo vazado.

    - Dimetros de 0,275m a 1,20m;

    - Comprimentos de at 33m, em funo da torre ;

    - Executada abaixo do NA;

    - Tempo de execuo de estaca de 0,40m de dimetro e 16m de comprimento em torno de

    10min (escavao e concretagem).

    - No ocasiona vibrao no terreno

  • 10

    Figura 1.10 Detalhe dos equipamentos empregados na execuo da estaca hlice contnua.

    Figura 1.11 Execuo de estaca hlice contnua.

  • 11

    1.2.2.1.7. ESTACA MEGA (MONITORADA)

    Introduzida no Brasil em 1997. A cabea cravada por rotao, podendo ser empregada

    mesma mquina utilizada nas estacas hlice contnua; durante a descida do elemento

    perfurante o solo deslocado para baixo e para os lado do furo. Aps sua introduo no solo

    at a cota especificada, o trado extrado concomitantemente injeo do concreto (slump

    24cm, pedrisco e areia) atravs de tubo vazado. - Dimetros de 0,31m a 0,66m;

    - Comprimento em funo da torre (at 33m);

    - Executada abaixo do NA;

    - Tempo de execuo de estaca de 0,40m de dimetro e 16m de comprimento em torno de

    10min (escavao e concretagem);

    - No ocasiona vibrao no terreno;

    - Limitada pelo torque da mquina

    Figura 1.12 Detalhe do elemento de perfurao.

  • 12

    Figura 1.13 Posicionamento do equipamento para execuo da estaca mega.

    1.2.2.1.8. PR-MOLDADAS

    Caracterizam-se por serem cravadas por percusso, prensagem ou vibrao e por fazerem

    parte do grupo denominado estacas de deslocamento. Podem ser constitudas por:

    madeira, ao, concreto armado ou protendido, ou pela associao de dois desses elementos

    (estaca mista).

    Estaca de Madeira Empregadas desde os primrdios da histria. Atualmente diante da dificuldade de obter

    madeiras de boa qualidade e do incremento das cargas nas estruturas sua utilizao bem

    mais reduzida.So troncos de rvores cravados por percusso. Tem durao praticamente

    ilimitada quando mantida permanentemente submersa. Quando h variao do NA apodrece

    por ao de fungos. Em So Paulo tem-se o exemplo do reforo de inmeros casares no

    bairro Jardim Europa, cujas estacas de madeira apodreceram em razo da retificao e

  • 13

    aprofundamento da calha do rio Pinheiros. Dimetros de 0,20 a 0,40m e Cargas admissveis

    de 150 a 500kN.

    Estaca Metlica Constitudas por peas de ao laminado ou soldado como perfis de seco I e H, chapas

    dobradas de seco circular (tubos), quadrada e retangular bem como trilhos

    (reaproveitados aps remoo de linhas frreas).

    Hoje em dia no se discute mais o problema de corroso de estacas metlicas quando

    permanecem inteira ou totalmente enterradas em solo natural, isto porque a quantidade de

    oxignio nos solos naturais to pequena que, a reao qumica to logo comea j se

    esgota completamente este componente responsvel pela corroso.

    Estaca de Concreto um dos melhores que se presta confeco de estacas em particular das pr-moldadas

    pelo controle de qualidade que pode se exercer tanto na confeco quanto na cravao.

    Podem ser de concreto armado ou protendido adensado por vibrao ou centrifugao.

    As seces transversais mais comumente empregadas so: circular (macia ou vazada),

    quadrada, hexagonal e a octogonal.

    Suas dimenses so limitadas para as quadradas de 0,30 x 0,30m e para as circulares de

    0,40m de dimetro. Seces maiores so vazadas. Cuidados devem ser tomados no seu

    levantamento. A carga mxima estrutural especificada pelo fabricante.

  • 14

    Figura 1.14 Cravao de estaca pr-moldada.

    Estaca Mega Elementos de concreto pr-moldado, com comprimentos da ordem de 0,5m, que so

    cravados por prensagem atravs de macaco hidrulico. So utilizados como reforo de

    fundaes ou substituio de fundaes j existentes, usando como reao prpria

    estrutura. Sua desvantagem o alto custo e o longo tempo para cravao.

  • 15

    Figura 1.15 Exemplo de estacas mistas.

    1.2.3. TUBULES

    So elementos de fundao profunda construdos concretando-se um poo (revestido ou

    no) aberto no terreno, geralmente dotado de base alargada. Diferenciam-se das estacas

    porque em sua etapa final necessrio a descida de um operrio para completar a

    geometria ou fazer a limpeza. De acordo com a NBR 6122/96 deve-se evitar alturas H

    superiores a 2m. Deve-se evitar trabalho 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.

    Este tipo de fundao em breve ser proibida no Brasil, como j acontece em pases

    desenvolvidos.

  • 16

    a) A cu aberto

    - Revestido

    - No revestido

    So em eral utilizados acima do nvel dgua.

    b) Pneumticos ou Ar Comprimido

    - Revestimento de concreto armado

    - Revestimento de ao (Benoto).

    So utilizados abaixo do nvel dgua.

    Observaes:

    Em uma fundao por tubules, necessria a descida de um tcnico para 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.

    Figura 1.16 Detalhe da ponta de um tubulo.

  • 17

    Figura 1.17 Tubulo a ar comprimido.

    Figura 1.18 Execuo de tubulo ar comprimido.

  • 18

    Figura 1.19 Topo de tubulo concretado.

    2. CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAO DIRETA

    A capacidade de carga de um solo, r, a presso que, aplicada ao solo atravs de uma fundao direta, causa a sua ruptura. Alcanada essa presso, a ruptura caracterizada por

    recalques incessantes, sem que haja aumento da presso aplicada.

    A presso admissvel adm de um solo, obtida dividindo-se a capacidade de carga r por um coeficiente de segurana, , adequado a cada caso.

    = radm

    A determinao da tenso admissvel dos solos feita atravs das seguintes formas:

    Pelo clculo da capacidade de carga, atravs de frmula tericas; Pela execuo de provas de carga; Pela adoo de taxas advindas da experincia acumulada em cada tipo de regio

    razoavelmente homognea.

    Os coeficientes de segurana em relao ruptura, no caso de fundaes rasas, situam-se

    geralmente entre 3 (exigidos em casos de clculos e estimativas) e 2 (em casos de

    disponibilidade de provas de carga ).

  • 19

    Portanto, no geral:

    2 provas de carga e 3 frmula tericas

    A capacidade de carga dos solos varia em funo dos seguintes parmetros:

    Do tipo e do estado do solo (areias e argilas nos vrios estados de compacidade e consistncia).

    Da dimenso e da forma da sapata (sapatas corridas, retangulares, quadradas ou circulares).

    Da profundidade da fundao (sapata rasa ou profunda).

    2.1. FRMULAS DE CAPACIDADE DE CARGA

    Existem vrias frmulas para o clculo da capacidade de carga dos solos, todas elas

    aproximadas, porm de grande utilidade para o engenheiro de fundaes, e conduzindo a

    resultados satisfatrios para o uso geral.

    Para a utilizao dessas frmulas, necessrio o conhecimento adequado da resistncia ao

    cisalhamento do solo em estudo, ou seja, S = c + tg

    2.1.1. FRMULA GERAL DE TERZAGHI (1943 )

    Terzaghi, em 1943, props trs frmulas para a estimativa da capacidade de carga de um

    solo, abordando os casos de sapatas corridas, quadradas e circulares, apoiadas pequena

    abaixo da superfcie do terreno (H < B), conforme Figura 2.1. R

    H

    45-/2

    Figura 2.1 Hiptese de Terzaghi.

    Mediante a introduo de um fator de correo para levar em conta a forma da sapata, as

    equaes de Terzaghi podem ser resumidas em uma s, mais geral.

    r = c Nc Sc + q Nq Sq + B N S

    coeso sobrecarga atrito

  • 20

    onde:

    c coeso do solo.

    Nc, Nq, N coeficientes de capacidade de carga f () Sc, Sq, S fatores de forma (Shape factors)

    H.q = presso efetiva de terra cota de apoio da sapata. peso especfico efetivo do solo na cota de apoio da sapata. B menor dimenso da sapata.

    Terzaghi chegou a essa equao atravs das seguintes consideraes:

    Que R 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

    Terzaghi introduz o efeito decorrente do atrito entre o solo e a base da sapata, ou: sapata

    de base rugosa.

    Os coeficientes da capacidade de carga dependem do ngulo de atrito do solo e so apresentados no Quadro 2.1.

    Quadro 2.1 Coeficientes de capacidade de carga.

    RUPTURA GERAL RUPTURA LOCAL Nc Nq N Nc Nq N 0 5,7 1,0 0,0 5,7 1,0 0,0 5 7,3 1,6 0,5 6,7 1,4 0,2 10 9,6 2,7 1,2 8,0 1,9 0,5 15 12,9 4,4 2,5 9,7 2,7 0,9 20 17,7 7,4 5,0 11,8 3,9 1,7 25 25,1 12,7 9,7 14,8 5,6 3,2 30 37,2 22,5 19,7 19,0 8,3 5,7 34 52,6 36,5 35,0 23,7 11,7 9,0 35 57,8 41,4 42,4 25,2 12,6 10,1 40 95,7 81,3 100,4 34,9 20,5 18,8

  • 21

    Para solos em que a ruptura pode se aproximar da ruptura local, a equao modificada

    para r = c Nc Sc + q Nq Sq + B N S , onde:

    c coeso reduzida (c = 2/3 c) ngulo de atrito reduzido, dado por tg = 2/3 tg Nc, Nq, N fatores de capacidade de carga reduzida, obtidos a partir de .

    Os fatores de forma so apresentados no Quadro 2.2 .

    Quadro 2.2 Fatores de forma.

    FATORES DE FORMA FORMA DA SAPATA Sc Sq S

    Corrida 1,0 1,0 1,0 Quadrada 1,3 1,0 0,8 Circular 1,3 1,0 0,6

    Para sapatas retangulares

    5B) a 3B L B L

    Pode-se admitir

    Sc = 1,1 Sq = 1,0 S = 0,9

    2.1.2. FRMULA DE SKEMPTON (1951) - ARGILAS

    Skempton, analisando as teorias para clculo de capacidade de carga das argilas, a partir de

    inmeros casos de ruptura de fundaes, props em 1951 a seguinte equao para o caso

    das argilas saturadas ( = 0 ), resistncia constante com a profundidade. r = c Nc + q

    onde,

    c coeso da argila (ensaio rpido)

    Nc coeficiente de capacidade de carga, onde ( )B/fN Hc = , considera-se a relao H/B, onde (Quadro 2.3):

    H profundidade de embutimento da sapata.

    B menor dimenso da sapata.

  • 22

    Quadro2.3 Coeficiente de Capacidade de Carga (Skempton)

    Nc H / B QUADRADA OU CIRCULAR CORRIDA

    0 6,2 5,14 0,25 6,7 5,6 0,5 7,1 5,9 0,75 7,4 6,2 1,0 7,7 6,4 1,5 8,1 6,5 2,0 8,4 7,0 2,5 8,6 7,2 3,0 8,8 7,4 4,0 9,0 7,5

    > 4,0 9,0 7,5

    Para sapatas retangulares deve-se utilizar a seguinte equao:

    ( ) ( ) ( )corridaRET cBc N x L/ 2,01N += 2.2. PROVA DE CARGA EM FUNDAO DIRETA OU RASA

    Para a realizao deste ensaio, deve-se utilizar uma placa rgida qual distribuir as tenses

    ao solo. A rea da placa no deve ser inferior a 0,5 m2. Comumente, usada uma placa de

    = 0,80 m (Figura 2.2).

    Figura 2.2 Prova de carga sobre placa.

    - A prova de carga executada em estgios de carregamento onde em cada estgio so

    aplicados 20% da taxa de trabalho presumvel do solo.

  • 23

    - Em cada estgio de carregamento, sero realizadas leituras das deformaes 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 ruptura do 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 2.3.

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

    Tenso (kPa)

    Rec

    alqu

    e (m

    m)

    Figura 2.3 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.

  • 24

    Os casos extremos, descritos por Terzaghi como de ruptura geral e ruptura local, so

    indicados na Figura 2.4..

    Figura 2.4 Curvas de ruptura local e geral.

    Tenso admissvel de um solo deve ser fixada pelo valor mais desfavorvel entre os critrios:

    adm

    No Quadro 2.4 so apresentadas presses bsicas (0) de vrios tipos de solos de acordo com a NBR6122/1996.

    Quadro 2.4 Presses bsicas dos solos (NBR6122/1996).

    Classe Descrio Valores (MPa) 1 Rocha s, macia, sem lamina ou sinal de decomposio 3,0 2 Rochas laminadas, com pequenas fissuras, estratificadas 1,5 3 Rochas alteradas ou em decomposio Ver Norma 4 Solos granulados concrecionados conglomerados 1,0 5 Solos pedregulhosos compactos a muito compactos 0,6 6 Solos pedregulhosos fofos 0,3 7 Areias muito compactas 0,5 8 Areias compactas 0,4 9 Areias medianamente compactas 02 10 Argilas duras 0,3 11 Argilas rijas 0,2 12 Argilas mdias 0,1 13 Siltes duros (muitos compactos) 0,3 14 Siltes rijos (compactos) 0,2

    2rup

    2mx

    2mm25

  • 25

    15 Siltes mdios (medianamente compactos) 0,1

    Obs.:

    a) Para a descrio dos diferentes tipos de solo, seguir as definies da NBR 6502.

    b) Os valores do Quadro 2.4, vlidos para largura de 2m devem ser modificados em

    funo das dimenses e da profundidade conforme prescrito nos itens 6.2.2.5 a

    6.2.2.7 da NBR6122/1996.

    2.3. INFLUNCIA DAS DIMENSES DAS FUNDAES NOS RESULTADOS DE PROVAS DE CARGA

    Quando as dimenses das sapatas forem diferentes que as da placa utilizada para a

    execuo da prova de carga, os recalques elsticos das sapatas sero diferentes dos

    recalques elsticos sofridos pela placa utilizada na prova de carga, devido principalmente s

    diferentes distribuies de tenses no solo (bulbo de presses).

    Para uma anlise simplificada do problema, sero adotadas as hipteses enumeradas a

    seguir:

    a) As placas e as sapatas, de largura B e nB respectivamente, apoiam-se mesma

    profundidade H, e aplicam a mesma presso . b) Os bulbos de presso com influncia nos clculos sero substitudos por retngulos de

    larguras B e nB, e alturas D enD, respectivamente.

    c) A deformao unitria a qualquer profundidade Z proporcional ao acrscimo de carga

    devido presso aplicada pela sapata, isto ,

    , M

    E zz= z tenso vertical profundidade z, devida a

    onde M o mdulo de deformabilidade do solo.

    Define-se ento,

    Mmdio

    E zzmdio

    = , como deformao unitria mdia.

    Sero estudados os casos de solos argilosos (M constante com a profundidade) e solos

    arenosos (M aumentando linearmente com a profundidade).

    Solos Argilosos O mdulo de deformabilidade constante com a profundidade.

    B dimenso da placa

    nB dimenso da sapata

    Sp recalque elstico da placa, metros.

  • 26

    SF recalque da fundao de dimenso nD, em metros.

    Para a placa: D.M.CS 1p=

    Para a sapata: nD.M

    . CS 1F=

    A relao entre o recalque apresentado pela sapata de fundao e o da placa ser

    nD.

    M.C

    nD .M.C

    SS

    1

    1

    p

    F =

    =

    Portanto, no caso das argilas, em que o mdulo de deformabilidade constante com a

    profundidade, o recalque elstico diretamente proporcional largura da sapata de

    fundao (ou a sua menor dimenso).

    Solos Arenosos Nos solos arenosos, em que o mdulo de deformabilidade aumenta linearmente com a

    profundidade, deduo anloga ao caso das argilas poderia ser feita. Porm, alm das

    hipteses simplificadoras j introduzidas, teriam que ser adotadas outras, que levariam a

    resultados no muito confiveis.

    Por isso, sero apresentados dois casos, baseados na teoria e em observaes, que do

    bons resultados na prtica.

    - Frmula de Terzaghi-Peck (Areias)

    Terzaghi e Peck, em 1948, propuseram a seguinte equao para sapatas apoiadas em solos

    arenosos.

    onde:

    p

    F

    p

    FBB

    SS =

    2

    F

    F

    p

    F30,0B

    B 2SS

    +=

  • 27

    SF recalque elstico da sapata da largura BF, em metros

    Sp recalque da placa utilizada na prova de carga, de dimenses 0,30m x 0,30m.

    A frmula acima vale para placas de 30cm x 30cm, apoiadas em solos arenosos.

    - Frmula de Sowers

    Para o caso genrico, em que a placa apresenta dimenses diferentes de 30cm x 30cm,

    Sowers (1962), baseado na frmula anterior e em seus prprios trabalhos, props a seguinte

    correlao.

    Para placas de 30cm x 30cm, deve-se empregar a seguinte equao:

    2.4. NOS RESULTADOS DAS FRMULAS DE CAPACIDADE DE CARGA

    Seja a frmula geral de Terzaghi:

    ++= S N . B ..21 S N H. . S .N .c qqccr

    Sero considerados 2 casos, ou seja, argilas puras e areias puras.

    2.4.1. ARGILAS

    0N , 0,1N , 7,5N0 qco ====

    Assim:

    ( )( )

    2

    Fp

    pF

    p

    F3,0BB3,0BB

    SS

    ++=

    2

    F

    F

    p

    F30,0B

    B2SS

    +=

    qcr .S .H S c. . 7,5 +=

  • 28

    Pode-se notar que a capacidade de carga das argilas no depende das dimenses da sapata

    de fundao. Por outro lado, esta capacidade de carga aumenta com a profundidade, porm

    este aumento muito pequeno e equivale presso de peso da terra ( H. ) na profundidade de apoio da fundao.

    2.4.2. AREIAS

    No caso das sapatas apoiadas nas areias, temos c = 0. Ento

    Portanto, para as areias, a capacidade de carga aumenta tanto com a dimenso da sapata,

    como com a profundidade de apoio da sapata.

    3. RECALQUES DE FUNDAES DIRETAS

    A equao geral o clculo aos recalques de uma fundao pode ser expressa por:

    S = Si + Sa + Scs

    onde:

    S = recalque total

    Si ou Se = recalque imediato (Si) ou recalque elstico (Se)

    Sa = recalque por adensamento

    Scs = recalque por compresso secundria

    O recalque elstico Si (Se) devido s deformaes elsticas do solo, 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, ocorre mais

    lentamente, depende da permeabilidade do solo, e muito importante nos solos argilosos.

    += S.N B. ..21S .N H. . qqr

  • 29

    O recalque por compresso secundria devido ao rearranjo estrutural causado por tenses

    de cisalhamento, ocorre muito lentamente nos solos argilosos, e geralmente desprezado no

    clculo de fundaes, salvo em casos particulares, quando assume importncia decisiva.

    3.1. 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 para o

    comportamento adequado das fundaes. Na maioria dos problemas correntes, os critrios

    de deformaes que condicionam a soluo.

    Sero apresentadas a seguir algumas definies relativas ao assunto.

    a ) Recalque diferencial - corresponde diferena entre os recalques de dois pontos quaisquer da fundao (Figura 3.1).

    lP

    Figura 3.1 Efeitos do recalque diferencial na estruturas.

    Recalque Total - H (H1, Hm, HM, H2 ... ). Recalque Total Mximo - HM Recalque Total Mnimo - Hm Recalque Diferencial - ( 1, 2... ). Recalque Diferencial Especfico - ( ).../ ,/ / 21 lll .

  • 30

    Recalque Diferencial de Desaprumo - = H2 - H1

    b ) Recalque diferencial especfico l/ a relao entre o recalque diferencial e a distncia horizontal l , entre dois pontos quaisquer da fundao. c ) Recalque total H corresponde ao recalque final a que estar sujeito um determinado ponto ou elemento da fundao (S1 + Sa).

    d ) Recalque admissvel de uma edificao o recalque limite que uma edificao pode

    tolerar, sem que haja prejuzo a sua utilizao.

    3.2. EFEITO DE RECALQUES EM ESTRUTURAS

    Os efeitos dos recalques nas estruturas podem ser classificados em 3 grupos.

    a ) Danos estruturais so os danos causados estrutura propriamente dita (pilares,

    vigas e lajes).

    b ) Danos arquitetnicos so os danos causados esttica da construo, tais como

    trincas em paredes e acabamentos, rupturas de painis de vidro ou mrmore, etc.

    c ) Danos funcionais so os causados utilizao da estrutura com refluxo ou ruptura

    de esgotos e galerias, emperramento das portas e janelas, desgaste excessivo de elevadores

    (desaprumo da estrutura), etc.

    Segundo extensa pesquisa levada a efeito por Skempton e MacDonald (1956), na qual foram

    estudados cerca de 100 edifcios, danificados ou no, os danos funcionais dependem

    principalmente da grandeza dos recalques totais; j os danos estruturais e arquitetnicos

    dependem essencialmente dos recalques diferenciais especficos.

    Ainda segundo os mesmos autores, no caso de estruturas normais (concreto ou 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

  • 31

    3.2.1.RECALQUES ADMISSVEIS DAS ESTRUTURAS

    A grandeza dos recalques que podem ser tolerados por uma estrutura, depende

    essencialmente:

    a ) Dos materiais constituintes da estrutura quanto mais flexveis os materiais, tanto

    maiores as deformaes tolerveis.

    b ) Da velocidade de ocorrncia do recalque recalques lentos (devidos ao adensamento

    de uma camada argilosa, por exemplo) permitem uma acomodao da estrutura, e esta

    passa a suportar recalques diferenciais maiores do que suportaria se os recalques

    ocorressem mais rapidamente.

    c ) Da finalidade da construo um recalque de 30mm pode ser aceitvel para um piso

    de um galpo industrial, enquanto que 10mm pode ser exagerado para um piso que suportar

    mquinas sensveis a recalques.

    d ) Da localizao da construo recalques totais normalmente admissveis na cidade do

    Mxico ou em Santos, seriam totalmente inaceitveis em So Paulo, por exemplo.

    3.2.2. CAUSAS DE RECALQUES

    Rebaixamento do Lenol Fretico caso haja presena de solo compressvel no subsolo, ocorre aumento das presses geostticas nessa camada, independente da aplicao

    de carregamentos externos.

    Solos Colapsveis solos de elevadas porosidades, quando entram em contato com a gua, ocorre a destruio da cimentao intergranular, resultando um colapso sbito deste

    solo.

    Escavaes em reas adjacentes fundao mesmo com paredes ancoradas, podem ocorrer movimentos, ocasionando recalques nas edificaes vizinhas.

    Vibraes oriundas da operao de equipamentos como: bate-estacas, rolos-compactadores vibratrios, trfego virio etc.

    Escavao de Tneis qualquer que seja o mtodo de execuo, ocorrero recalques da superfcie do terreno.

  • 32

    3.2.3. RECALQUES LIMITES (BJERRUM 1963)

    1:100 1:200 1:300 1:400 1:500 1:600 1:700 1:800 1:900 1:1000

    Dificuldades com mquinas sensveis a recalques

    Perigo para estruturas aporticadas com diagonais

    Limite de segurana para edifcios onde no so permitidas fissuras

    Limite onde deve ser esperada a primeira trinca em paredes de alvenariaLimite onde devem ser esperadas dificuldades com pontes rolantes

    Limite onde o desaprumo de edifcios altos pode se tornar sensvel

    Trincas considerveis em paredes de alvenariaLimite de segurana para paredes flexveis de tijolos (h/L < 1/4)Limite onde devem ser temidos danos na estrutura de edifcios comuns

    Figura 3.2 Recalque diferencial especfico l/ .

    Alm dos critrios apresentados, existem outros, como por exemplo os do Design Manual,

    NAVDOCKS DM-7, da Marinha Americana, e os Boston, Nova York, Chigado, etc.).

    Da anlise das recomendaes de vrias publicaes existentes, deve ficar bem claro que o

    estudo de uma fundao no pode, em hiptese alguma, ser feito sem considerar as

    caractersticas da superestrutura e de sua sensibilidade a recalques.

    Na prtica, a estimativa de recalques dificultada por fatores muitas vezes fora do controle

    do engenheiro. Alguns aos fatores:

    a ) Heterogeneidade do subsolo normalmente a anlise feita para um perfil inferido

    de pontos investigados, e o subsolo pode apresentar heterogeneidades no detectadas num

    programa de investigao.

    b ) Variaes nas cargas previstas para a fundao advindas de impreciso nos

    clculos, cargas acidentais imprevisveis, redistribuio de esforos, etc.

    c ) Impreciso dos mtodos de clculo apesar do presente estgio de mecnica dos

    solos, os mtodos disponveis ainda no so satisfatrios.

  • 33

    3.3. PRESSES DE CONTATO E RECALQUES

    A forma da distribuio das presses de contato, aplicadas por um placa uniformemente

    carregada ao terreno de fundao depende do tipo de solo e da rigidez da placa.

    ( )( )

    Rgida 5 KFlexvel 1,0 K

    Circular PlacaR

    R ( )

    ( )

    Rgida 10 KFlxivel 0,05 K

    Corrida PlacaR

    R

    3.3.1. SOLOS ARENOSOS

    Nos solos arenosos, as deformaes so predominantemente de natureza cisalhante.

    Consideremos os casos de placas totalmente flexveis e totalmente rgidas.

    a ) Placas totalmente flexveis KR=0 (Placa Infinitamente Flexvel)

    Uma placa totalmente flexvel, uniformemente carregada, aplica superfcie do solo uma

    presso tambm uniforme. Como a resistncia ao cisalhamento de uma areia diretamente

    proporcional presso confinante, ento no centro da rea carregada (ponto C) a areia

    dotada de maior resistncia, e conseqentemente sofrer menores deformaes.

    B BC

    Figura 3.3 Placa flexvel solo arenoso.

    ( ) ( ) ( )( ) ( )Corrida BtEEc.1611K Circular RtEEc1K3

    2c

    2R

    32

    R

    =

    =

    t= espessura da placa

    R= raio da placa

    B= menor lado da placa

    No entanto, num ponto B, mais prximo das bordas da rea carregada, o confinamento

    menor, a resistncia ao cisalhamento diminui, e as deformaes ( recalques ) so maiores.

  • 34

    Decorre ento que, para uma placa flexvel, uniformemente carregada, apoiada numa areia,

    os recalques ser maiores nas bordas e menores no centro, e as presses de contato sero

    uniformes em toda a rea carregada.

    b ) Placas totalmente rgidas KR= (Placa Infinitamente Rgida) Uma placa infinitamente rgida, uniformemente carregada, produzir deformaes

    (recalques) uniformes na superfcie do terreno. Comparando-se com o caso anterior (placas

    flexveis), conclui-se que as presses no centro (altas presses confinantes) so muito

    maiores que nas bordas (baixas presses confinantes), para que acontea a uniformidade

    dos recalques. A distribuio das presses de contato tomar a forma aproximada de uma

    parbola.

    Figura 3.4 Placa rgida solo arenoso.

    3.3.2. SOLOS ARGILOSOS

    Nos solos argilosos (coesivos), predominam as deformaes volumtricas, estimadas atravs

    da teoria do adensamento.

    a ) Placas totalmente flexveis KR=0 (Placa Infinitamente Flexvel)

    Uma placa totalmente flexvel, uniformemente carregada, aplica superfcie do solo uma

    presso tambm uniforme. A distribuio de presses, na superfcie, introduz maiores

    presses nos pontos do solo situados na vertical que passa pelo eixo da placa, e presses

    menores nos pontos do solo afastados deste eixo. Logo, como as presses nos pontos do

    solo mais prximo ao eixo vertical so maiores do que aquelas nos pontos mais afastados,

    decorrem maiores recalques no centro da placa e menores nas bordas da mesma, conforme

    Figura 3.5.

  • 35

    B BC

    Figura 3.5 Placa flexvel solo argiloso.

    b ) Placas totalmente rgidas KR= (Placa Infinitamente Rgida) Uma placa infinitamente rgida, uniformemente carregada, induzir deformaes (recalques)

    obrigatoriamente uniformes na superfcie do terreno carregado. Isto significa que a placa

    rgida acaba por promover uma redistribuio de presses na superfcie da rea carregada,

    de tal maneira que as presses transmitidas a qualquer ponto, situado no interior da massa

    do solo coesivo, prximo ou distante do eixo vertical de carregamento, sejam uniformes.

    Logo, as presses na superfcie de contato devero ter maior intensidade nas bordas que no

    centro do carregamento.

    B BC

    Figura 3.6 Placa rgida solo argiloso.

    3.4. CLCULO DOS RECALQUES

    Ainda que existam dificuldade e imprecises como as j apontadas anteriormente, a

    estimativa dos recalques de uma fundao um fator de grande importncia na orientao

    do engenheiro, para soluo de problemas de fundao. A seguir sero abordados

    procedimentos para estimativa de recalques elsticos de uma fundao, assim como de

    recalques devidos ao adensamento dos solos.

  • 36

    3.4.1 RECALQUES POR ADENSAMENTO SOLOS ARGILOSOS

    Os recalques devidos s deformaes de solos coesivos saturados, so estimados a partir da

    teoria do adensamento. A teoria do adensamento prev uma diminuio no ndice de vazios,

    devido a um acrscimo de presso . Partindo-se da curva e x log , obtida do ensaio de adensamento numa amostra indeformada do solo, chega-se expresso para o clculo dos

    recalques (como j visto em Mecnica dos Solos).

    Ramo de pr-adensamento

    Ramo virgem

    ndi

    ce d

    e va

    zios

    (Tenso de pr-adensamento)

    e0ea

    (logartimica)y0 a

    Cc

    Figura 3.7 Teoria de adensamento.

    vo

    voc

    olog.H.C.

    e11h

    ++= , onde

    eo = ndice de vazios inicial

    Cc = ndice de compresso

    H = espessura da camada de argila

    vo= presso inicial na camada = presso Aplicada No clculo dos recalques por adensamento, muitas vezes importante conhecer a evoluo

    destes recalques com o tempo. Os recalques e os tempos em que eles ocorrem esto

    relacionados atravs das expresses seguintes:

    h recalque total St = Ut x h e Ut = f (t)

    t .HdCT 2

    v=

  • 37

    onde:

    h = recalque total (m) St = recalque que ocorre no tempo t (m)

    U = porcentagem de adensamento verificada

    Ut = porcentagem de adensamento verificada no tempo t.

    T = fator tempo, calculado como indicado a seguir

    Hd = altura drenante da camada argilosa (m)

    Cv = coeficiente de adensamento, obtido no ensaio de adensamento (cm2/s).

    t = tempo de ocorrncia dos recalques (s)

    Resumindo

    ( )( )

    =

    ==

    55% U% , U%-100 log 0,933-1,781T

    55% U% , 100

    %U4

    TTfU2

    3.4.2. RECALQUE ELSTICO

    Os recalques elsticos ou imediatos so devidos a deformaes elsticas do solo de apoio de

    uma fundao, e ocorrem logo aps a aplicao das cargas. de se notar que a velocidade

    de evoluo das deformaes um fator muito importante para as estruturas, sendo que as

    deformaes que se processam mais rapidamente so as mais crticas. Portanto, da, o

    particular interesse no estudo dos recalques elsticos, preponderantes nos solos arenosos ou

    nos solos no saturados. Os recalques elsticos podem ser estimados a partir da seguinte

    expresso, fundamentada na teoria da elasticidade.

    wS

    2i IE

    1B.S

    =

    Si = recalque elstico

    = intensidade da presso de contato B = menor dimenso da sapata

    = coeficiente de Poisson ES = mdulo de elasticidade do solo

    Iw = fator de influncia, dependente da forma e dimenses da sapata.

  • 38

    A seguir, so apresentados alguns valores tpicos de e ES para vrios tipos de solos, e de Iw para vrias formas de sapatas, e para os recalques do canto e centro das mesmas.

    Quadro 3.1 Valores de coeficiente de Poisson do solo (). Tipo de Solo Coeficiente de Poisson ()

    ARGILA

    Saturada No saturada Arenosa

    0,4 a 0,5 0,1 a 0,3 0,2 a 0,3

    SILTE 0,3 a 0,35

    AREIA Compacta Grossa (e =0,4 a 0,7) Fina (e =0,4 a 0,7)

    0,2 a 0,4 0,15 0,25

    ROCHA Depende do tipo 0,1 a 0,4

    Quadro 3.2 Mdulo de elasticidade do solo (ES)

    Tipo de Solo ES (kPa)

    ARGILA

    Muito mole Mole Mdia Dura

    Arenosa

    300 a 3000 2000 a 4000 4000 a 9000 7000 a 18000 30000 a 42000

    AREIA

    Siltosa Fofa

    Compacta ( pedregulho + areia )

    compacta

    7000 a 20000 10000 a 25000 50000 a 85000 98000 a 200000

    Quadro 3.3 Fator de Influncia (IW)

    FLEXVEL FORMA DA SAPATA

    CENTRO CANTO MDIO RGIDA

    CIRCULAR 1,00 0,64 0,85 0,88

    QUADRADA 1,12 0,56 0,95 0,82

  • 39

    1,5 1,36 0,68 1,20 1,06

    2,0 1,53 0,77 1,31 1,20

    5,0 2,10 1,05 1,83 1,70

    10,0 2,52 1,26 2,25 2,10

    RETANGULAR L/B =

    100 3,38 1,69 2,96 3,40

    Apesar de terem sido apresentados no Quadro 3.2. alguns valores tpicos de ES para vrios

    tipos de solo, recomendvel que este parmetro seja determinado atravs de ensaios

    especiais (triaxial), que possibilitem a obteno da curva tenso x deformao.

    4. 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 do terreno, so

    alargadas, de forma que a presso aplicada ao terreno seja compatvel com sua tenso

    admissvel, formando ento a sapata.

    O valor da adm pode ser obtida das seguintes maneiras: a) Frmulas Tericas conforme visto no item 2.1

    b) Prova de Carga conforme visto no item 2.2

    c) Valores Tabelados (NBR 6122) Quadro 2.4, item 2

    d) Sondagem SPT adm=0,02.Nmdio (MPa), conforme Figura 4.1.

  • 40

    B

    ~1,

    5B

    13~3

    111613Nmdio =++=

    13

    16

    14

    11

    20

    7

    5

    8

    40

    AREIA FINA E MDIA CINZA

    ARGILA SILTOSA VARIEGADA

    AREIA DE GRANUL. VARIADA AMARELA

    SPTN.A

    Sondagem

    a= 0,02.N= 0,02.13= 0,26MPa

    Figura 4.1 Procedimento para determinao do Nmdio.

    4.1.SAPATAS ISOLADAS

    Sejam ao e bo as dimenses do pilar, P a carga que ele transmite e adm a tenso admissvel do terreno. A rea de contato da sapata com o solo deve ser:

    adms

    PA =

    Alm disso, devem ser obedecidos os seguintes requisitos no dimensionamento de uma

    fundao por sapatas.

    a) Distribuio Uniforme de Tenses o centro de gravidade da rea da sapata deve

    coincidir com o centro de gravidade do pilar, para que as presses de contato

    aplicadas pela sapata ao terreno tenham distribuio uniforme.

  • 41

    P

    trab adm

    b B

    d

    d

    d d

    l

    C.G

    Figura 4.2 Distribuio de tenses na sapata.

    b) Dimensionamento Econmico as dimenses L e B das sapatas, e l e b dos pilares, devem estar convenientemente relacionadas a fim de que o dimensionamento seja

    econmico. Isto consiste em fazer com que as abas (distncia d da Figura 4.3) sejam iguais,

    resultando momentos iguais nos quatro balanos e seco da armadura da sapata igual nos

    dois sentidos. Para isso, necessrio que L-B=l - b Sabe-se ainda que L x B = Asapata, o que facilita a resoluo do sistema.

    P

    Mesa

    lb

    d

    d

    L

    B

    2,5

    2,5

    2,5

    Figura 4.3 Detalhe construtivo de sapata.

    Dimensionamento:

    adm

    PA = =B.L L-B=l - b ( )2b41A

    2bB += ll L=A / B

  • 42

    Exemplo de clculo: Dados: P=3800kN Pilar=110 x 25cm adm=350kPa

    2m86,10350

    3800A == l - b = 10-25=85cm Soluo: B=2,90m e L=3,75m

    c) Recalques Diferenciais as dimenses das sapatas vizinhas devem ser tais que 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 com a vertical, para que no haja superposio dos bulbos de presso. A sapata situada na cota inferior

    deve ser construda em primeiro lugar. Podem ser adotados, = 60 para solos e = 30 para rochas.

    Figura 4.4 Sapatas apoiadas em cotas diferentes.

    d) Dimenses mnimas sapatas isoladas = 80cm e sapatas corridas = 60cm.

    e) Pilares em L A sapata deve estar centrada no eixo de gravidade do pilar.

  • 43

    1,50

    2,00

    2,70

    4,40

    0,20

    0,20CG

    Figura 4.5 Sapata executada em pilar L.

    4.2. SAPATAS ASSOCIADAS

    Casos em que as cargas estruturais so muito altas em relao tenso admissvel do solo

    ou haver superposio de reas. A sapata dever estar centrada no centro de carga dos

    pilares. Quando h superposio das reas de sapatas vizinhas, procura-se associ-las por

    uma nica sapata, sendo os pilares ligados por uma viga.

    Sendo P1 e P2 as cargas dos dois pilares, a rea da sapata associada ser:

    admadm

    21 RPPA =+= R = P1 + P2

    P1 P2

    CG

    xal

    P1 P2CG

    xal

    P1+ P2

    P2P1

    VIGA

    PILAR VIGA

    Vista Frontal Vista Lateral

    Figura 4.6 Geometria de sapata associada.

  • 44

    O centro da gravidade das cargas ser definido por l . RPx 2a =

    A sapata associada dever ser centrada em relao a este centro de gravidade das cargas.

    4.3. SAPATAS DE DIVISA

    Quando o pilar est situado junto divisa do terreno, e no possvel avanar com a

    sapata no terreno vizinho, a sapata fica excntrica em relao ao pilar. A distribuio das

    tenses na superfcie de contato no mais uniforme.

    = le.61

    AP

    sapata

    P

    R

    e

    Figura 4.7 Excentricidade da carga.

    Para fazer com que a resultante R na base da sapata fique centrada, so empregadas vigas

    de equilbrio ou vigas alavancas, de maneira que fique compensado o momento proveniente

    da excentricidade e.

  • 45

    P1 P2

    R2R1e

    l

    b

    a

    P2

    P1Viga Alavanca

    Divisa

    Figura 4.8 Esquema esttico.

    h

    a

    Aparalelogramo= a.h

    x

    x

    Figura 4.9 Forma da sapata de divisa.

  • 46

    Observaes:

    O CG da sapata de divisa deve estar sobre o eixo da viga alavanca. As faces laterais (sentido da menor dimenso) da sapata de divisa sevem ser paralelas

    a da viga alavanca.

    O sistema pode ser calculado para a viga sobre 2 apoios (R1 e R2), recebendo as duas cargas

    P1 e P2, sendo R1 > P1 e, portanto R2 < P2.

    Tomando-se os momentos em relao ao eixo P2 R2, tem-se:

    ( )( )e

    PR

    eR P1

    1

    11

    ==

    llll

    Como a rea da sapata AS funo de

    = adm1

    S1RAR , devemos conhecer R1. Porm, pela

    equao acima, R1 funo da excentricidade e; que por sua vez depende do lado B, que

    uma das dimenses procuradas. um problema tpico de soluo por tentativas.

    Como sabido que R1 > P1, toma-se um valor estimado de R1 (> P1), para uma primeira

    tentativa. Geralmente, procura-se tomar L/B=2 a 3; e a 1a tentativa para R1 de 1,10 P a 1,30

    P.

    SEQUNCIA SIMPLIFICADA PARA DIMENSIONAMENTO

    a) Adota-se R1 maior que P1 geralmente R1 = 1,10.P1

    b) Calcula-se e atravs de ePR 11 = l

    l

    c) Calcula-se B atravs de 2bBe =

    d) Calcula-se L atravs da rea da sapata B.LR

    adm

    1 =

    e) Calcula-se a relao BL

  • 47

    f) Sempre que possvel 3BL2 , para sapata ser econmica

    g) Se BL

    diferente deste intervalo adota-se novo valor de R1

    h) Em caso particular quando no for possvel a sapata econmica aceita-se BL

    fora do

    intervalo, porm o mais prximo deste

    i) Calcula-se a sapata de P2 atravs de P21 PR 22 = , sendo P = R1 - P1 e rea da

    sapata 2 como:

    adm

    2

    adm

    22

    P21PRA

    ==

    Observao: No caso da viga alavanca no ser ligada a um pilar central (logo P2 = 0),

    necessrio utilizar bloco de contrapeso ou estacas de trao para absorver o alvio P. Neste caso, a prtica recomenda que seja considerado o alvio total, ou seja, P = R1 P1, a favor da segurana.

    Divis

    a

    Figura 4.10 Duas sapatas de divisa.

  • 48

    Figura 4.11 Vista de obra de fundao por sapatas.

    Figura 4.12 Detalhe da armadura e gabarito de sapata isolada.

  • 49

    Figura 4.13 - Detalhe da armadura e gabarito de sapatas de divisa.

    Figura 4.14 Concretagem da sapata

  • 50

    Figura 4.15 Detalhe da sapata aps concretagem.