Aula 01 - fundações

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fundações

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  • FUNDAES E GEOTECNIAEVELYNE EMANUELLE

    2

  • FUNDAES

    EVELYNE EMANUELLE3

    Parte de concreto, ao ou madeira que fica enterrada para transferir a carga da estrutura para o terreno

    FUNDAES O CONJUNTO SOLO + INFRAESTRUTURA QUE TEM O OBJETIVO DE TRANSFERIR CARGA PARA O TERRENO FIRME, DE UMA

    EDIFICAO (EDIFCIOS, BARRAGENS, PONTES, TNEL, VIADUTO, ETC)

    ESTRUTURA

    INFRAESTRUTURA

  • AO CONTRATAR UM BOM PROJETO DE FUNDAES O QUE O CLIENTE DESEJA?

    EVELYNE EMANUELLE 4

  • FUNDAES

    EVELYNE EMANUELLE5

    PESQUISAS DEMONSTRAM QUE 99% DOS PROBLEMAS DE FUNDAES EST NO SOLOSOLO

    O QUE DEVEMOS PROCURAR FAZER PARA CONSTRUIR COM SEGURANA?

    CONHECIMENTO DO SOLO+

    PROJETO+

    EXECUO

  • Requisitos Bsicos So quatro os requisitos bsicos a serem satisfeitos por uma fundao:

    apresentar segurana ruptura suficiente, seja do terreno sobre o qual se apoia a superestrutura, como tambm do material que constitui o elemento de fundao.

    conduzir a valores de deformaes (recalques ou mesmo deslocamentos horizontais) compatveis superestrutura projetada.

    no oferecer riscos de segurana s fundaes de estruturas vizinhas.

    atender aos aspectos econmicos.

    EVELYNE EMANUELLE6

  • PROJETO + EXECUO

    SEGURANA no recalcar

    EVELYNE EMANUELLE7

    RECALQUEDeslocamento vertical para baixo da base de uma fundao superficial em relao a

    uma referencia fixa.

    Todas as fundaes sofrem recalque em alguma medida, j que os materiais do solono entorno e abaixo da edificao delas ajustam-se s cargas do edifcio.

    RECALQUE TOTAL RECALQUE DIFERENCIAL

    Toda estrutura suporta um recalque, denominado recalque admissvel

  • RECALQUES

    EVELYNE EMANUELLE 8

    r i

    Recalque Inicial: Ocorre de 3 a 7 dias pela sada de gases do solo

    r a

    Recalque por adensamento: Ocorre pelo rebaixamento de lenol fretico

    Para que ele ocorra h necessidade de haver no solo uma camada mole, adensvel (SPT

  • RECALQUES LIMITES

    EVELYNE EMANUELLE9

    Alguns autores associam os recalques s deformaes

    limites

  • A segurana ruptura do elemento de fundao como pea estrutural perfeitamente compreensvel, devendo suportar ainda os eventuaisesforos executivos, como tambm a possvel agressividade do meio emque se encontra.

    EVELYNE EMANUELLE 10

  • PROJETO + EXECUO

    RUTURA - ROMPER (SOLO E INFRAESTRUTURA)

    EVELYNE EMANUELLE11

    NENHUM DOS DOIS DEVE ROMPER

    O GRANDE PROBLEMA DESSE FENMENO QUE NO D TEMPO DE ESCORAR E RECUPERAR O PRDIO.

  • TIPOS DE FUNDAES

    EVELYNE EMANUELLE 12

  • TIPOS DE FUNDAES E TERMINOLOGIA

    As fundaes so convencionalmente separadas em dois grupos:- Fundaes Superficiais (ou diretas ou rasas);- Fundaes Profundas

    EVELYNE EMANUELLE 13

    O QUE AS DISTINGUE?

    A NBR 6122 determinou que fundaesprofundas so aquelas cujas bases estoimplantadas a uma profundidadesuperior a duas vezes sua menordimenso, e a pelo menos 3 m deprofundidade

  • DEFINIES

    EVELYNE EMANUELLE 14

    Fundaes Superficiais: elemento de fundao em que a carga transmitida ao terreno pelastenses distribudas sob a base da fundao, e a profundidade de assentamento em relao aoterreno adjacente inferior a duas vezes a menor dimenso da fundao.

    Fundaes profundas: Elementos de fundao que transmitem a carga ao terreno ou pela base(resistncia da ponta) ou por sua superfcie lateral (resistncia de fuste) ou por uma combinaodas duas, devendo sua ponte ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de suamenor dimenso em planta e, no mnimo 3,0 m. Neste tipo de fundao se incluem as estacas eos tubules.

    NBR 6122

  • EVELYNE EMANUELLE 15

    TIPOS DE FUNDAES SUPERFICIAIS

    Bloco: elemento de fundao de concreto simples, dimensionado de maneira que as tenses de trao nele resultantes possam ser resistidas pelo concreto, sem a necessidade de armadura

    A principal caracterstica desses tipos de fundao que

    os materiais que os constituem devem trabalhar

    unicamente compresso (cerca de 5 Mpa para blocos de

    concreto simples e 2 Mpa para os de alvenaria de pedras).

  • EVELYNE EMANUELLE16

  • EVELYNE EMANUELLE 17 A sua utilizao , por questes econmicas , fica restrita para cargas

    inferiores a 500KN.

    Os blocos de fundao podem ser dimensionados de tal maneira que o ngulo , expresso em radianos e mostrado na Figura , satisfaa equao:

    tan adm------ ------ + 1

    ctOnde:

    adm = tenso admissvel do terreno, em MPa

    ct = tenso de trao no concreto

    (ct = 0,4 ftk 0,8 MPa)

    ftk = resistncia caracterstica trao do concreto, cujo valor pode ser obtido a partir da resistncia caracterstica compresso

    (fck) pelas equaes:

    fckftk = ---- para fck 18MPa

    10

    ftk = 0,06fck + 0,7MPa para fck 18MPa

  • 18

    Sapata: Elemento de fundao superficialde concreto armado, dimensionado demodo que as tenses produzidas nosejam resistidas pelo concreto, mas simpelo emprego da armadura. Pode possuirespessura constante ou varivel, sendosua base em planta normalmentequadrada, retangular ou trapezoidal.

  • EVELYNE EMANUELLE19

  • EVELYNE EMANUELLE 20

    No estudo das sapatas sujeitas a fora normal de compresso deve-se analis-las segundo dois aspectos:

    Estabilidade externa

    Estabilidade interna.

    Entende-se por estabilidade externa o equilbrio da sapata em relao ao terreno.

    A distribuio das presses no contato sapata-solo depende do tipo do solo e da sua rigidez.

  • EVELYNE EMANUELLE 21

    Na verificao da estabilidade externa de sapatas assentes em solo tem sido adotado um diagrama convencional, na grande maioria dos casos a favor da segurana, admitindo a distribuio de tenses linear

    Desse modo a rea mnima necessria

    para que a estabilidade externa seja

    satisfatria ser :

  • EVELYNE EMANUELLE22

    No caso de sapatas retangulares os dados B e L devem obedecer certa relao, a fim de que o dimensionamento seja econmico. Esta relao procura igualar os momentos e consiste em impor a condio do retngulo da base ter igual afastamento, nas duas direes do retngulo do pilar e matematicamente traduzida por:

  • (tambm chamada de baldrame ou de viga de fundao)

    EVELYNE EMANUELLE 23

    SAPATA CORRIDA

    Sapata sujeita a ao de uma carga distribuda linearmente ou de pilares em um mesmo alinhamento

  • Elemento de fundao constitudo por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares

    EVELYNE EMANUELLE24

    GRELHA

    No citado pela NBR 6122/2010

    SAPATA ASSOCIADA:

    Sapata que recebe mais de um pilar

  • EVELYNE EMANUELLE 25

    Em planta, as sapatas, assim como os blocos, no devem ter dimensoinferior a 60 cm e sua base deve ser assente a uma profundidade tal quegaranta que o solo de apoio no seja influenciado pelos agentesatmosfricos e fluxos d'gua. Nas divisas com terrenos vizinhos, salvoquando a fundao for assente sobre rocha, tal profundidade no deveser inferior a 1,5 m.

    Nos terrenos com topografia acidentada, a implantao de qualquerobra e de suas fundaes deve ser feita de maneira a no impedir autilizao satisfatria dos terrenos vizinhos.

    Em fundaes que no se apoiam sobre rocha, deve ser lanadoanteriormente sua execuo uma camada de concreto simples deregularizao de no mnimo 5cm de espessura, ocupando toda a rea dacava da fundao.

    Nas fundaes apoiadas em rocha, aps a preparao acima, deve-seexecutar um enchimento de concreto de modo a se obter umasuperfcie plana e horizontal. O concreto a ser utilizado deve terresistncia compatvel com a presso de trabalho da sapata.

  • EVELYNE EMANUELLE 26

    No caso de fundaes prximas, porm situadas em cotas diferentes, a reta de maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um ngulo como mostrado na Figura 22, com os seguintes valores:

    solos pouco resistentes: 60;

    solos resistentes: = 45;

    rochas: = 30

    A fundao situada em cota mais baixa deve ser executada em primeiro lugar, a no ser que se tomem cuidados especiais.

  • ESTACA: elemento de fundao profunda, executado por ferramentas ou equipamentos, execuo esta que pode ser por cravao ou escavao, ou ainda, mista;

    EVELYNE EMANUELLE27

    RADIERElemento de fundao superficial que recebe parte ou todos os pilares de uma estrutura

    TIPOS DE FUNDAES PROFUNDAS

  • EVELYNE EMANUELLE 28

    TUBULO: elemento de fundao profunda de forma cilndrica que, pelo menos na sua fase final de execuo requer a descida de operrio ou tcnico (o tubulono difere da estaca por suas dimenses, mas pelo processo executivo, que envolve a descida de pessoas).

    Esse operrio desce para alargar a base ou para limpar o fundo da escavao, Em escavaes mecnicas, o operrio desce para executar a base.

  • EVELYNE EMANUELLE29

  • EVELYNE EMANUELLE 30

  • EVELYNE EMANUELLE31

  • EVELYNE EMANUELLE 32

  • EVELYNE EMANUELLE 33

    ESTACA PRE MOLDADA OU PR FABRICADA DE CONCRETO

    Estaca constituda de segmentos de concreto pr moldado oupr fabricado e introduza no terreno por golpes de martelo degravidade, de exploso, hidrulico ou martelo vibratrio.

    ESTACAS DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO

    Estaca executada preenchendo-se com concreto ou comargamassa, perfuraes previamente feitas no terreno

  • ESTACA DE REAO (MEGA OU PRENSADA)

    Estaca introduzida no terreno por meio de macaco hidrulico reagindo contra uma estrutura j existente ou criada especificamente para esta finalidade

    ESTACA RAIZ

    Estaca armada e preenchida com argamassa de cimento e areia, moldada in loco executada atravs de perfurao rotativa ou rotopercursiva, revestida integralmente, no trecho em solo, por um conjunto de tubos metlicos recuperveis

    EVELYNE EMANUELLE34

  • ESTACA FRANKI

    Estaca moldada in locoexecutada pela cravao,por meio de sucessivosgolpes de pilo, de um tubode ponta fechada por umabucha seca constituda depedra e areia, previamentefirmada na extremidadeinferior do tubo por atrito.Esta base possui basealargada e integralmentearmada.

    EVELYNE EMANUELLE 35

  • ESTACA HLICE CONTNUA

    A estaca hlice contnua uma estaca moldada no local aps a introduo no terreno de um trado contnuo, por rotao, at a profundidade estabelecida pelo projeto e injeo de concreto atravs da haste central do trado simultaneamente com a sua retirada do furo.

    Os dimetros usuais vo de 25cm a 100 cm e com cargas de trabalho de 250 KN at 3.900 KN

    EVELYNE EMANUELLE 36

  • As fases de execuo desta estaca so: perfurao, concretagem simultnea extrao da hlice e colocao da armao conforme abaixo:

    A perfurao consiste em cravar a hlice no terreno por meio de torque apropriado para vencer a sua resistncia.

    A haste de perfurao composta por uma hlice espiral solidarizada a um tubo central, equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetrao no terreno.

    A metodologia de perfurao permite a sua execuo em terrenos coesivos e arenosos, na presena ou no do lenol fretico e atravessa camadas resistentes com ndices SPTsde 30 a mais de 50 dependendo do equipamento utilizado, podendo ser produzidos 250m de estaca por dia.

    EVELYNE EMANUELLE 37

  • A entrada de terra no tubo central impedida por umatampa de proteo colocada na sua extremidade.

    A concretagem feita atravs de concreto bombeado pelotubo central, preenchendo simultaneamente a cavidadedeixada pela hlice, que extrada do terreno sem girar ougirada lentamente no mesmo sentido da perfurao.

    A armadura neste tipo de estaca s pode ser instaladadepois da concretagem. A armao, em forma de gaiola, introduzida na estaca por gravidade ou com auxilio de umpilo de pequena carga ou vibrador.

    EVELYNE EMANUELLE 38

  • As principais vantagens deste tipo de estaca so :

    Elevada produtividade

    Pode ser utilizada na maioria dos terrenos, exceto na presena de mataces e rochas .

    No produzem vibraes tpicas dos equipamentos de cravao nem causam descompresso do terreno.

    As principais desvantagens so :

    Em funo do porte dos equipamentos, necessitam de reas de trabalho planas e de fcil movimentao.

    Necessrio um nmero grande de estacas a serem executadas para compatibilizar os custos elevados de mobilizao dos equipamentos.

    Limitao nos comprimentos da estaca e armao.

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  • CAIXO: elemento de fundao profunda de forma prismtica, concretado na superfcie e instalado por escavao interna (Tipo no citado na NBR 6122/2010)

    Existem ainda as fundaes mistas

    EVELYNE EMANUELLE 40

  • EVELYNE EMANUELLE 41

    - FUNDAES EXCNTRICAS

    Diz-se que uma fundao solicitada carga excntrica quando estiver submetida a:

    uma fora vertical cujo eixo no passa pelo centro de gravidade da superfcie de contato da fundao com o solo.

  • EVELYNE EMANUELLE42

  • EVELYNE EMANUELLE 43

    COTAS DE ARRASAMENTO

    Nvel em que deve ser deixado o topo daestaca ou tubulo, de modo a possibilitarque o elemento de fundao e a suaarmadura penetre no bloco decoroamento.

  • OBS.: H necessidade de se preparar a cabea das estacas para sua perfeita ligaocom os elementos estruturais. O concreto da cabea da estaca geralmente dequalidade inferior, pois ao final da concretagem h subida de excesso deargamassa, ausncia de pedra britada e possibilidade de contaminao com o barroem volta da estacas. Por isso, a concretagem da estaca deve terminar no mnimo 20cm acima da cota de arrasamento.

    uma operao manual com auxlio de um ponteiro e marreta e o sentido do cortedeve ser de baixo para cima.

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  • EVELYNE EMANUELLE 45

    TENSO ADMISSVEL: a tensoadotada em projeto que, aplicada aoterreno pela fundao superficial oupela base de tubulo, atende comcoeficiente de seguranapredeterminados, aos estados limitesltimos (ruptura) ou de servios(recalques, vibraes, etc)

  • CONDICIONANTES DE PROJETO

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  • ELEMENTOS NECESSRIOS AO PROJETO1. TOPOGRAFIA DA REA:

    levantamento topogrfico

    dados sobre taludes e encostas no terreno ( ou que possam atingi-lo)

    2. DADOS GEOTCNICOS:

    Observar se h a presena de aterros (bota-fora) na rea

    Indcios de contaminao do solo por material contaminante lanado no local ou decorrente do tipo de ao anterior

    3. DADOS SOBRE CONSTRUES VIZINHAS

    Nmero de pavimentos, carga mdia por pavimento;

    Tipo de estrutura

    Tipo de fundaes

    Desempenho das fundaes

    Existncia de subsolo

    4. DADOS DA ESTRUTURA A CONSTRUIR

    Tipo e uso que ter a nova edificao

    Sistema estrutura

    Sistema construtivo

    Cargas EVELYNE EMANUELLE47

    (deve ser discutido com o projetista de estrutura e com o arquiteto, a fim de concluir os deslocamentos

    admissveis e os fatores de segurana a serem aplicados s diferentes cargas ou aes de estrutura)

  • INVESTIGAO GEOLGICA

    INVESTIGAO GEOLGICA

    A NBR 6122 recomenda realizao de vistoria geolgica de campo por profissional especializado, eventualmente, complementada por estudos geolgicos adicionais.

    No caso de dvida quanto natureza do material impenetrvel percusso, devem ser programadas sondagens mistas (percusso e rotativa

    EVELYNE EMANUELLE 48

    NO CASO DE FUNDAES DE PONTES, DADOS COMO O REGIME DO RIO SO IMPORTANTES PARA AVALIAR AS POSSVEIS EROSES E ESCOLHA DO MTODO EXECUTIVO