Capitulo 5 - Procedimentos Gerais de Projeto de Sapatas

E.E.K - Curso de Fundações

Capítulo 5 – Procedimentos Gerais de Projeto de Sapatas

Engº. Sérgio Paulino Mourthé de Araujo - M.Sc em Geotecnia

Índice

1) Introdução

2) Definições e Procedimentos Gerais de Projeto

3) Prescrições da NBR-6122/2010

4) Procedimentos Construtivos – Caso de Obra

5) Sapatas Submetidas a Flexo-Compressão

6) Verificação de Projeto

7) Problemas Executivos e Prováveis Soluções

Capítulo 5

Procedimentos Gerais de Projeto de Sapatas


1) Introdução

• Neste capítulo vamos tratar apenas de como estabelecer as dimensões em planta dos

diferentes tipos de sapatas de fundação.

• Para isso vamos considerar que sejam conhecidas: a taxa de trabalho do solo (tensão

admissível), as cargas da estrutura, as seções e locação dos pilares.

• A determinação da tensão admissível em cada projeto envolve o conhecimento do perfil do

subsolo, dos parâmetros de resistência e deformabilidade das camadas, dos recalques

admissíveis para a estrutura, da profundidade e das próprias dimensões das sapatas.

• Esta determinação pode ser feita através de fórmulas teóricas, provas de carga sobre placa, e

correlações empíricas.

• Para fins práticos iremos considerar a determinação direta da tensão admissível pela média de

valores de SPT dentro do bulbo de tensões estimado e gerado pela sapata, dividido por 5.


2) Definições e Procedimentos Gerais de Projeto

• As fundações rasas são as que se apóiam logo abaixo da infra-estrutura e se caracterizam

pela transmissão da carga ao solo através das pressões distribuídas sob sua base. Neste

grupo incluem-se os blocos de fundação e as sapatas.

• Os blocos são elementos de grande rigidez executados com concreto simples ou ciclópico,

portanto, não armados, dimensionados de modo que as tensões de tração neles produzidas

sejam absorvidas pelo concreto.

• Podem ter suas faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar normalmente em

planta seção quadrada ou retangular.

• A utilização de blocos por questões econômicas fica restrita para cargas inferiores a 500 kN,

seja 50 tf.

• A principal característica desse tipo de fundação é que os materiais que os constituem devem

trabalhar unicamente à compressão.

• Os blocos de fundação devem ser dimensionados de tal maneira que:


2) Definições e Procedimentos Gerais de Projeto - Blocos

O valor do ângulo b é tirado do gráfico do slide seguinte entrando-se com a relação σs / σt, em que σs é a

tensão aplicada ao solo pelo bloco (carga do pilar + peso próprio do bloco dividido pela área da base) e σt é a

tensão admissível à tração do concreto, cujo valor é da ordem de fck/25 não sendo conveniente usar valor

maiores que 0,8 MPa.



O valor do ângulo b é tirado do gráfico acima entrando-se com a

relação σs / σt, em que σs é a tensão aplicada ao solo pelo bloco

(carga do pilar + peso próprio do bloco dividido pela área da base) e

σt é a tensão admissível à tração do concreto, cujo valor é da ordem

de fck/25, não sendo conveniente usar valor maiores que 0,8 MPa.


Exemplo 1: Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck= 15 MPa para

suportar uma carga de 1.360 kN aplicada por um pilar de 35 x 60 cm e apoiado num solo com

tensão admissível de 0,4 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco:



Exemplo 1: Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck= 15 MPa para

suportar uma carga de 1.360 kN aplicada por um pilar de 35 x 60 cm e apoiado num solo com

tensão admissível de 0,4 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco:


Adotando-se quatro escalonamentos tem-se:


• As sapatas são elementos de fundação executados em concreto armado, de altura reduzida

em relação às dimensões da base e que se caracterizam principalmente por trabalhar a

flexão.

2) Definições e Procedimentos Gerais de Projeto - Sapatas

• Os valores de h1 e h2 são decorrentes do dimensionamento estrutural da sapata não sendo

objeto de estudo nesse curso.

• Quando a sapata suporta apenas um pilar, diz-se que a mesma é uma sapata isolada.

• No caso particular de o pilar ser de divisa, a sapata é chamada de sapata de divisa.


• Quando a sapata suporta dois ou mais pilares, cujos centros, em planta, estejam alinhados

é denominada viga de fundação.

• Quando a sapata é comum a vários pilares, cujos centros, em planta, não estejam

alinhados é denominada sapata associada.

2.1) Sapatas isoladas:

• A área da base (As) de um bloco ou de uma sapata isolada quando sujeita apenas a uma

carga vertical é calculada pela expressão:

2) Definições e Procedimentos Gerais de Projeto - Sapatas

Onde: P é a carga que o pilar transmite ao solo (normalmente levando-se em conta o peso

estimado do bloco ou da sapata = 1,05P a 1,1P) e σadm é a tensão admissível do solo.

• O centro de gravidade da área da sapata deve coincidir com o centro de gravidade do pilar,

para que as pressões de contato aplicadas pela sapata ao terreno tenham distribuição

uniforme.


Dimensionamento econômico:

• As dimensões L e B da sapata, e l e b dos pilares, devem estar

convenientemente relacionadas a

fim de que o dimensionamento seja

econômico.

• Isto consiste fazer com que as

abas (distância d) sejam iguais,

resultando em momentos iguais

nos quatro balanços e seção da

armadura da sapata igual nos dois

sentidos.

• Para isso, é necessário que:

L – B = l – b

• Sabe-se ainda que, L x B= Asapata,

o que facilita a resolução do

sistema.

2.1) Dimensionamento de Sapatas Isoladas


Dimensionamento:


Exemplo1: Um pilar com seção de 110x25 cm transmite a uma sapata uma carga P= 3.800 kN.

Considerando que a tensão admissível do solo seja de 350 kPa. Dimensione uma sapata

retangular de forma que o dimensionamento seja mais econômico:

Resposta:



• Se o pilar for quadrado, logicamente será um caso particular do que foi tratado. Tem-se

simplesmente uma sapata quadrada com dimensões B = L = √A.

• As dimensões B e L da sapata deverão ser consideradas como múltiplas de 5 cm.

• Deve-se respeitar uma dimensão mínima, geralmente na ordem de 0,60 m em pequenas

construções e de 0,80 a 1,0 m em edifícios.

• Muitos profissionais não levam em conta o peso próprio da sapata no cálculo da área da

sapata, alegando que isso está dentro das imprecisões da estimativa do valor da tensão

admissível.

• Em alguns casos é interessante uniformizar os recalques dimensionando-se as sapatas com

tensões admissíveis diferentes.

• Sempre que possível, a relação entre os lados B e L da sapata deverá ser menor ou, no

máximo, igual a 2,5 L / B ≤ 2,5


Exemplo 2: Dimensionar uma sapata para um pilar de 30 x 30 cm e carga de 1.500 kN, sendo

a taxa admissível no solo igual a 0,3 MPa:

Tratando-se de um pilar de seção quadrada, a sapata mais econômica terá a forma quadrada,

de lado:

2.1) Dimensionamento de Sapatas Isoladas - Exemplos


Exemplo 3: Dimensionar uma sapata para um pilar de 30 x 100 cm e carga de 3.000 kN, sendo

a taxa admissível no solo igual a 0,3 MPa:

Tratando-se de um pilar de seção retangular, a sapata mais econômica terá a forma retangular,

com balanços iguais, ou seja:

2.1) Dimensionamento de Sapatas Isoladas - Exemplos


• Consideremos como “especiais” os pilares que não apresentam a forma retangular. Como

exemplo pode-se citar um caso comum que é o do pilar em forma de L.

• No dimensionamento da sapata, deve-se inicialmente considerar um pilar retangular

“equivalente”, de tal modo que esse tenha o mesmo centro de gravidade e o pilar real fique

“inscrito” no retângulo. A partir daí utilizamos o critério de balanços iguais.

2.2) Dimensionamento de Sapatas em pilares “especiais”

• Portanto, no caso de pilares com seção transversal em forma de L, Z, U, etc.:

A solução recai facilmente no caso anterior ao se substituir o pilar real por um outro fictício de forma retangular

circunscrito ao mesmo e que tenha seu centro de gravidade coincidente com o centro de carga do pilar em

questão.


• É importante frisar que para se obter um projeto econômico deve ser feito o maior número

possível de sapatas isoladas.

• Quando a proximidade entre dois ou mais pilares adjacentes é tal que inviabiliza a execução

de sapatas isoladas, devido a superposição das áreas das mesmas, deve-se projetar uma

única sapata, chamada de sapata associada (ou de uma viga de fundação), sendo

necessária a introdução de uma viga central de interligação dos pilares (viga de rigidez), para

que a sapata trabalhe com tensão constante (σs).

• Em outros casos também recorre-se a essa técnica: Casos em que as cargas estruturais são

muito altas em relação à tensão admissível do solo.

• A sapata deverá estar centrada no centro de cargas dos pilares.

2.3) Dimensionamento de sapatas com pilares próximos


Onde:

2.3) Dimensionamento de sapatas com pilares próximos – Sapata associada

Sejam P1 e P2 as cargas de dois pilares próximos. A área da sapata associada será:

O centro de gravidade das cargas será:


• Observa-se que para obter o centro de carga não é preciso calcular a distância P1 – P2,

sendo suficiente trabalhar com as diferenças de coordenadas (d1 e d2).

• Teoricamente só uma dessas direções é suficiente para o cálculo do CG, tendo em vista

que, calculando x (ou y), e prolongando essa cota até encontrar o eixo da viga de rigidez,

tem-se o centro de gravidade (ou de carga).



• Na escolha das dimensões B e L da sapata é difícil a fixação de um critério econômico. Uma

recomendação seria a tentativa de se obter três balanços iguais, restando um deles menor

do que os outros.

• O lado L da sapata associada deve ser paralelo ao eixo da viga de rigidez, enquanto que o

lado B, sempre que possível, deve ser perpendicular, evitando-se a torção da viga.

• A escolha dos lados B e L que conduz a uma solução mais econômica, consiste na

resolução de duas lajes em balanço (vão igual a B/2) sujeitas a uma carga uniformemente

distribuída igual a σs e a uma viga simplesmente apoiada nos pilares P1 e P2 sujeita também

a uma carga uniformemente distribuída igual a p= σs x B.

• Via de regra o condicionamento econômico da sapata está diretamente ligado à obtenção de

uma viga de rigidez econômica. Para tanto os momentos negativos dessa viga deveriam ser

aproximadamente iguais, em módulo, ao momento positivo. Essa condição só é plenamente

alcançada quando as cargas P1 e P2 forem iguais e neste caso os balanços terão um valor

igual a L/5.

• No caso das cargas P1 e P2 serem diferentes (como é o caso mais comum), procura-se

jogar com os valores dos balanços de modo a que as ordens de grandeza dos módulos dos

momentos negativo e positivo sejam o mais próximo possível.



Exemplo 4: Projetar uma sapata associada para

os pilares P1 e P2 indicados a seguir, sendo a taxa

no solo igual a 0,3 MPa para os seguintes casos:

1º Caso: P1 = P2 = 1.600 kN



Exemplo 4: Projetar uma sapata associada para os pilares

P1 e P2 indicados a seguir, sendo a taxa no solo igual a 0,3

MPa para os seguintes casos:

1º Caso: P1 = P2 = 1.600 kN



Exemplo 4: Projetar uma sapata associada para os

pilares P1 e P2 indicados a seguir, sendo a taxa no solo

igual a 0,3 MPa para os seguintes casos:

2º Caso: P1= 1.500 kN e P2= 1.700 kN



Neste caso, a obtenção da sapata mais econômica torna-se difícil pois as cargas nos pilares são diferentes.

Adota-se para a/2 (metade do comprimento da sapata) a distância do centro de carga à face externa do pilar

mais afastado, medida sobre o eixo da viga, acrescida de um valor arbitrário, a critério do projetista.

No presente exercício adotou-se:

Exemplo 4: Projetar uma sapata associada para os

pilares P1 e P2 indicados a seguir, sendo a taxa no solo

igual a 0,3 MPa para os seguintes casos:

2º Caso: P1= 1.500 kN e P2= 1.700 kN



• Quando o pilar se situa junto à divisa do terreno, não se pode avançar com a sapata no

terreno do vizinho, o que torna a sapata excêntrica em relação ao eixo do pilar.

• Nesse caso é necessário o emprego de uma viga alavanca (ou de equilíbrio) ligada a outro

pilar para absorver o momento proveniente da excentricidade e. A distribuição de tensões na

superfície de contato não é mais uniforme.

2.4) Dimensionamento de sapatas de pilares de divisa – Sapatas de divisa


Tomando-se os momentos em relação

ao ponto de aplicação da carga P2,

obtemos a reação na sapata de divisa,

onde s é a distância entre os CG’s dos

pilares:


Entretanto, o valor da excentricidade

e depende do lado B1 que é uma das

dimensões procuradas, onde f é uma

folga necessária para acomodar a

fôrma (aprox. 2,5 cm):

Então como o número de incógnitas é

maior que o número de equações, o

problema deve ser resolvido por

tentativas, adotando-se um valor para

uma das incógnitas (normalmente 1,2 P1).

A viga alavanca é ligada a um pilar central, logo, a carga P2 sofre um alívio ,

porém, no dimensionamento considera-se apenas a metade desse alívio, o

que se justifica pela parcela de carga acidental que pode não estar atuando.


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

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

• Tomando-se os momentos em relação ao eixo P2/R2, tem-se:

• Como a área da sapata As é função de R1 devemos conhecer R1. Porém da equação

anterior, R1 é função da excentricidade e; que por sua vez depende do lado B, que é uma das

dimensões procuradas. Trata-se de um problema de solução por tentativas.

• Como é 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 primeira tentativa para R1 de 1,10 P

a 1,30 P.

• No caso da viga alavanca não ser ligada a um pilar central (logo P2= 0), é necessário utilizar

de um bloco de contrapeso ou estacas de tração para absorver o alívio ∆P. Neste caso, a

prática recomenda que seja considerado o alívio total, ou seja, ∆P= R1 – P1, a favor da

segurança.

• O valor do acréscimo ∆P (ou do alívio em R2) pode ser obtido diretamente pela expressão:


2.4) Dimensionamento de sapatas de divisa – Esquema geral de cálculo


• É comum acontecer que o eixo da viga

alavanca não seja ortogonal à divisa do

terreno. Nesse caso o dimensionamento é

semelhante ao visto anteriormente

devendo-se tomar os seguintes cuidados

adicionais:

– O centro de gravidade da sapata de divisa

deve estar sobre o eixo da viga alavanca;

– As faces laterais (no sentido da menor

direção) da sapata da divisa devem ser

paralelas ao eixo da viga alavanca para

evitar a introdução de momento de torção

significativo na viga.


• Não é raro ocorrer que mais de uma viga alavanca estejam

ligadas a um mesmo pilar central. Nesse caso, o

dimensionamento de cada sapata de divisa é realizado

independentemente, obtendo-se um alívio para cada uma

delas. No pilar central, considera-se a metade da soma dos

alívios.



• Quando o eixo da viga alavanca não é

normal à divisa do terreno, nos cálculos é

conveniente tomar as cotas como

projeções na direção normal à divisa.

• Pilar no alinhamento: Estando o pilar

situado junto ao alinhamento da calçada

permite-se geralmente um avanço de até 1,0

metro para a execução da sapata. Esse

avanço todavia não deve ser maior que 2/3 da

largura da calçada. Recomenda-se consultar o

código de obras do município.


2.5) Dimensionamento de sapatas associadas na divisa:

• Se o pilar da divisa estiver próximo do pilar central, pode ser interessante a adoção de uma

sapata associada do que a utilização de viga alavanca. Entretanto é necessário a análise de

dois casos particulares:

2.5.1) O pilar de divisa tem carga menor do que o pilar central:

• Nesse caso, pelo fato do CG estar mais próximo do pilar central (P2), o valor de a/2 será

obtido calculando-se a distância do centro de carga à divisa e descontando-se 2,5 cm. O

valor de b será então:



• Outra maneira de cálculo para sapatas associadas de divisa com carga menor que do pilar

central:



Exemplo 5: Projetar uma viga de fundação para os pilares P1 e P2 indicados abaixo, adotando-se

uma tensão admissível para o solo de 0,3 MPa:



2.5.2) O pilar de divisa tem carga maior que o pilar central:

• Nesse caso o ponto de aplicação da resultante estará mais próximo do pilar P1 e, portanto, a

sapata deverá ter a forma de um trapézio. O valor de y é dado pela expressão:



• O problema é resolvido seguindo o roteiro abaixo:

a) Calculado o valor de y, que é a distância do CG até a face externa do pilar de divisa (P1),

impõe-se para c um valor c < 3y visto que, para c=3y, a figura que se obtém é um triângulo

(b=0).

b) Calcula-se a seguir a área do trapézio:

que pelo fato de c ser conhecido, permite calcular a parcela (a+b) = 2A / c.

c) Como y também é conhecido, pode-se escrever:

e conseqüentemente, calcular o valor de b:

• Se o valor de b for maior ou igual a 60 cm, o problema está resolvido; caso contrário, volta-se

ao passo “a” e diminui-se o valor de c repetindo-se o processo.



Exemplo 6: Dados os pilares P1 e P2 indicados abaixo, projetar uma viga de fundação sendo a

tensão admissível do solo de 0,3 MPa:


3) Prescrições da Norma NBR – 6122/2010

3.1) Tensão admissível

• Devem ser considerados os seguintes fatores na determinação da tensão admissível:

a) Profundidade da fundação;

b) Dimensão e forma dos elementos de fundação;

c) Características geomecânicas do subsolo;

d) Influência do lençol d’água;

e) Eventual modificação das características do solo (colapsíveis, expansivos, etc.) devido a

agentes externos (alívio de tensões, encharcamento, ou ambos);

f) Características ou peculiaridades da obra (em especial a rigidez da estrutura);

g) Sobrecargas externas.



Metodologia para determinação da tensão admissível: Critérios de obtenção:

a) Métodos teóricos:

Uma vez conhecidas as características de compressibilidade e resistência do solo, a tensão

admissível pode ser determinada por meio de teoria desenvolvida pela Mecânica dos Solos.

Faz-se um cálculo da capacidade de carga à ruptura; a partir desse valor, a pressão admissível

é obtida pela introdução de um fator de segurança igual ao recomendado pelo autor da teoria.

O fator de segurança deve ser compatível com a precisão da teoria e com o grau de

conhecimento das características do solo e nunca inferior a 3.

A seguir faz-se uma verificação dos recalques para essa tensão, que se conduzir a valores

aceitáveis, será confirmada como admissível; caso contrário, o valor da tensão admissível

deverá ser reduzido até que se obtenha um recalque aceitável.

b) Prova de carga sobre placa:

Realizado de acordo com NBR-6489, cujos resultados devem ser interpretados de modo a levar

em conta as relações de comportamento entre a placa e a sapata real, bem como as

características de solo influenciadas pela placa e pela fundação.



c) Métodos semi-empíricos:

São aqueles em que as propriedades dos materiais são estimadas com base em correlações e

são usadas em teorias da Mecânica dos Solos, adaptadas para incluir a natureza semi-empírica

do método. Quando utilizados devem apresentar justificativas, indicando a origem das

correlações, etc..

d) Métodos empíricos:

São aqueles pelos quais se chega a uma tensão admissível com base na descrição do terreno

(classificação e determinação da compacidade e da consistência através de investigações de

campo e/ou laboratoriais). Esses métodos encontram-se usualmente sob a forma de tabelas de

pressões básicas, onde os valores apresentados servem para orientação inicial.

A “Tabela 4” a seguir apresenta valores de tensão admissível segundo a NBR-6122/96.

O uso dessa tabela deve ser restrito a cargas não superiores a 1.000 kN por pilar.



3.2) Dimensionamento:

• As fundações superficiais devem ser definidas por meio de dimensionamento geométrico e

de cálculo estrutural.

3.2.1) Dimensionamento geométrico:

• Nesse dimensionamento devem-se considerar as seguintes solicitações:

– Cargas centradas;

– Cargas excêntricas;

– Cargas horizontais.

• A área da fundação solicitada por cargas centradas deve ser tal que a tensão transmitida ao

terreno, admitida uniformemente distribuída, seja menor ou igual a tensão admissível.

• Diz-se que uma fundação é solicitada a carga excêntrica quando:

– Uma força vertical cujo eixo não passa pelo centro de gravidade da superfície de contato da

fundação com o solo;



– Forças horizontais situadas fora do plano da base da fundação;

– Qualquer outra composição de forças que gerem momentos na fundação.

• No dimensionamento de uma fundação solicitada por uma carga excêntrica (V), pode-se

considerar como área efetiva (A) da fundação, conforme apresentado na “Figura 2” no slide

a seguir. Nessa área efetiva atua uma tensão uniformemente distribuída obtida pela

equação:

• A tensão uniformemente distribuída deve ser comparada à tensão admissível com a qual

deve ser feito o dimensionamento estrutural da fundação.

• Para equilibrar a força horizontal que atua sobre uma fundação em sapata ou bloco, pode-

se contar com o empuxo passivo e com o atrito entre o solo e a base da fundação. O

coeficiente de segurança ao deslizamento deve ser pelo menos igual a 1,5.



3.2.2) Dimensionamento estrutural:

• Deve ser feito de maneira a atender às NBR-6118, NBR-7190 e NBR-8800.

• As sapatas para pilares isolados, as vigas de fundação e as sapatas corridas podem ser

calculadas, dependendo de sua rigidez, como placas ou pelo método das bielas. Em

qualquer um dos casos deve-se considerar:

a) Quando calculadas como placas deve-se considerar o puncionamento, podendo-se levar em

conta o efeito favorável da reação do terreno sobre a fundação na área sujeita ao

puncionamento.

b) Para efeito de cálculo estrutural as tensões na base da fundação podem ser admitidas como

uniformemente distribuídas, exceto no caso de fundações apoiadas sobre rocha.

c) Para efeito de cálculo de fundações apoiadas sobre rochas o elemento estrutural deve ser

calculado como peça rígida, adotando-se o diagrama de distribuição mostrado abaixo.

3.3) Dimensão mínima:

• Em planta, as sapatas ou os blocos não devem ter dimensões inferiores a 60 cm.

3.4) Profundidade mínima:

• A base de uma fundação deve ser assente a uma profundidade tal que assegure que a

capacidade de carga do solo de apoio não seja influenciada pelas variações sazonais de

clima ou alterações de umidade.

• Nas divisas com terrenos vizinhos, salvo quando a fundação for assente sobre rocha, tal

profundidade não deve ser inferior a 1,5 m. Em casos de obras cujas sapatas ou blocos

estejam majoritariamente previstas com dimensões inferiores a 1,0 m essa profundidade

mínima pode ser reduzida.

3.5) Fundações em terrenos acidentados:

• Nos terrenos com topografia acidentada, a implantação de qualquer obra e de suas

fundações deve ser feita de maneira a não impedir a utilização satisfatória dos terrenos

vizinhos.

3) Prescrições da Norma NBR – 6122/2010: Procedimentos Construtivos


3.6) Lastro:

• Em fundações que não se apóiam sobre rocha, deve-se executar anteriormente à sua

execução uma camada de concreto simples de regularização de no mínimo 5 cm de

espessura, ocupando toda a área da cava da fundação.

• Nas fundações apoiadas em rocha, após o preparo da superfície (chumbamento, escalonamento em

superfícies horizontais), deve-se executar um enchimento de concreto de modo a se obter uma superfície

plana e horizontal (regularização). O concreto a ser utilizado deve ter resistência compatível com a

pressão de trabalho da sapata.

3.7) Fundação em cotas diferentes:

• No caso de fundações próximas, porém situadas em cotas diferentes, a reta de maior

declividade deve fazer, com a vertical, um ângulo a como mostrado abaixo. A fundação

situada em cota mais baixa deverá ser executada em primeiro lugar.

3) Prescrições da Norma NBR – 6122/2010: Procedimentos Construtivos

Engº. Sérgio P M de Araujo - M.Sc em Geotecnia

4) Procedimentos Construtivos – Sapatas Isoladas e Corridas

Escavação:

Seguindo a orientação do projeto de fundações,

inicia-se a escavação da área a receber as

sapatas até a cota de apoio.

4.1) Procedimentos Construtivos – Sapatas Isoladas


Regularização:

Com a área escavada e compactada, o

passo seguinte é depositar concreto magro

na área escavada, nivelando com o auxílio

de régua e colher.

Essa camada de regularização, que deve

ter 5 cm de espessura no mínimo, é

importante para garantir que a umidade do

solo não ataque a armadura da sapata.



Preparação das laterais:

Não só o fundo, mas também as laterais

precisam receber concreto. Por isso, as

laterais de toda a área escavada devem ser

“chapiscadas”.



Marcação dos pilares:

Com a vala preparada, inicia-se a marcação

dos pilares. Para tanto, são fixadas estacas

de madeira nos pontos indicados pelo

projetista.



Conferência:

A checagem do nível é um procedimento

imprescindível para garantir boa marcação

dos pilares.



Armação:

Depois de definida a localização de todos os

pilares, tem início a inserção da armação,

sempre seguindo a orientação do projeto de

fundações.



Saída para os pilares:

Com o auxílio de arames de aço, são presos

também os ferros especiais de arranque dos

pilares.



Concretagem:

A concretagem também deve ser feita, de acordo com as especificações do projetista, até a

parte superior da sapata. A betoneira pode ser utilizada se a quantidade de concreto ou a

velocidade de concretagem assim o exigirem.



Finalização:

A armação do pilar deve ser montada a partir

dos ferros de arranque. Só então serão

colocadas as fôrmas do pilar para o

prosseguimento da concretagem

Obs.:

Após a desforma do pilar, deve-se fazer o

reaterro da cava da sapata.

Sapatas isoladas em formato cônico retangular apresentam baixo consumo de concreto, sendo

que, cada elemento de fundação recebe as cargas de apenas um pilar .



Fundações rasas como as sapatas se caracterizam quando a camada de suporte está a até 2 m

de profundidade da superfície.



Detalhe do perfil de solo obtido da escavação

de uma cava – Detalhe da cava ainda com

perfil a retirar para confecção da sapata –

Vista geral da obra com parte da fundação

em estacas metálicas e cavas para sapatas

(observar nível de água na escavação).

4.2) Caso de Obra: Rua Arthur de Sá - Bairro União



Afloramento rochoso no fundo de

uma cava para sapatas.

Necessidade de nivelamento?!?!

Detalhe do fundo da cava

mostrando o afloramento

rochoso e a grande dificuldade

de escavação e nivelamento da

cava.



Vista superior da cava

apresentando afloramento rochoso

com mergulho aproximado de 60º

com presença de água no funda da

escavação.

Detalhe de perfuração com

utilização de perfuratriz

pneumática para desmonte

da rocha nas cavas.



Detalhe de sapata concluída.

Detalhe de poço para rebaixamento do

nível de água com objetivo de favorecer as

escavações das cavas das estacas.

Observar ao fundo que a estrutura do

prédio já se encontra em avançado estágio

na região onde foram executadas

fundações profundas.



Vista geral das escavações

para conclusão das sapatas.

Detalhe de sapatas concluídas

dentro de cava única.



Vista geral das escavações e

desmonte em rocha para as

cavas das sapatas.


4.2) Procedimentos Construtivos – Sapatas Corridas

Escavação da sapata corrida Armação da sapata corrida

Sapata corrida concretada.

• É uma viga em formato trapezoidal que

transmite a carga das paredes

diretamente ao solo.

• É utilizada em obras pequenas,

normalmente sem a utilização de pilares

na estrutura.



• Normalmente os pilares com maior inércia de um edifício absorvem os momentos e esforços

horizontais provenientes do vento que atua na lateral da estrutura. Esses esforços chegam

no nível das fundações e devem ser dissipados no solo pela sapata.

• No caso de ação axial, a tensão admissível a ser adotada no dimensionamento da sapata é

considerada em seu total. No entanto, quando a sapata é submetida a uma excentricidade

de carregamento muito grande, tensões de tração podem ocorrer em um lado da sapata, o

que não é aceitável, pois entre o solo e a sapata não pode haver tensão de tração.

• Quando uma sapata está submetida a esforços de flexo-compressão desde que os

momentos sejam provenientes de cargas acidentais tais como vento, a tensão deve ser

verificada pela seguinte expressão:



• O núcleo central de inércia é uma área cujo centro geométrico coincide com o centro

geométrico da sapata, onde se a força normal estiver localizada, em qualquer ponto do

núcleo, não ocorrerá tensões de tração na sapata. A área do núcleo central é determinada

geometricamente pelas retas onde a força pode estar localizada e provocar tensões nulas

nos vértices da seção como mostra a figura anterior (b).



• O valor da tensão máxima na borda mais comprimida da sapata deve ser limitado ao valor

da tensão admissível do solo, com a qual deve ser feito o dimensionamento estrutural da

fundação.

• Quando forem levadas em consideração todas as combinações possíveis entre os diversos

tipos de carregamentos previstos pelas normas estruturais, inclusive a ação do vento, poder-

se-á, na combinação mais desfavorável, majorar 30% os valores admissíveis das tensões no

terreno, logo σ ≤ 1,3 σadm. Entretanto, esses valores admissíveis não podem ser

ultrapassados quando consideradas apenas as ações permanentes e acidentais.

• O valor da tensão máxima é obtido através de princípios básicos da resistência dos

materiais relacionados ao caso geral de ação excêntrica. A distribuição de tensões depende

do ponto de aplicação da ação; no entanto, este ponto limita-se a uma região, de modo que

não ocorram tensões de tração entre o solo e a sapata.



A.2) Caso de excentricidade em uma direção e em que o ponto de aplicação da ação está

no limite do núcleo central de inércia (e= a/6):


fora do limite do núcleo central de inércia (e> a/6):


dentro do núcleo central de inércia (e < a/6):



B) Excentricidade nas duas direções:

• O equilíbrio é obtido com o diagrama linear das tensões atuando em apenas uma parte da

seção. Portanto, tem-se:

• Segundo CAPUTO (1978) dividindo-se a área da base da sapata em regiões conforme

indicado a seguir, a obtenção da tensão máxima depende das coordenadas ex e ey que

definem o ponto de aplicação da ação e caracteriza a zona na qual está sendo aplicada tal

ação.



• Zona 1: Esta região corresponde ao núcleo central de inércia da sapata:

• Zona 2: É inaceitável a aplicação da ação nessa região, pois o centro de gravidade da

sapata estaria na região tracionada.



• Zona 3: A região comprimida corresponde a área hachurada (a seguir). O eixo neutro fica definido pelos parâmetros s e a.

O valor de s, de a e da tensão máxima podem ser obtidos através das expressões:

• Zona 4: A região comprimida corresponde a área hachurada (a seguir). O eixo neutro fica definido pelos parâmetros t e b.

O valor de s, de b e da tensão máxima podem ser obtidos através das expressões:



• Zona 5: A região comprimida corresponde a área hachurada (abaixo). A tensão máxima é calculada pela expressão a seguir:


6) Verificação de projeto

• O projeto de fundações diretamente apoiadas sobre o solo deve passar necessariamente

pela verificação dos seguintes itens:

a) Análise da viabilidade técnica e executiva da solução adotada observando os seguintes

aspectos:

a.1) Homegeneidade do solo abaixo do apoio;

a.2) Necessidade de escavações muito profundas para atingir solos resistentes;

a.3) Estabilidades laterais das cavas.

b) Adoção de tensões admissíveis corretas (confirmar capacidades de cargas).

c) Área da sapata projetada deve ser maior ou igual à relação entre a carga do pilar e a tensão

admissível do solo.

d) A locação do centro da sapata deve coincidir com o centro de gravidade do pilar ou centro de

carga de dois ou mais pilares.

e) Devem ser verificados à parte os pilares submetidos a flexo-compressão no que refere a

tensões máximas e mínimas.


6) Verificação de projeto – Exemplo:


6) Verificação de projeto


7) Problemas executivos e prováveis soluções


Capitulo 5 - Procedimentos Gerais de Projeto de Sapatas

Documents

Transcript of Capitulo 5 - Procedimentos Gerais de Projeto de Sapatas