Dimensionamento de Fundações Superficiais

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  • DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES SUPERFICIAISAULA 06FUNDAESPROF.: MSc. RODRIGO JUNQUEIRA MOTA1PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE GOIS

  • DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES SUPERFICIAISO primeiro tipo de fundao a ser considerada na escolha do tipo de fundao a ser projetada a sapata. Quando o terreno formado por uma espessa camada superficial, suficientemente compacta ou consistente, adota-se previamente uma fundao do tipo sapata.Existe uma certa incompatibilidade entre alguns tipos de solos e o emprego de sapatas isoladas, pela incapacidade desses solos de suportar as aes das estruturas. 2

  • 3ALONSO (1983) indica que, em princpio, o emprego de sapatas s vivel tcnica e economicamente quando a rea ocupada pela fundao abranger, no mximo, de 50% a 70% da rea disponvel. De uma maneira geral, esse tipo de fundao no deve ser usado nos seguintes casos: aterro no compactado; argila mole; areia fofa e muito fofa; solos colapsveis; existncia de gua onde o rebaixamento do lenol fretico no se justifica economicamente. DIMENSIONAMENTO DE FUNDAES SUPERFICIAIS

  • 4Quanto rigidez (NBR 6118:2003):CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 5CLASSIFICAO DAS SAPATAS Sapatas flexveis: So de uso mais raro, sendo mais utilizadas em fundaes sujeitas a pequenas cargas; Outro fator que determina a escolha por sapatas flexveis a resistncia do solo; ANDRADE (1989) sugere a utilizao de sapatas flexveis para solos com presso admissvel abaixo de 150 kN/m2 (0,15MPa); As sapatas flexveis apresentam o comportamento estrutural de uma pea fletida, trabalhando flexo nas duas direes ortogonais.

  • 6Sapatas rgidas: So comumente adotadas como elementos de fundaes em terrenos que possuem boa resistncia em camadas prximas da superfcie; Para o dimensionamento das armaduras longitudinais de flexo, utiliza-se o mtodo geral de bielas e tirantes; Alternativamente, as sapatas rgidas podem ser dimensionadas flexo da mesma forma que as sapatas flexveis, obtendo-se razovel preciso.CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 7Quanto posio

    Sapatas isoladas Transmitem aes de um nico pilar centrado, com seo no alongada. o tipo de sapata mais utilizado. Tais sapatas podem apresentar bases quadradas, retangulares ou circulares, com a altura constante ou variando linearmente entre as faces do pilar extremidade da base.CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 8CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 9Sapatas corridas: So empregadas para receber as aes verticais de paredes, muros, ou elementos alongados que transmitem carregamento uniformemente distribudo em uma direo. CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 10CLASSIFICAO DAS SAPATAS Sapatas associadas ou combinadas

    Transmitem as aes de dois ou mais pilares adjacentes;

    So utilizadas quando no possvel a utilizao sapatas isoladas para cada pilar, por estarem muito prximas entre si, o que provocaria a superposio de suas bases (em planta) ou dos bulbos de presses.

  • 11Neste caso, convm empregar uma nica sapata para receber as aes de dois ou mais pilares;

    O centro de gravidade da sapata normalmente coincide com o centro de aplicao das cargas dos pilares;

    Usualmente, as sapatas associadas so projetadas com viga de rigidez (enrijecimento), cujo eixo passa pelo centros de cada pilar. CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 12CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 13CLASSIFICAO DAS SAPATAS Sapatas com vigas de equilbrio No caso de pilares posicionados junto divisa do terreno, o momento produzido pelo no alinhamento da ao com a reao deve ser absorvido por uma viga, conhecida como viga de equilbrio ou viga alavanca, apoiada na sapata junto divisa e na sapata construda para pilar interno. Tem a funo de transmitir a carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata de divisa e, ao mesmo tempo, resistir aos momentos fletores produzidos pela excentricidade da carga do pilar em relao ao centro dessa sapata.

  • 14CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 15Quanto solicitao Sapatas sob carga centrada: Ocorre quando a carga vertical do pilar passa pelo centro de gravidade da sapata; Neste caso, admite-se uma distribuio uniforme e constante das tenses do solo na base da sapata, igual razo entre a carga vertical e a rea da sapata (em planta).CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 16CLASSIFICAO DAS SAPATAS Quanto solicitao:

  • 17Sapatas sob carga excntrica:Em muitos situaes prticas, as cargas verticais dos pilares so aplicadas excentricamente em relao ao centro de gravidade da sapata, gerando momentos nas fundaes. CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 18

    O valor da tenso mxima do diagrama obtido a partir das expresses clssicas da Resistncia dos Materiais para a flexo composta (ao excntrica). A distribuio de tenses depende do ponto de aplicao da fora vertical em relao uma regio especfica da seo, denominada ncleo central. Para foras verticais localizadas em qualquer posio pertencente ao ncleo central, as tenses na sapata sero somente de compresso. CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 19CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • Para excentricidade em apenas uma direo, calculam-se o valor mximo e mnimo do diagrama de tenses na sapata a partir da expresso da REMA referente flexo normal composta: 20CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 21CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 22CLASSIFICAO DAS SAPATAS

  • 23DIMENSIONAMENTO GEOMTRICOAs dimenses em planta das sapatas so definidas basicamente em funo da tenso admissvel do solo, embora tambm dependam de outros fatores, como a interferncia com as fundaes mais prximas;

    Na grande maioria dos casos as sapatas esto submetidas a cargas excntricas, especialmente em virtude das aes do vento. Logo, as dimenses em planta devem ser tais que as tenses de compresso mximas no solo - calculadas com as expresses da flexo composta reta ou oblqua - no superem a tenso admissvel do mesmo.

  • 24DIMENSIONAMENTO GEOMTRICOBLOCOS

    So elementos de grande rigidez executados com concreto simples ou ciclpico (portanto no armados), dimensionados de modo que as tenses de trao neles produzidas sejam absorvidas pelo prprio concreto.

  • 25DIMENSIONAMENTO GEOMTRICOO valor do ngulo tirado do grfico abaixo, entrando-se com a relao s/t, em que s a tenso aplicada ao solo pelo bloco e t a tenso admissvel trao do concreto, cujo valor da ordem de fck/25, no sendo conveniente usar valores maiores que 0,8 MPa (NBR 6122/ 2010).

  • 26DIMENSIONAMENTO GEOMTRICOSAPATAS ISOLADAS

    As sapatas, ao contrrio dos blocos, so elementos de fundao executados em concreto armado, de altura reduzida em relao s dimenses da base e que se caracterizam principalmente por trabalhar flexo.

  • 27DIMENSIONAMENTO GEOMTRICOOs valores h1 e h2 so decorrentes do dimensionamento estrutural da sapata e seu clculo estrutural.A rea da base de um bloco de fundao ou de uma sapata, quando sujeita apenas a uma carga vertical, calculada pela expresso:

    Onde: Nk a fora normal nominal do pilar; solo,adm a tenso admissvel do solo; um coeficiente que leva em conta o peso prprio da sapata. Pode-se assumir para esse coeficiente um valor de 1,05 nas sapatas flexveis e 1,10 nas sapatas rgidas.

  • 28O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de carga do pilar;

    Sempre que possvel, a relao entre os lados a e b dever ser menor ou ,no mximo, igual a 2,5;

    Sempre que possvel, os valores a e b devem ser escolhidos de modo a que os balanos da sapata, em relao s faces do pilar, sejam iguais nas duas direes. Em conseqncia a forma da sapata fica condicionada forma do pilar.DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 29A sapata no dever ter nenhuma dimenso menor que 80 cm;

    Quando no existe limitaes de espao, podendo ser distinguidos trs casos:

    1 caso: Em pilar de seo transversal quadrada (ou circular), quando no existe limitao de espao, a sapata mais indicada dever ter em planta seo quadrada;DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 302 caso: Em pilar de seo transversal retangular, quando no existe limitao de espao, pode-se escrever: DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 313 caso: Em pilar de seo transversal em forma de L,Z ou U, recai facilmente no caso anterior ao se substituir o pilar real por um outro fictcio de forma retangular circunscrito ao mesmo e que tenho seu centro de gravidade coincidente com o centro de carga do pilar em questo; importante frisar que, para se obter um projeto econmico, deve ser feito o maior nmero possvel de sapatas isoladas;As dimenses a e b devem ser escolhidas, de forma a resultar em um dimensionamento econmico (distncia em planta da face do pilar extremidade da sapata iguais nas duas direes).DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 32SAPATAS ASSOCIADAS

    Normalmente se faz coincidir o centro de gravidade da sapata com o centro das cargas verticais dos pilares.DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 33A rea da sapata pode ser estimada supondo momentos dos pilares nulos:

    Onde o fator 1,1 leva em conta o peso prprio da sapata e da viga de rigidez.

    Em relao as dimenses em planta a e b, torna-se mais difcil a fixao de um critrio econmico. DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 34Uma opo seria tentar obter trs balanos iguais, deixando o quarto balano menor que os outros trs.

    Outra opo seria calcular as larguras que se obteriam com o critrio econmico considerando uma sapata isolada para cada pilar. Em seguida, adotar como largura da sapata associada um valor compreendido entre as larguras das sapatas isoladas fictcias.DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 35O clculo deve ser feito de acordo com o seguinte roteiro:Inicialmente, calcular as coordenadas x e y do cento de carga.DIMENSIONAMENTO GEOMTRICO

  • 36Via de regra, o condicionamento econmico da sapata est diretamente ligado obteno de uma viga de