ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO USANDO O RELATÓRIO DE SONDAGEM TIPO SPT

Relatório de sondagem tipo SPT.

O conhecimento das características do solo é muito importante, não só para escolha

do tipo de fundação e seu dimensionamento, o que é bastante obvio, como também para

determinação dos “acidentes”, tais como existência de água, de matacões e de vazios que

possam influenciar o próprio processo construtivo.

A sondagem é um procedimento que objetiva conhecer as condições naturais do solo,

visando reconhecer seu tipo, características físicas e principalmente sua resistência. A

sondagem possibilita ainda a determinação da profundidade do lençol freático ( água no

subsolo).

SONDAGENS SIMPLES A PERCUSSÃO (SPT)

O SPT tem duas etapas básicas, a perfuração e o ensaio propriamente dito. Após a

limpeza do terreno e locação do furo, a perfuração da sondagem é realizada com trado.

Quando o avanço for impenetrável ao trado ou se atingir o nível d’água a sondagem é

continuada por percussão.

Crava-se o revestimento para evitar fechamento do furo. O solo é escavado pela

percussão (queda e torção sucessiva) do trépano e os detritos formados são retirados por

circulação de água.

A sondagem termina ao atingir a profundidade desejada ou quando atingir a condição

de impenetrável a percussão. O registro do nível d’água deve ser feito no dia seguinte ao

ensaio para evitar a influencia da circulação de água.

DETERMINAÇÃO DA RESISTÊCIA DO SOLO EM FUNÇÃO DO SPT.

São muitas as maneiras de relacionar os números do SPT, obtidos na sondagem a

percussão, com a resistência do solo. Uma maneira bastante rápida de correlacionar esses

valores é usando a fórmula empírica de Ribeiro:

σ =√ – 1 em (Kgf/ cm²)

Outro método proposto por Teixeira para situação particular de sapatas retangulares apoiadas em terrenos puramente argilosos e coeficiente de segurança igual a 3.

Obtendo-se σ = N / 5 (kg/cm²).

N = numero de golpes para cravar os últimos 30 cm ou SPT

σ = tensão admissível à compressão do solo.

Outras fórmulas empíricas que levam em conta o tipo de solo, o que confere um

caráter mais precisa, são:

Todas em Kgf/cm²

Argila pura: N/4

Argila siltosa: N/5

Argila areno siltosa: N/7,5

APLICAÇÃO NUMERICA:

Verificação da tensão admissível para uma sapata assentada numa profundidade de 2 m

usando o relatório de sondagem do trabalho.

σ = N / 5 σ = 16 / 5 σ = 3,2 kgf/cm²

σ =√ – 1 σ =√ – 1 σ = 3 kgf/cm²

Os resultados obtidos foram bem próximos é indicado a adotar o menor valor para

dimensionamento das fundações, isso por motivos de segurança e prevenção de recalques

não admissíveis.

ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÕES:

FUNDAÇÃO DIRETA OU RASA.

Como critério de escolha desse tipo de fundação, define se como fundação

direta ou rasa aquela em que as cargas da edificação são transmitidas ao solo logo nas

primeiras camadas. Para isso ocorrer, obviamente é necessário que solo, logo nessas

primeiras camadas, tenha resistência suficiente para suportar essas cargas.

A decisão pelo tipo de fundação requer o conhecimento do solo, propiciado

pelas sondagens. Para efeito pratico, considera se técnica e viável economicamente o

uso de fundações diretas quando o numero de golpes SPT for maior ou igual a 8 e

profundidade não ultrapassar 2m.

É importante salientar que para escolha adequada de uma fundação rasa é

necessário conhecer as cargas atuantes: “Normal, momentos, força cortante”, quando

se tem cargas elevadas é necessário projetar fundações de grandes dimensões o que

do ponto de vista econômico não é vantagem, sendo necessário um estudo minucioso

do melhor custo beneficio rasa x profunda.

As boas praticas recomendam que quando assoma das áreas da sapatas for

superior a metade da área da projeção do edifício é conveniente adotar uma fundação

do tipo radier.

FUNDAÇÃOES PROFUNDAS INDIRETAS.

São geralmente utilizadas quando as camadas superficiais de terreno não tem

resistência suficiente para agüentar as cargas da estrutura, geralmente cargas elevadas.

Os principais tipos de fundações profundas são:

Estacas,

Tubulões

ESTACAS

São peças alongadas, cilíndricas ou prismáticas, que se cravam ou se confeccionam

(escavadas) no solo com fim de transmitir as cargas da estrutura a uma camada profunda e

resistente;

A capacidade de resistência das estacas é devida - parte pelo atrito lateral e parte pela

resistência de ponta

Existem casos, como por exemplo aterro sobre argila mole, em que o atrito lateral empurra a

estaca para baixo (atrito negativo), neste caso a resistência é só de ponta;

Encontramos casos também que as estacas só apresentam resistência de atrito lateral sendo

chamada de estaca flutuante.

TUBULÕES

São fundações de forma cilíndrica, com base alargada ou não;

São destinados a transmitir as cargas da estrutura a uma camada de solo ou substrato

rochoso de alta resistência e a grande profundidade;

É usado para cargas muito grandes

Eles podem ser revestidos ou não (de concreto ou metálico);

Quando houver água injeta-se ar-comprimido para aumentar a pressão no interior e não

deixar a água entrar.

DIMENSIONAMENTO DE UMA SAPATA UTILIZANDO O PERFIL DE SOLO DO

TRABALHO.

Adotando um a carga de N = 50 tf, pilar 25 x 25, FCK 25 MPA e utilizando uma

fundação rasa, como critério de escolha devido o SPT ser alto logo nas primeiras

camadas N > 8 e a carga ser apenas de compressão a solução economicamente viável

para uma edificação de médio a pequeno porte seria uma fundação do tipo sapata

isolada.

Tensão admissível na cota de 1m

APLICAÇÃO NUMERICA UTILIZANDO O SOFTWARE MSCALC 1.3

SPT = 26

σ =√ – 1 σ =√ – 1 σ = 4,09 kgf/cm²

CONVENÇÃO DE VARIÁVEIS . Fck: tensão característica do concreto à compressão . Fyk: tensão característica do aço à tração . GamaC: minorador do Fck . GamaS: minorador do Fyk . GamaF: majorador das ações . Fcd: Fck/GamaC . Fyd: Fyk/GamaS . Fctd: resistência do concreto à tração direta minorado por GamaC . Nk: força normal característica solicitante . Tadm: tensão de compressão admissível no solo . Ap: dimensão horizontal da seção do pilar . Bp: dimensão vertical da seção do pilar . Asap: dimensão horizontal da seção do pilar . Bsap: dimensão vertical da seção do pilar . Ht: altura total da sapata . H0: altura do prisma-base da sapata . Atenção: unidades em SI - Força em N, Tensão em Pa, Momento em N.m, Área em m² .

. DADOS DE ENTRADA

. GamaC: 1.4

. GamaS: 1.15

. GamaF: 1.4

. Fck(MPa): 20

. Fyk(MPa): 500

. Nk(N): 500000

. Tadm(Pa): 409000

. Ap(m): 0.25

. Bp(m): 0.25

.

. DIMENSÕES IDEAIS DA SAPATA

. Majorador de carga, estimando peso próprio da sapata e solo sobre ela:

. GamaSapata = 1.1

. Cálculo de área necessária:

. ÁreaSapata = GamaSapata * Nk / Tadm

. ÁreaSapata = 1.1 * 500000 / 409000

. ÁreaSapata = 1.345

. Encontrando valores de balanços iguais nas duas direções:

. Dimensão horizontal da sapata:

. Bsap = 0.5 * ( Bp - Ap ) + Sqrt ( 0.25 * Sqr( Bp - Ap ) + AreaSap

. Bsap = 0.5 * ( 0.25 - 0.25 ) + Sqrt ( 0.25 * ( 0.25 - 0.25 )² + 1.345

. Bsap = 1.16

. Dimensão vertical da sapata:

. Asap = AreaSap / Bsap

. Asap = 1.345 / 1.16

. Asap = 1.16

. Verificando dimensões mínimas conforme NBR6122 6.4.1:

. Asap >= 60cm OK!

. Bsap >= 60cm OK!

. Dimensões arredondadas para múltiplo de 5cm:

. Asap = 1.2

. Bsap = 1.2

.

. DIMENSIONANDO ALTURAS IDEAIS DA SAPATA

. Balanços:

. Ca = ( Asap - Ap ) / 2

. Ca = ( 1.2 - 0.25 ) / 2

. Ca = 0.475

. Cb = ( Bsap - Bp ) / 2

. Cb = ( 1.2 - 0.25 ) / 2

. Cb = 0.475

. Altura mínima para classificação de sapata rígida ( NBR 6118 22.4.1 ):

. H.MínRigidezA = ( Asap - Ap ) / 3

. H.MínRigidezA = ( 1.2 - 0.25 ) / 3

. H.MínRigidezA = 0.317

. H.MínRigidezB = ( Bsap - Bp ) / 3

. H.MínRigidezB = ( 1.2 - 0.25 ) / 3

. H.MínRigidezB = 0.317

. Altura mínima para tensão resistente máxima na diagonal comprimida ( NBR 6118 19.5.3.1 ): . Tensão de cisalhamento solicitante:

. Tsd = GamaF * Nk / [ ( Ap + Bp ) * Hsap ]

. Tensão de cisalhamento máxima resistente:

. Trd2 = 0.27 * ( 1 - (1E-6) * Fck / 250 ) * Fcd

. Igualando Tsd = Trd2 e isolando H:

. H.MínCis = GamaF * Nk / [ ( Ap + Bp ) * 0.27 * ( 1 - 1E-6 * Fck / 250 ) * Fcd ]

. H.MínCis = 1.4 * 500000 / [ ( 0.25 + 0.25 ) * 0.27 * ( 1 - 1E-6 * 2.00e7 / 250 ) * 1.43e7

. H.MínCis = 0.647

. Adotando o maior valor de altura total obtido até então, arrendondado para múltiplo de 5cm: . Ht = 0.65 . Determinação da altura do prisma-base: . Altura ideal para talude natural de concreto - Direção A: . H0a = Ht - tan ( 30 ) * Ca

. H0a = 0.65 - tan ( 30 ) * 0.475

. H0a = 0.376

. Altura ideal para talude natural de concreto - Direção B:

. H0b = Ht - tan ( 30 ) * Cb

. H0b = 0.65 - tan ( 30 ) * 0.475

. H0b = 0.376

. Maior valor obtido nas duas direções:

. H0 = 0.376

. Adotando o maior valor obtido até então, arrendondado para múltiplo de 5cm:

. Ht = 0.4

.

. CÁLCULO DOS ESFORÇOS PELO MÉTODO DAS BIELAS-TIRANTES

. Altura útil:

. D = Ht - D1

. D = 0.65 - 0.45

. D = 0.2

. Tração máxima nos tirantes:

. Direção X:

. Tx = GamaSapata * Nk * ( Asap - Ap ) / ( 8 * D )

. Tx = 1.1 * 500000 * ( 1.2 - 0.25 ) / ( 8 * 0.2 )

. Tx = 326562.5

. Direção Y:

. Ty = GamaSapata * Nk * ( Bsap - Bp ) / ( 8 * D )

. Ty = 1.1 * 500000 * ( 1.2 - 0.25 ) / ( 8 * 0.2 )

. Ty = 326562.5

.

.

. DIMENSIONAMENTO DA ARMADURA DE TRAÇÃO

. Direção X:

. ASx = GamaF * Tx / Fyd * 1E4

. ASx = 1.4 * 326562.5 / 434782608.696 * 1E4

. ASx = 10.52 cm²

. Direção Y:

. ASy = GamaF * Ty / Fyd * 1E4

. ASy = 1.4 * 326562.5 / 434782608.696 * 1E4

. ASy = 10.52 cm²

. Verificação de armadura mínima:

. Fck = 20 MPa , logo a taxa mínima de armadura é 0.15% . Então:

. Direção X:

. MínX = 0.67 * ( Taxa / 100 ) * { Bsap * H0 + [ Bp * ( Ht - H0 ) ] + Cb * ( Ht - H0 ) } * 1E4

. MínX = 0.67 * ( 0.15 / 100 ) * { 1.2 * 0.4 + [ 0.25 * ( 0.65 - 0.4 ) ] + 0.475 * ( 0.65 - 0.4

) } * 1E4

. MínX = 6.65 cm²

. Direção Y:

. MínY = 0.67 * ( Taxa / 100 ) * { Asap * H0 + [ Ap * ( Ht - H0 ) ] + Ca * ( Ht - H0 ) } * 1E4

. MínY = 0.67 * ( 0.15 / 100 ) * { 1.2 * 0.4 + [ 0.25 * ( 0.65 - 0.4 ) ] + 0.475 * ( 0.65 - 0.4

) } * 1E4

. MínY = 6.65 cm²

. Como ASx >= ASx.Mín:

. ASx = ASx.Necessário

. ASx = 10.52 cm² SOLUÇÃO!

Adotado ϴ 12,5 mm c/15

. Como ASy >= ASy.Mín: . ASy = ASy.Necessário

. ASy = 10.52 cm² SOLUÇÃO!

Adotado ϴ 12,5 mm c/15

DETALHAMENTO

REFERÊNCIAS:

CARDOSO, RENATO RIBEIRO. FUNDAÇÕES , ENGENHARIA APLICADA NOBEL, SÃO PAULO

BRASIL- 1986

HACHICH, WALDEMAR E OUTROS. FUNDAÇÕES TEORIA E PARTICA, EDITORA PINI 1996. SÃO

PAULO BRASIL

YOPANAN REBELLO. FUNDAÇÕES GUIA PRATICO DE PROJETO, EXECUÇÃO E

DIMENSIONAMENTO. EDITORA ZIGURATE. SÃO PAULO BRASIL 2008.

http://www.altoqi.com.br/produtos#estrutural-tab

http://edificios.eng.br/Estacas%20moldadas%20in%20loco.pdf

www.brasfond.com.br www.fundesp.com.br www.geosonda.com.br