ESTUDO DE PRÉ-VIABILIDADE NA ESPECIFICAÇÃO DE...

Click here to load reader

  • date post

    31-Jan-2018
  • Category

    Documents

  • view

    216
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of ESTUDO DE PRÉ-VIABILIDADE NA ESPECIFICAÇÃO DE...

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

    CENTRO DE TECNOLOGIA

    CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

    ESTUDO DE PR-VIABILIDADE NA ESPECIFICAO

    DE FUNDAO DO TIPO ESTACA ESCAVADA OU

    SAPATA ISOLADA EM EDIFICAO

    MULTIFAMILIAR

    TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO EM ENGENHARIA CIVIL

    Gustavo Panciera Abbad

    Santa Maria, RS, Brasil.

    Dezembro, 2014.

  • ESTUDO DE PR-VIABILIDADE NA ESPECIFICAO

    DE FUNDAO DO TIPO ESTACA ESCAVADA OU

    SAPATA ISOLADA EM EDIFICAO

    MULTIFAMILIAR

    Gustavo Panciera Abbad

    Trabalho de concluso de curso apresentado ao Curso de Engenharia

    Civil, Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria

    (UFSM, RS), com requisito parcial para obteno de grau de Engenharia

    Civil.

    Orientador: Prof. Dr. Joaquim C. Pizzutti dos Santos

    Santa Maria, RS, Brasil.

    Dezembro, 2014.

  • Universidade Federal de Santa Maria

    Centro de Tecnologia

    Curso de Engenharia Civil

    A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de

    Concluso de Curso

    ESTUDO DE PR-VIABILIDADE NA ESPECIFICAO DE

    FUNDAO DO TIPO ESTACA ESCAVADA OU SAPATA ISOLADA

    EM EDIFICAO MULTIFAMILIAR

    Elaborado por

    Gustavo Panciera Abbad

    Como requisito parcial para obteno do grau de

    Engenheiro Civil

    COMISSO EXAMINADORA:

    Joaquim C. Pizzutti dos Santos, Dr.

    (Presidente/Orientador)

    Jos Mrio Doleys Soares, Dr.

    Talles Augusto Arajo, Dr.

    Santa Maria, dezembro de 2014

  • AGRADECIMENTOS

    Deixo aqui meus agradecimentos...

    Aos meus pais, Mauro Roberto Azambuja Abbad e Neusa Terezinha Panciera,

    que, desde sempre, estiveram ao meu lado dando-me apoio e principalmente,

    condies para que eu pudesse lutar pelos meus objetivos.

    Aos meus tios Mrio Srgio Azambuja Abbad e Marisa Binotto Abbad, que

    acolheram-me na cidade de Santa Maria, como sendo um filho, fazendo com que eu

    me sentisse em casa desde o primeiro dia de moradia nesta cidade.

    Aos meus irmos que sempre que necessrio me deram palavras e gestos de

    apoio e incentivo para o dia-a-dia.

    minha namorada Nathlia Beckert pelo companheirismo, a apoio

    incondicional nesses dois ltimos anos de faculdade.

    Ao meu orientador, Professor Joaquim C. Pizzutti dos Santos, por orientar-me

    e guiar-me nas escolhas deste estudo.

    Ao Professor Jos Mrio Doleys Soares, pelas ajudas pontuais e precisas na

    elaborao deste estudo.

    Aos meus amigos de faculdade que proporcionaram-me os 5 anos mais

    inesquecveis da minha vida, histrias, risadas, festas, jogos, momentos que jamais

    sero esquecidos e que deixaro muita saudade.

    Ao meu amigo e colega Lucas Dotto Bueno, pelos conselhos e ajudas na

    elaborao do presente estudo.

    E por fim, especialmente a Deus, por poder contar com todas essas pessoas

    na minha vida e pelas oportunidades de aprendizado que me foram permitidas ao

    longo desses anos de Universidade Federal de Santa Maria.

  • Resumo

    Trabalho de Concluso de Curso

    Curso de Graduao em Engenharia Civil

    Universidade Federal de Santa Maria

    ESTUDO COMPARATIVO ENTRE A UTILIZAO DE FUNDAO DO

    TIPO ESTACA ESCAVADA OU SAPATA ISOLADA EM UMA

    EDIFICAO NA CIDADE DE SANTA MARIA - RS

    AUTOR: GUSTAVO PANCIERA ABBAD

    ORIENTADOR: JOAQUIM C. PIZZUTTI DOS SANTOS

    Data e Local da Defesa: Santa Maria, 16 de dezembro de 2014.

    Para projetar fundaes de uma edificao, o engenheiro deve observar uma

    srie de fatores referentes ao terreno do projeto, objetivando colher o mximo de

    informaes possveis sobre o local, para que na escolha do tipo de fundao a ser

    executada, opte-se pela melhor soluo. O presente trabalho faz um estudo de caso

    de uma edificao residencial em Santa Maria, RS, na qual foram utilizadas fundaes

    profundas do tipo estaca escavada. Estas so redimensionadas, sendo proposta uma

    soluo alternativa do tipo fundao superficial por sapatas isoladas. Foi realizado um

    comparativo considerando todas as variveis que cada tipo de soluo envolve, e com

    isso concluiu-se que a melhor soluo so as fundaes superficiais do tipo sapata

    isolada. Apesar de possuir um tempo maior de execuo, tal soluo foi constatada

    como sendo a de melhor custo benefcio.

    Palavras chave: Projeto de fundaes; Estaca escavada; Sapata isolada; Anlise de

    Custo.

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 Nmero de furos de sondagem em relao rea construda ................ 18

    Tabela 2 - Tabela dos estados de compacidade e de resistncia ............................. 21

    Tabela 3 - Comprimento de ancoragem em funo do dimetro .............................. 42

    Tabela 4 - Tipos de estaca ........................................................................................ 50

    Tabela 5 - Fatores de transformao F1 e F2 ........................................................... 56

    Tabela 6 - Coeficiente K e (Mtodo Aoki Velloso 1975) ....................................... 57

    Tabela 7 - Carga admissvel de estacas escavadas para 25 50 ..................... 58

    Tabela 8 - Carga admissvel de estacas escavadas para 60 120 ................... 59

    Tabela 9 - Sees dos pilares e carregamentos verticais nas fundaes ................. 64

    Tabela 10 - reas e sees das sapatas .................................................................. 66

    Tabela 11 - Redimensionamento das sapatas que extrapolaram o limite de divisa .. 67

    Tabela 12 - Sapatas de divisa e sapatas de apoio .................................................... 68

    Tabela 13 - Altura das vigas de equilbrio ................................................................. 68

    Tabela 14 - Sapatas associadas ............................................................................... 69

    Tabela 15 - Bitolas de ao para a determinao do lb ............................................... 70

    Tabela 16 - Altura das Sapatas ................................................................................. 71

    Tabela 17 - Quadro resumo das sees das sapatas ............................................... 72

    Tabela 18 - Sapatas que tero a armadura longitudinal dimensionada .................... 73

    Tabela 19 - rea de ao nas direes x e y .............................................................. 73

    Tabela 20 - Detalhamento das armaduras longitudinais das sapatas ....................... 73

    Tabela 21 - Taxa de ao mdia das sapatas............................................................. 74

    Tabela 22 - Clculo da tenso solicitante .................................................................. 75

    Tabela 23 - Clculo da resistncia compresso diagonal ...................................... 75

    Tabela 24 - Verificao da ruptura por compresso diagonal ................................... 75

    Tabela 25 - Clculo das foras solicitantes ............................................................... 76

    Tabela 26 - Clculo das foras resistentes................................................................ 76

    Tabela 27 - Verificao da dispensa de armadura .................................................... 76

    Tabela 28 - Redimensionamento das alturas das sapatas ........................................ 77

    Tabela 29 - Volume de escavao ............................................................................ 78

    Tabela 30 - Volume de escavao das vigas de equilbrio ....................................... 79

    Tabela 31 - Tempo de escavao para as fundaes superficiais ............................ 80

    Tabela 32 - Quantitativo de formas para as sapatas ................................................. 81

    Tabela 33 - Quantitativo de formas para as vigas de equilbrio................................. 82

    Tabela 34 - Volume de concreto para as sapatas ..................................................... 83

    Tabela 35 - Volume de concreto para as vigas de equilbrio ..................................... 83

    Tabela 36 - Volume de concreto magro para lastro das fundaes superficiais ....... 84

    Tabela 37 - Quantitativo de ao ................................................................................ 85

    Tabela 38 Carga admissvel das estacas de acordo com o dimetro .................... 86

    Tabela 39 - Cargas admissveis nas estacas ............................................................ 87

  • Tabela 40 - Suposio de Padm = 1,25 PL ................................................................. 87

    Tabela 41 - Dimetros das estacas ........................................................................... 88

    Tabela 42 - Dimenses dos blocos sobre estacas .................................................... 90

    Tabela 43 - Volume de escavao das estacas ........................................................ 91

    Tabela 44 - Volume de escavao dos blocos sobre estacas ................................... 91

    Tabela 45 - Tempo de escavao das estacas ......................................................... 92

    Tabela 46 - Tempo de escavao dos blocos sobre estacas .................................... 93

    Tabela 47 - Volume de concreto para as estacas ..................................................... 94

    Tabela 48 - Volume de concreto para os blocos de coroamento .............................. 94

    Tabela 49 - Volume de lastro de concreto para os blocos de coroamento ................ 95

    Tabela 50 Volume de concreto para os 2 metros iniciais das estacas ................... 96

    Tabela 51 - Quantitativo de ao para as estacas ...................................................... 96

    Tabela 52 Quantitativo de ao para os blocos de coroamento............................... 96

    Tabela 53 - Custos de execuo das fundaes superficiais .................................... 99

    Tabela 54 - Tempo de execuo das fundaes superficiais .................................... 99

    Tabela 55 Custo de execuo das fundaes profundas ..................................... 100

    Tabela 56 Tempo de execuo das fundaes profundas ................................... 100

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 - Sondagem SPT ......................................................................................... 19

    Figura 2 - Sapata isolada .......................................................................................... 24

    Figura 3 - Fundaes prximas, mas em cotas diferentes ........................................ 25

    Figura 4 - Ruptura generalizada ................................................................................ 26

    Figura 5 - Ruptura por puncionamento ...................................................................... 26

    Figura 6 - Ruptura localizada .................................................................................... 26

    Figura 7 - Sapata isolada .......................................................................................... 30

    Figura 8 - Tipos de sapatas isoladas ......................................................................... 30

    Figura 9 - Tipos de sapatas corridas ......................................................................... 31

    Figura 10 - Sapata associada.................................................................................... 32

    Figura 11 - Sobreposio de sapatas ........................................................................ 32

    Figura 12 - Sapata de divisa...................................................................................... 33

    Figura 13- Caractersticas de uma sapata isolada .................................................... 36

    Figura 14 - Pilar onde a projeo da sapata ir extrapolar o limite de divisa do

    terreno ....................................................................................................................... 37

    Figura 15 - Sapata de divisa...................................................................................... 38

    Figura 16 - Sapata associada.................................................................................... 40

    Figura 17 - Centro de gravidade para pilares com cargas distintas .......................... 40

    Figura 18 - Comprimento de ancoragem das barras do pilar .................................... 42

    Figura 19 - Dimensionamento de vigas de equilbrio ................................................ 43

    Figura 20 - Dimenses para o mtodo das bielas e tirantes ..................................... 46

    Figura 21 - Seo S2 para verificao da dispensa de armadura para esforo

    cortante ..................................................................................................................... 48

    Figura 22 - Caminho com perfuratriz acoplada ....................................................... 52

    Figura 23 - Estaca escavada mecanicamente........................................................... 52

    Figura 24 - Bloco de coroamento .............................................................................. 60

    Figura 25 - Altura dos blocos sobre estacas ............................................................. 61

    Figura 26 - Espaamento das estacas nos blocos .................................................... 62

    Figura 27 - Soluo tomada para o bloco sobre estacas nmero 1 .......................... 89

  • LISTA DE ABREVIATURAS

    ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas;

    NBR Norma Brasilera Regulamentadora;

    SPT Standard Penetration Test (Ensaio de Sondagem Percusso);

    PMT Pressuremeter Mnard Test (Ensaio com Pressimetro de Mnard);

    CPT Cone Penetration Test (Ensaio de Penetrao Esttica);

    NSPT Valor de Resistncia Penetrao no Solo, obtido atravs do SPT;

    ELU Estado Limite ltimo;

    ELS Estado Limite de Servio;

    Ek Valor calculado das aes atuantes na estrutura;

    C Valor limite de servio do efeito das aes;

    Fs Fator de segurana global;

    adm Tenso admissvel do solo;

    h Altura das sapatas e vigas de equilbrio;

    ho Altura do rodap das sapatas;

    a Seo das sapatas e blocos de fundao na direo do eixo x;

    ap ou ao Seo dos pilares na direo do eixo x;

    b Seo das sapatas e blocos de fundao na direo do eixo y;

    bp ou bo Seo dos pilares na direo do eixo y;

    Tenso do solo na sapata;

    Fk Ao vertical caracterstica atuante na sapata;

    A rea da base da sapata;

    P Carga de compresso a que a sapata submetida;

    P Carga aliviada no pilar da sapata de apoio de uma viga de equilbrio;

    P Reduo de carga devido viga de equilbrio;

    Coeficiente correspondente ao peso prprio da sapata;

    R Resultante atuante sobre a sapata;

    lb Comprimento de ancorgem das barras do pilar;

    c Cobrimento de concreto para as armaduras;

    Mi Momento fletor em uma seo i na sapata;

    Vi Esforo cortante em uma seo i na sapata;

  • Mo Momento fletor mximo na viga de equilbrio;

    d Altura til das sapatas, blocos de fundao e viga de equilbrio;

    Tx Trao nas sapatas na direo do eixo x;

    Ty Trao nas sapatas na direo do eixo y;

    Asx rea de ao nas sapatas na direo do eixo x;

    Asy rea de ao nas sapatas na direo do eixo y;

    fyk Resistncia caracterstica de escoamento do ao;

    Tenso solicitante no contorno do pilar;

    2 Resistncia compresso diagonal da sapata;

    Fsd Reao vertical de clculo (aplicada pelo solo sapata);

    fcd Resistncia do concreto compresso;

    Peso especfico do concreto;

    Vsd Esforo cortante solicitante de clculo na seo S2;

    VRd1 Fora resistente ao cisalhamento;

    fck Resistncia caracterstica do concreto compresso aos 28 dias;

    PR Capacidade de carga de uma estaca;

    PL Parcela de atrito lateral ao longo do fuste;

    PP Parcela de ponta;

    rp Capacidade de carga do solo na cota de apoio da estaca;

    rl Atrito lateral;

    qc Resistncia de ponta do ensaio de cone;

    fc Atrito lateral unitrio do ensaio de cone;

    F1 e F2 Fatores de transformao;

    K e Coeficientes determinados de acordo com o tipo de solo;

    Np NSPT na cota de ponta da estaca;

    Nl NSPT mdio na camada de espessura l;

    Padm Carga admissvel de uma estaca;

    c Tenso de compresso do concreto na estaca escavada;

    Ae rea da seo da estaca;

    H Altura do bloco de coroamento;

    Nmx Esforo vertical mximo, com vento;

    N(G+Q)mx Esforo vertical mximo, sem vento;

    Nmn Esforos verticais mnimos com vento;

    A1 rea de forma de rodap para as sapatas;

  • A2 rea de formar para o arranque do pilar;

    Vc Volume de concreto;

    Vcm Volume de concreto magro;

    Ve Volume escavado;

    Vr Volume de reaterro;

    Vbf Volume de bota fora;

    nest. Nmero de estacas do bloco de coroamento;

    estaca Dimetro da estaca;

    BDI Benefcios e Despesas Indiretas;

    TCPO Tabela de Composio de Preos para Oramentos;

    SINAPI Sistema Nacional de Pesquisas de Custos e ndices da Construo Civil.

  • SUMRIO

    1 INTRODUO ...................................................................................................... 15

    1.1 Justificativa ................................................................................................... 15

    1.2 Objetivos ...................................................................................................... 16

    1.2.1 Objetivos gerais ................................................................................................ 16

    1.2.2 Objetivos especficos ........................................................................................ 16

    2 REVISO BIBLIOGRFICA .................................................................................. 17

    2.1 Investigao geotcnica ............................................................................... 17

    2.1.1 Principais mtodos de investigao geotcnica ............................................... 18

    2.1.1.1 Sondagem a percusso com SPT ................................................... 19

    2.2 Definio de fundaes ................................................................................ 21

    2.3 Segurana nas fundaes ............................................................................ 22

    2.3.1 Estados-limites ltimos (ELU) ........................................................................... 22

    2.3.2 Estados-limites de servio (ELS) ...................................................................... 23

    2.4 Fundaes superficiais ................................................................................. 23

    2.4.1 Aspectos construtivos - Sapatas ....................................................................... 24

    2.4.2 Mecanismos de ruptura do solo de acordo com sua caracterstica .................. 25

    2.4.3 Capacidade de carga ........................................................................................ 27

    2.4.4 Tenso admissvel em fundaes por sapatas ................................................. 27

    2.4.4.1 Determinao da tenso admissvel Mtodo semiemprico:

    correlao com SPT .................................................................................................. 28

    2.4.5 Classificao das sapatas ................................................................................ 29

    2.4.5.1 Quanto rigidez .............................................................................. 29

    2.4.5.2 Quanto posio ............................................................................ 30

    2.4.5.3 Quanto solicitao ........................................................................ 33

    2.4.6 Dimensionamento das sapatas ......................................................................... 34

    2.4.6.1 Determinao das dimenses em planta ........................................ 34

    2.4.6.2 Altura das sapatas .......................................................................... 41

    2.4.6.3 Dimensionamento de vigas de equilbrio (ou viga alavanca) .......... 43

    2.4.6.4 Dimensionamento das armaduras longitudinais Mtodo das bielas

    e tirantes............... ..................................................................................................... 45

    2.4.6.5 Dimensionamento ao cisalhamento (sapatas rgidas) ..................... 47

  • 2.5 Fundaes profundas ................................................................................... 49

    2.5.1 Estacas escavadas ........................................................................................... 50

    2.5.1.1 Estacas escavadas mecanicamente com trado espiral (sem lama

    betontica)............... ................................................................................................... 51

    2.5.2 Aspectos construtivos ....................................................................................... 53

    2.5.3 Capacidade de carga ........................................................................................ 53

    2.5.4 Carga admissvel .............................................................................................. 54

    2.5.5 Dimensionamento das estacas pelo Mtodo Aoki-Velloso (1975) .................... 55

    2.5.5.1 Determinao da capacidade de carga ........................................... 55

    2.5.5.2 Determinao da carga admissvel ................................................. 58

    2.5.6 Blocos de coroamento ...................................................................................... 59

    3 ESTUDO DE CASO EM UMA EDIFICAO RESIDENCIAL EM SANTA MARIA 63

    3.1 Dimensionamento da fundao superficial ................................................... 64

    3.1.1 Determinao das dimenses em planta .......................................................... 65

    3.1.2 Sapatas de divisa e sobreposio de sapatas .................................................. 67

    3.1.2.1 Sapatas de divisa e vigas de equilbrio ........................................... 67

    3.1.2.2 Sapatas associadas ........................................................................ 68

    3.1.3 Determinao das alturas das sapatas ............................................................. 69

    3.1.4 Dimensionamento das armaduras longitudinais das sapatas ........................... 72

    3.1.5 Dimensionamento ao cisalhamento .................................................................. 74

    3.1.5.1 Verificao da ruptura por compresso diagonal ............................ 74

    3.1.5.2 Verificao da dispensa de armadura transversal para fora

    cortante................ .......................................................................................... ...........75

    3.1.6 Anlise e quantitativo de servios e materiais .................................................. 77

    3.1.6.1 Volume de escavao ..................................................................... 77

    3.1.6.2 Tempo de escavao ...................................................................... 79

    3.1.6.3 Quantitativo de formas .................................................................... 80

    3.1.6.4 Volume de concreto ........................................................................ 82

    3.1.6.5 Volume de reaterro ......................................................................... 84

    3.1.6.6 Volume de bota-fora ........................................................................ 85

    3.1.6.7 Quantitativo de ao ......................................................................... 85

    3.2 Dimensionamento da fundao profunda ..................................................... 86

    3.2.1 Capacidade de carga das estacas .................................................................... 86

    3.2.2 Blocos sobre estacas ........................................................................................ 89

  • 3.2.3 Dimensionamento de armadura ........................................................................ 90

    3.2.4 Anlise e quantitativo de servios e materiais .................................................. 90

    3.2.4.1 Volume de escavao ..................................................................... 90

    3.2.4.2 Tempo de escavao ...................................................................... 92

    3.2.4.3 Volume de concreto ........................................................................ 93

    3.2.4.4 Volume de bota-fora ........................................................................ 95

    3.2.4.5 Quantitativo de ao ......................................................................... 96

    4 ANLISE DOS RESULTADOS ............................................................................. 98

    4.1 Estimativa de custos das fundaes superficiais ......................................... 98

    4.2 Estimativa de custos das fundaes profundas ........................................... 99

    5 CONCLUSES ................................................................................................... 101

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................ 103

    ANEXO 1 Planta de locao dos pilares .............................................................. 105

    ANEXO 2 Sondagem SPT.................................................................................... 106

    ANEXO 3 Projeo das Sapatas .......................................................................... 107

    ANEXO 4 Sapatas associadas ............................................................................. 108

    ANEXO 5 Dimetros das estacas e projeo dos blocos de coroamento ............ 109

    ANEXO 6 Fichas para o oramento analtico ....................................................... 110

  • 15

    1 INTRODUO

    Ao longo da concepo dos projetos de uma edificao, tem-se como um dos

    principais, o da escolha e dimensionamento das fundaes. Estas devem ser

    dimensionadas de modo que resistam aos esforos aos quais sero submetidas ao

    longo de toda sua vida til. A engenharia de fundaes pode ser definida como a arte

    de aplicar, economicamente, cargas estruturais ao terreno, de modo a evitar

    deformaes excessivas (Simons, 1981).

    O dimensionamento e a execuo das fundaes uma das etapas mais

    importantes na construo civil, pois uma vez mal dimensionadas e/ou mal

    executadas, tendem a trazer srios problemas para a edificao, sendo estes

    normalmente de solues complexas e bastante onerosas.

    Segundo Joppert (2007), o controle de qualidade das fundaes deve iniciar-

    se pela escolha da melhor soluo tcnica e econmica, passando pelo detalhamento

    de um projeto executivo e finalizando com o controle de campo da execuo do

    projeto.

    Portanto, deve-se atentar para uma srie de questes geolgicas-geotcnicas

    e estruturais, que devem ser respondidas antes de se tomar qualquer deciso quanto

    ao tipo de fundao a ser escolhida. Como o perfil geolgico do terreno, como sua

    acessibilidade, quais so as condies das edificaes vizinhas (quando existentes),

    qual a melhor tcnica de dimensionamento e de execuo a ser adotada, qual a

    viabilidade econmica de cada uma, entre outras.

    1.1 Justificativa

    O presente trabalho visa fazer um estudo comparativo no mbito tcnico e

    econmico para diferentes tipos de solues de fundaes, tendo em vista que em

    um mesmo perfil geotcnico, pode-se ter mais de um tipo de fundao que possa ser

    executada.

  • 16

    Desta forma, a escolha deste assunto se justifica pela aplicabilidade e importncia

    do tema na construo civil de um modo geral.

    1.2 Objetivos

    1.2.1 Objetivos gerais

    Realizar um estudo comparativo da viabilidade tcnica e econmica de

    execuo entre estaca escavada e sapata isolada em uma obra com estrutura de

    concreto armado.

    1.2.2 Objetivos especficos

    Elaborar uma reviso bibliogrfica sobre as fundaes: estaca escavada, sapatas

    associadas, isoladas rgidas e flexveis;

    Dimensionar e detalhar sapatas isoladas e estacas escavadas para o perfil de solo

    da edificao utilizadas como estudo de caso, determinando qual o tipo de

    fundao mais adequada para a obra e o perfil geolgico considerado;

    Elaborar um estudo comparativo de custos para as duas solues propostas.

  • 17

    2 REVISO BIBLIOGRFICA

    O presente item visa abordar de maneira tcnica e terica os assuntos,

    conceitos e parmetros que sero utilizados no trabalho para o dimensionamento das

    fundaes superficiais e profundas, desde a investigao geotcnica ao

    dimensionamento e detalhamento final das fundaes. Assim, fazendo com que todas

    as escolhas tomadas no decorrer do estudo, tenham um embasamento terico e

    tcnico justificado.

    2.1 Investigao geotcnica

    Sempre que um projeto de fundaes for feito, o mesmo deve partir de uma

    investigao geotcnica, a fim de que seja possvel a determinao do tipo de solo

    com o qual se ir trabalhar. Atravs disso, pode-se tomar a deciso do mtodo de

    clculo a ser utilizado e tambm a determinao dos coeficientes de segurana, carga

    de ruptura e tenso admissvel do solo.

    Conforme Velloso e Lopes (2010), para a implantao de uma infraestrutura

    em um determinado local, necessrio que seja feito um reconhecimento preliminar

    atravs de sondagens. Sendo estas conduzidas at uma profundidade que contenha

    as camadas do subsolo que podero ser influenciadas pelos carregamentos a que a

    fundao venha a ser submetida.

    De acordo com a NBR 8036:1983, as sondagens devem ser de:

    Um furo de sondagem para cada 200m de projeo de rea construda, at

    projeo de 1200m;

    Um furo de sondagem adicional para cada 400m de rea de projeo, para

    rea entre 1200m e 2400m;

    Para projeo acima de 2400m, o nmero de furos de sondagens ser fixado

    para cada caso em particular;

  • 18

    Salientando ainda para dois casos especficos:

    2 (dois) furos para projeo at 200m;

    3 (trs) furos entre 200m e 400m de projeo.

    Com isso, pode-se elaborar a Tabela 1, para fins de entendimento mais claro.

    Tabela 1 Nmero de furos de sondagem em relao rea construda (fonte: NBR 8036:1983)

    rea construda Nmero de furos

    (Projeo em m) (Nmero mnimo)

    2400 a critrio

    2.1.1 Principais mtodos de investigao geotcnica

    Os principais mtodos de investigao geolgica do subsolo para projetos de

    fundaes, segundo Velloso e Lopes (2010), so:

    sondagens a percusso com SPT;

    sondagens rotativas;

    sondagens a trado;

    sondagens mistas;

    poos;

    ensaio pressiomtrico (PMT);

    ensaio de cone (CPT).

  • 19

    Como o estudo de caso se dar em cima de um ensaio de uma sondagem a

    percusso com medidor de SPT, o trabalho em questo ir se aprofundar apenas

    neste tipo de investigao, ilustrada na Figura 1.

    Figura 1 - Sondagem SPT

    2.1.1.1 Sondagem a percusso com SPT

    Normatizado pela ABNT atravs da NBR 6484:2001 Solo Sondagens de simples

    reconhecimento com SPT Mtodo de ensaio, tido como o principal mtodo de

    investigao geotcnica no Brasil e no Mundo, tendo como princpio a perfurao e

    cravao dinmica de um amostrador-padro, a cada metro, resultando na determinao

    do tipo de solo e de um ndice de resistncia, bem como da observao do nvel do lenol

    fretico (NBR 6484:2001, p. 2).

  • 20

    Partindo deste princpio, analisa-se as caractersticas do terreno e o tipo de

    obra que nele ser executada, para a determinao da quantidade e do

    posicionamento dos furos teste. Em cada um destes locais, monta-se o equipamento

    chamado de torre. Na base do furo apia-se um amostrador padro, onde se tem

    hastes de perfurao acopladas. Nesta haste so marcados com um giz, trs trechos

    de 15 cm, totalizando um segmento de 45 cm. Estando isto feito, ergue-se o martelo

    de 65 kg, 75 cm acima da cabea da haste, sendo posteriormente solto em queda

    livre. O nmero de golpes que forem necessrios para a penetrao do amostrador

    nos ltimos 30 cm ser caracterizada como o valor de resistncia a penetrao do

    solo naquele trecho, o NSPT.

    Na sequncia, intercalado s operaes de amostragem, utiliza-se o trado

    helicoidal, at que o nvel dgua seja atingido ou at que o da sondagem seja inferior

    a 5cm aps sucessivos 10 minutos de operao. Quando houver tal ocorrncia lana-

    se mo do mtodo de perfurao por circulao de gua, tambm chamada de

    lavagem. Nesta situao utiliza-se um trpano como ferramenta de escavao e a

    remoo do material se d atravs de circulao da gua promovida por uma bomba

    dgua motorizada acoplada ao sistema. A gua que vai saindo coletada em um

    recipiente dotado de uma peneira, na qual ir se depositando o material coletado. Esta

    mesma gua volta para o furo, por isso chamado de perfurao por circulao de

    gua. O ensaio ser interrompido quando atingir o impenetrvel ou quando o critrio

    tcnico necessrio para a obra em questo tiver sido alcanado.

    O material de amostragem deve ser coletado a cada metro, sendo

    acondicionados, etiquetados e enviados a um laboratrio para posterior anlise tctil-

    visual, tal procedimento deve ser realizado por um gelogo. Este ir classificar as

    amostras quanto a sua granulometria, cor, presena de minerais especiais, materiais

    orgnicos e quando houver necessidade, mais informaes que se faam relevantes.

    Tais caractersticas so complementadas pela indicao da consistncia ou

    compacidade do solo, a qual pode ser verificada na Tabela 2.

    O relatrio final apresentar uma planta baixa do local da obra, especificando

    onde cada furo teste foi executado, o perfil de cada sondagem, indicando a resistncia

    do solo a cada metro perfurado, a posio do nvel dgua (quando houver), alm do

    tipo e espessura do material.

  • 21

    Tabela 2 - Tabela dos estados de compacidade e de resistncia (Fonte: NBR 6484:2001)

    Solo ndice de resistncia

    penetrao N Designao 1)

    Areias e Siltes

    arenosos

    4 Fofa(o)

    5 a 8 Pouco compacta(o)

    9 a 18 Medianamente compactada (o)

    19 a 40 Compactada(o)

    > 40 Muito compactada(o)

    Argilas e Siltes

    argilosos

    2 Muito mole

    3 a 5 Mole

    6 a 10 Mdia(o)

    11 a 19 Rija(o)

    >19 Dura(o)

    1) As expresses empregadas para a classificao da compacidade das areias (fofa, compacta,

    etc.), referem-se deformabilidade e resistncia destes solos, sob o ponto de vista de

    fundaes, e no devem ser confundidas com as mesmas denominaes empregadas para a

    designao da compacidade relativa das areias ou para a situao perante o ndice de vazios

    crticos, definidos na Mecnica dos Solos.

    2.2 Definio de fundaes

    Segundo Azeredo (1988), fundaes so elementos cuja funo transmitir as

    cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia. Arajo (2003) sugere alguns

    critrios, aos quais as fundaes devem atender: estarem assentes em profundidade

    adequada para que sua estrutura no seja interferida por escavaes e instalaes

    adjacentes, devem resistir ruptura do solo e ainda os recalques sofridos devem ser

    de mesma dimenso com a adaptao das estruturas.

    Projetar, uma estrutura significa estudar a associao de seus elementos e

    prepar-los pra suportar os diferentes esforos a que esto submetidos (MORAES,

    1976, P.5).

  • 22

    2.3 Segurana nas fundaes

    Como pode-se verificar na NBR 6122:2010, as situaes recorrentes ao projeto

    de fundaes devem, ser verificadas quanto aos estados-limites ltimos (ELU) e

    estados-limites de servio (ELS). Alm disso, devem estar consideradas nestes as

    aes e suas combinaes e demais solicitaes conhecidas e de passveis

    ocorrncias. Tais aes podem ser:

    Aes provenientes da supra estrutura;

    Aes decorrentes do terreno;

    Aes decorrentes da gua superficial e subterrnea;

    Aes excepcionais;

    Peso prprio das fundaes;

    Alvio de cargas devido a vigas alavanca;

    Atrito negativo.

    Deve-se atentar tambm para a sensibilidade da estrutura apoiada, em relao

    s deformaes das fundaes. Quando houver caso de estruturas sensveis a

    recalques, estas devem ser analisadas considerando-se a interao solo-estrutura.

    2.3.1 Estados-limites ltimos (ELU)

    Os estados-limites ltimos so aqueles que esto associados ao colapso

    parcial ou total da obra, ou seja, associados ao colapso da fundao. Alguns

    mecanismos que podem caracterizar o ELU:

    a. Perda de estabilidade global;

    b. Ruptura por deslizamento (no caso de fundaes superficiais);

    c. Ruptura estrutural em decorrncia de movimentos das fundaes;

    d. Ruptura por esgotamento da capacidade de carga do terreno;

    e. Ruptura estrutural (estaca ou tubulo) por compresso, flexo, flambagem ou

    cisalhamento.

  • 23

    2.3.2 Estados-limites de servio (ELS)

    Os estados-limites de servio so aqueles que se referem a ocorrncia de

    deformaes, fissuras, vibraes ou comprometimentos funcionalidade plena da

    obra. Tais critrios devem atender a:

    <

    Onde:

    o valor das aes calculado, considerando os parmetros e aes caractersticas;

    () .

    2.4 Fundaes superficiais

    Tambm conhecidas como fundaes diretas ou rasas, so definidas como tal,

    quando a fundao est assentada a uma profundidade considerada como pequena

    em relao a sua menor dimenso, estando a uma profundidade de 1,5 a 3,0 metros

    usualmente (Moraes, 1976).

    Segundo Joppert (2007), quando vivel, a fundao superficial bem vista pois

    no se tem a necessidade de equipamentos e mo-de-obra especializada, necessita-

    se apenas de carpinteiros, ferreiros e armadores.

    Hachich (1996) cita os tipos de fundaes superficiais:

    Bloco;

    Sapata isolada (Figura 2);

    Sapata contnua;

    Grelha;

    Radier.

  • 24

    Figura 2 - Sapata isolada (Fonte: Arajo, 2003)

    2.4.1 Aspectos construtivos - Sapatas

    De acordo com Velloso e Lopes (2010), quando se pretende executar sapatas

    isoladas ou qualquer outro tipo de fundao superficial, alguns cuidados devem ser

    levados em considerao, destacando:

    a. Em circunstncias onde a escavao atingir o lenol dgua, o fluxo de gua

    para o interior da escavao deve ser controlado. Tal controle poder ser feito

    por meio de rebaixamento do lenol dgua ou por um sistema de drenagem a

    cu aberto (em casos de solo com baixa permeabilidade);

    b. O fundo da escavao deve estar nivelado e seco, lanando-se sobre este,

    aps o nivelamento, uma camada de concreto magro de no mnimo 5cm de

    espessura, chamada de lastro.

    Alm destes, outros cuidados devem ser tomados, os quais podem ser verificados

    na NBR 6122:2010, como profundidade mnima de assentamento de 1,5 metros,

    dimenso mnima de 0,6 metros e, no caso de sapatas prximas, em cotas diferentes,

    uma reta imaginria que passa pelo bordo das duas, deve fazer, com a vertical um

    ngulo , como mostrado na Figura 3, sendo os seguintes valores de :

    a. Solos pouco resistentes: 60;

    b. Solos resistentes: = 45; e

    c. Rochas: = 30.

  • 25

    Figura 3 - Fundaes prximas, mas em cotas diferentes (Fonte: NBR 6122:2010)

    2.4.2 Mecanismos de ruptura do solo de acordo com sua caracterstica

    Cintra (2011, apud Terzaghi 1943) afirma que Terzaghi foi quem primeiramente

    classificou os mecanismo de ruptura do solo, classificando-os em ruptura generalizada

    (para solos muito rgidos) e ruptura localizada (para solos pouco rgidos).

    Posteriormente, Velloso e Lopes (1975 apud Vesic, 2010) citam uma nova

    classificao dos mecanismos de ruptura do solo, definidas por Vesic. Estas foram

    ento classificadas em ruptura geral (ou generalizada), ruptura por puncionamento, e

    ruptura localizada.

    Cintra (2011, apud Vesic 1975) definiu estas como sendo:

    a. Ruptura geral: caracteriza-se pela ocorrncia em solos menos deformveis, ou

    seja, mais resistentes. Nesta situao a superfcie de ruptura contnua, e, na

    ocorrncia da ruptura, esta se d de forma sbita, levando a sapata ao

    tombamento e formao de uma considervel protuberncia na superfcie do

    terreno. Figura 4.

    b. Ruptura por puncionamento: ocorre nos solos mais deformveis, ou seja,

    menos resistentes. Ao invs do tombamento, tem-se uma penetrao

    gradativamente maior da sapata, em funo da compresso do solo

    subjacente. Nesta situao, a tendncia do solo, de acompanhar o recalque.

    Figura 5.

    c. Ruptura localizada: caracterstica em solos de mdia compacidade ou

    consistncia, sem apresentar um mecanismo tpico de ruptura, sendo este, um

    caso intermedirio dos outros dois modos j citados (Figura 6).

  • 26

    Figura 4 - Ruptura generalizada (Fonte: Velloso e Lopes, 2010)

    Figura 5 - Ruptura por puncionamento (Fonte: Velloso e Lopes, 2010)

    Figura 6 - Ruptura localizada (Fonte: Velloso e Lopes, 2010)

  • 27

    2.4.3 Capacidade de carga

    De acordo com Simons (1981), a capacidade de carga de um solo est

    relacionada ruptura por cisalhamento do terreno.

    Segundo Cintra (2011), a principal teoria de capacidade de carga, sendo a mais

    comumente adotada para sapatas, a de Terzaghi (1943), onde 3 hipteses so

    consideradas:

    1) Trata-se de uma sapata corrida, ou seja, o seu comprimento L bem maior do

    que a sua largura B (L 5B), o que torna o problema de um caso bidimensional;

    2) A profundidade de embutimento da sapata inferior sua largura (h B), com

    isso, permitido desprezar a resistncia ao cisalhamento da camada de solo

    situada acima da cota de apoio da sapata, substituindo essa camada de

    espessura h e peso especfico por uma sobrecarga q = h;

    3) O macio de solo sob a base da sapata rgido, o que caracteriza um caso de

    ruptura geral.

    Terzaghi afirma que para a determinao dos fatores de capacidade de carga,

    interessam apenas as caractersticas do solo da base (B) da sapata para baixo, em

    especial na regio superior do bulbo de presses (Barata, 1980).

    2.4.4 Tenso admissvel em fundaes por sapatas

    Segundo a NBR 6122:2010, tem-se como principal grandeza em um projeto

    de fundaes diretas, a determinao da tenso admissvel do solo. Para tal, devem

    ser considerados os seguintes fatores na sua determinao:

    a. Caractersticas geomecnicas do subsolo;

    b. Profundidade da fundao;

    c. Dimenses e forma dos elementos de fundao;

    d. Influncia do lenol dgua;

    e. Eventual alterao das caractersticas do solo, devido a agentes externos;

    f. Caractersticas e peculiaridades da obra;

    g. Sobrecargas externas;

  • 28

    h. Inclinao da carga;

    i. Inclinao do terreno;

    j. Estratigrafia do terreno.

    De acordo com Cintra (2011), a tenso admissvel de uma fundao direta,

    caracteriza-se pelo valor que as sapatas podem aplicar no solo, sem que haja ruptura

    geotcnica e sem provocar recalques superiores ao valor admissvel. Tal segurana

    se d devido a utilizao de um fator de segurana global FS, o que corresponde

    verificao do ELU para a situao estudada, podendo esta ser conduzida de 3

    formas:

    1) Mtodos tericos de capacidade de carga, como o Terzaghi, onde FS = 3;

    2) Mtodos semiempricos, que fazem correlaes com SPT ou CPT (FS

    embutido); e

    3) Prova de carga em placa, com interpretao da ruptura e FS = 2.

    O mesmo autor ainda salienta que a limitao dos recalques a um valor

    admissvel fixado em projeto, corresponde verificao do ELS.

    Como no trabalho ser lanado mo da utilizao de mtodo semiemprico,

    apenas este ser detalhado.

    2.4.4.1 Determinao da tenso admissvel Mtodo semiemprico: correlao

    com SPT

    De acordo com Cintra (2011), no meio tcnico brasileiro bastante usual a

    considerao da Equao 1 para a obteno da tenso admissvel do solo em

    fundaes diretas do tipo sapata, em funo do ndice de resistncia penetrao

    (Nspt) do ensaio SPT.

    =

    50+ () 5 20 (1)

    Onde:

    q a parcela correspondente sobrecarga, a qual pode ser ou no considerada.

  • 29

    2.4.5 Classificao das sapatas

    De acordo com Alva (2007), as sapatas podem ser consideradas quanto

    rigidez, quanto posio e quanto solicitao.

    2.4.5.1 Quanto rigidez

    De acordo com a NBR 6118:2014, as sapatas podem ser classificadas quanto

    sua rigidez:

    a) Sapata flexvel: condicionada pela Equao 2, trabalham flexo nas duas

    direes, no se pode admitir trao na flexo uniformemente distribuda na

    largura correspondente da sapata. Deve-se avaliar a concentrao de flexo

    junto ao pilar. Alm disso, o fenmeno da puno, pode descrever o trabalho

    ao cisalhamento.

    ( )

    3 (2)

    b) Sapata rgida: condicionada pela Equao 3, normalmente so utilizadas em

    terrenos onde existe uma boa resistncia nas camadas prximas superfcie.

    Utiliza-se o mtodo das bielas e tirantes para o dimensionamento das

    armaduras longitudinais de flexo. Deve-se verificar as tenses de

    cisalhamento, salientando para o caso de ruptura por compresso diagonal do

    concreto na ligao laje (sapata). No caso das sapatas rgidas no necessria

    a verificao de puno.

    > ( )

    3 (3)

  • 30

    Sendo: a a dimenso da sapata na direo analisada, h a altura da

    sapata e ap a dimenso do pilar na seo analisada. Tais detalhes, podem ser

    observados na Figura 7.

    Figura 7 - Sapata isolada (Fonte: NBR 6118:2003)

    2.4.5.2 Quanto posio

    Alva (2007), classifica as sapatas quanto a posio em 4 tipos:

    a) Sapatas isoladas (Figura 8)

    tido como o tipo de sapata mais comumente utilizado, e transmitem as aes de

    um nico pilar centrado no seu centro de gravidade. Podem ter sees quadradas,

    retangulares ou circulares;

    Figura 8 - Tipos de sapatas isoladas (Fonte: http://construironline.dashofer.pt. Acessado em 27 de

    setembro de 2014)

  • 31

    b) Sapatas corridas (Figura 9)

    Lana-se mo deste tipo de soluo, para receber aes de paredes, muros ou

    elementos mais longos, os quais transmitem o carregamento uniformemente em uma

    direo. Para seu dimensionamento, utiliza-se o mesmo de lajes armadas em uma

    nica direo. No necessria a verificao da puno.

    Figura 9 - Tipos de sapatas corridas (Fonte: http://construironline.dashofer.pt. Acessado em 27 de

    setembro de 2014)

    c) Sapatas associadas ou combinadas (Figura 10)

    Lana-se mo desta soluo, quando no se consegue utilizar sapatas isoladas

    para cada pilar, devido a suas proximidades, ocorre sobreposio das sapatas

    isoladas (Figura 11). O centro de gravidade da sapata geralmente coincide com o

    centro de aplicao das cargas dos pilares. Normalmente projeta-se as sapatas

    associadas com viga de rigidez, cujo eixo deve passar pelo centro dos pilares.

  • 32

    Figura 10 - Sapata associada (Fonte: Alva 2007)

    Figura 11 - Sobreposio de sapatas (Fonte: http://construironline.dashofer.pt. Acessado em 15 de

    outubro de 2014)

    d) Sapatas com vigas de equilbrio (Figura 12)

    Ocorre quando se tem sapatas de divisa, neste caso o momento produzido pelo

    no alinhamento da ao com a reao deve ser absorvido por uma viga de equilbrio,

  • 33

    ou viga alavanca, estando esta apoiada em uma sapata de um pilar prximo. Tal viga

    tem por funo resistir aos momentos gerados pela excentricidade da carga do pilar e

    transmisso da carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata de divisa.

    Figura 12 - Sapata de divisa (Fonte: Alva, 2007)

    2.4.5.3 Quanto solicitao

    Tambm de acordo com Alva (2007), as sapatas podem ser classificadas

    quanto solicitao sob duas formas:

  • 34

    a) Sapatas sob cargas concentradas:

    Para esta situao, admitido que ocorre uma distribuio uniforme e constante

    das tenses do solo na base da sapata, idntica razo entre a carga vertical aplicada

    pelo pilar e a rea da base da sapata. Isto s possvel quando esta carga vertical

    aplicada pelo pilar, passa pelo centro de gravidade da sapata.

    Assim, chega-se seguinte relao (Equao 4):

    =

    (4)

    Onde:

    F a ao vertical atuante na sapata;

    A a rea da base da sapata.

    b) Sapatas sob cargas excntricas:

    Quando as cargas verticais dos pilares so aplicadas excentricamente em relao

    ao centro de gravidade da sapata so momentos na sapata. Com isso a base da

    sapata sofre solicitaes de flexo normal composta ou de flexo obliqua composta.

    Portanto, para esta situao as sapatas devem ser dimensionadas verificando este

    contexto.

    2.4.6 Dimensionamento das sapatas

    2.4.6.1 Determinao das dimenses em planta

    Alonso (2010) orienta que, para a determinao da rea em planta das sapatas

    isoladas, observada na Figura 13, utilize-se a Equao 5.

    =

    (5)

    Onde:

    P a carga caracterstica compresso a que a sapata estar submetida;

    .

  • 35

    Entretanto, conforme orientao dos professores Jos Mrio Doleys Soares e

    Grson Moacyr Sisniegas Alva, conveniente multiplicar a equao por um

    coeficiente , o qual corresponde ao peso prprio da sapata, e possui um valor de

    1,05 a 1,1. Para o trabalho, adotar-se- = 1,1. Assim, obtm-se a Equao 6.

    =

    =

    1,1 (6)

    Ainda segundo Alonso, ao se determinar os valores de a e b de uma sapata

    isolada deve-se atentar para algumas questes:

    1) O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de carga do pilar;

    2) A sapata no deve possuir nenhuma dimenso menor do que 60 cm;

    3) Sempre que possvel, entre os lados a e b deve ter uma relao menor ou igual

    a 2,5;

    4) Sempre que possvel, a e b devem ser escolhidos de modo que os balanos da

    sapata sejam iguais nas direes x e y.

    Conforme Rebello (2008), quando tem-se um caso de sapata quadrada, a

    determinao dos valores de a e b, so simplesmente determinadas pela Equao 7.

    = = (7)

    Para situaes onde no se tem sapatas quadradas, mas sim, sapatas

    retangulares, o mesmo autor sugere que as dimenses de a e b sejam tais que os

    momentos fletores em relao s faces ap e bp do pilar devem ser iguais, alcanando-

    se assim, o critrio mais econmico, expresso pela Equao 8, o critrio dos balanos

    iguais.

    =

    2+

    ( )2

    4+ (8)

  • 36

    Posteriormente, o valor de b facilmente determinado pela Equao 9.

    =

    (9)

    Figura 13- Caractersticas de uma sapata isolada (Fonte: Alonso, 2010)

    Ainda sobre sapatas isoladas, Alonso (2010) cita situaes onde a sapata por

    estar muito prxima divisa (Figura 14), tendo sua projeo extrapolando o limite do

    terreno. Para tal situao, um dos lados da sapata deve ser prefixado, o seu valor

    igual a duas vezes a distncia do centro do pilar divisa, diminuda de 2,5 cm, que se

    fazem necessrios para a colocao da forma da sapata. Assim, chega-se s

    Equaes 10 e 11, que permitem a determinao das sees da sapata.

    = 2 ( 2,5) (10)

    =

    (11)

  • 37

    Figura 14 - Pilar onde a projeo da sapata ir extrapolar o limite de divisa do terreno

    Quanto s sapatas de divisa, Alonso (2010) diz que a forma mais conveniente

    para a sapata de divisa aquela cuja relao entre os lados a e b esteja compreendida

    entre 2 e 2,5. Alm disso, diz que a resultante R, que atua sobre a sapata de divisa

    igual ao valor da carga do pilar da divisa, acrescida de uma parcela P, com isso, tem-

    se a Equao 12.

    = 1 + 1

    (12)

    Onde:

    1

    =

    Continuando, deve-se determinar o valor da excentricidade e e o valor da

    distncia d, podendo esta ser observada na Figura 15.

  • 38

    Figura 15 - Sapata de divisa

    O mesmo autor, sugere ento para o dimensionamento da sapata de divisa, o

    seguinte roteiro de clculo:

    a) Partir da relao inicial a = 2b e adotar P = 0, ou seja, para esta situao a

    resultante R igual a carga no pilar, R1 = P1, assim, obtm-se a relao que

    gera a Equao 13.

    1 = 2 = 1

    =

    12

    (13)

    b) Com o valor de b fixado (convm usar um valor mltiplo de 5 cm), pode-se

    ento calcular os valores de e e de P, Equaes 14 e 15, respectivamente.

    = 0

    2 (14)

    = 1

    (15)

    c) Com o valor de P calculado, calcula-se a resultante R, atravs da Equao

    12, e finalmente, a rea final da sapata de divisa em questo, atravs da

    Equao 16.

  • 39

    =

    (16)

    d) Com o valor de b prefixado, e com a rea determinada, calcula-se a outra

    dimenso a, pela Equao 17.

    =

    (17)

    e) Para finalizar, deve-se fazer a verificao da relao do valor de b fixado em

    relao ao valor de a calculado, como citado anteriormente tal relao no deve

    ser superior a 2,5. Caso isso ocorra, deve-se aumentar o valor de b.

    Conforme o mesmo autor, o pilar da sapata de apoio sofre do ponto de vista

    esttico, uma reduo de carga P. Porm, como nas cargas do pilar da sapata de

    divisa tem-se parcelas de cargas permanentes e acidentais, comumente adotada

    como carga de alvio no pilar da sapata de apoio a metade de P, o que

    corresponderia a uma situao onde o pilar da sapata de divisa atuasse apenas com

    carga permanente.

    Atravs da Equao 18, obtm-se a carga aliviada para o pilar da sapata de

    apoio, e atravs desta carga, deve-se ento fazer o redimensionamento da sapata.

    = P (18)

    Onde:

    ;

    ;

    .

    No caso de sobreposio de sapatas, Rebello (2008) salienta que o centro de

    gravidade das cargas dos pilares deve coincidir com o centro de gravidade da sapata

    (Figura 16), objetivando uma distribuio uniforme das tenses no solo.

  • 40

    Figura 16 - Sapata associada (Fonte: Rebello, 2008)

    Em casos onde os pilares possuem cargas diferentes (Figura 17), o centro de

    gravidade das cargas, segundo Rebello (2008), pode ser determinado pela Equao

    19.

    Figura 17 - Centro de gravidade para pilares com cargas distintas (Fonte: Rebello, 2008)

    = 1

    1 + 2 (19)

  • 41

    Onde:

    x a posio do centro de gravidade das cargas;

    L a distncia entre os pilares e P1 e P2 as cargas nos pilares.

    Com o CG das cargas determinado, parte-se para a determinao da rea da

    sapata associada, sendo esta, conforme Rebello (2008), podendo ser obtida atravs

    da Equao 20.

    = 1 + 2

    (20)

    Para as sees da sapata associada Alonso (2010) sugere que uma das

    sees seja fixada, podendo assim determinar-se a outra, conforme Equao 21.

    Exemplo 1: fixando o valor de a, tem-se:

    = 1 + 2

    (21)

    Exemplo 2: fixando o valor de b, tem-se:

    = 1 + 2

    2.4.6.2 Altura das sapatas

    Neste estudo, sero utilizadas apenas sapatas rgidas, sendo assim, a NBR

    6118:2014 diz que para tal condio a altura das sapatas deve satisfazer a Equao

    3, devendo ser verificada nas duas direes, x e y.

    Alva (2007), cita uma segunda verificao para a altura das sapatas, quanto ao

    comprimento de ancoragem () das barras de arranque do pilar, Figura 18, conforme

    Equao 22.

  • 42

    > + (22)

    Onde:

    , 3;

    = 5 .

    Figura 18 - Comprimento de ancoragem das barras do pilar

    Tabela 3 - Comprimento de ancoragem em funo do dimetro (Fonte: Alva, 2007)

    Concreto Sem gancho Com gancho

    C15 53 37

    C20 44 31

    C25 38 26

    C30 33 23

    C35 30 21

    C40 28 19

    C45 25 18

    C50 24 17

    Para a altura do rodap das sapatas (ho), procede-se segundo Alonso (2010),

    conforme a Equao 23.

  • 43

    >

    3 20 (23)

    2.4.6.3 Dimensionamento de vigas de equilbrio (ou viga alavanca)

    Como citado anteriormente, vigas de equilbrio tem como funo a transmisso

    da carga vertical do pilar, para o centro de gravidade da sapata de divisa, e resistir,

    simultaneamente, aos momentos fletores gerados pela excentricidade da carga do

    pilar em relao ao centro dessa sapata.

    Alonso (2010) orienta o seguinte roteiro de clculos para o dimensionamento

    da altura de uma viga de equilbrio, baseados em informaes contidas na Figura 19.

    Figura 19 - Dimensionamento de vigas de equilbrio (Fonte: Alonso, 2010)

  • 44

    a) Momento e cortante na seo 1, Equaes 24 e 25:

    1 =

    2

    2 (24)

    1 = ( ) (25)

    Onde:

    1 1;

    1 1.

    b) Momento e cortante na seo 2, Equaes 26 e 27:

    2 = (

    2) (26)

    2 = + (27)

    2 2;

    2 2.

    c) Seo de momento mximo, Equao 28:

    0 = 0

    2

    2 1 (0

    02

    ) (28)

    Onde:

    0 =1

    ;

    0 .

  • 45

    d) Dimensionamento da viga, Equaes 29 e 30:

    =1,4 1

    0,55 0,25 (29)

    Onde:

    .

    =

    1,4 < 4,5 ;

    = + (30)

    Onde:

    ;

    .

    2.4.6.4 Dimensionamento das armaduras longitudinais Mtodo das bielas e

    tirantes

    Conforme a NBR 6118:2014, o mtodo das bielas e tirantes permite com que

    se faa a anlise da segurana de um elemento estrutural quanto no estado-limite

    ltimo, atravs de uma trelia idealizada, composta por bielas, tirantes e ns.

    Quanto s trelias, bielas e ns, a norma diz que:

    Nessa trelia, as bielas representam a resultante das tenses de

    compresso em uma regio; os tirantes representam uma armadura ou um

    conjunto de armaduras concentradas em um nico eixo e os ns ligam as

    bielas e tirantes e recebem as foras concentradas aplicadas ao modelo. Em

    torno dos ns existir um volume de concreto, designado como zona nodal,

    onde verificada a resistncia necessria para a transmisso das foras

    entre as bielas e os tirantes. (NBR 6118:2014. p.180)

    Ainda conforme a NBR em questo, a verificao que se faz nas bielas, tirante

    e ns so feitas a partir das foras obtidas pelas anlise da trelia, considerando-a

    isosttica, sob a ao de um sistema auto equilibrado de foras ativas e reativas na

    trelia.

  • 46

    Alonso (2010) diz que, para o dimensionamento das armaduras longitudinais

    de acordo com o mtodo das bielas e tirantes, deve-se seguir os passos a seguir. As

    dimenses para os clculos podem ser verificadas na Figura 20.

    Figura 20 - Dimenses para o mtodo das bielas e tirantes (Fonte: Alonso, 2010)

    a) Determinao da trao nas direes x e y, so usadas as Equaes 31 e 32,

    respectivamente.

    =( 0)

    8 (31)

    =( 0)

    8 (32)

  • 47

    b) Determinao da rea de ao nas direes w e y, Equaes 33 e 34,

    respectivamente.

    = 1,61

    (33)

    = 1,61

    (34)

    Onde:

    .

    2.4.6.5 Dimensionamento ao cisalhamento (sapatas rgidas)

    Posteriormente ao dimensionamento das armaduras longitudinais de uma

    sapata, segundo Alva (2007), conveniente que se faa duas verificaes, da ruptura

    por compresso diagonal e da dispensa de armadura transversal para fora cortante.

    Conforme o mesmo autor, para a ruptura por compresso diagonal deve ser

    verificada na ligao sapata-pilar, na regio que corresponde ao permetro do pilar

    (contorno C), conforme a Equao 35.

    2 (35)

    Onde:

    ( )

    2 ( ).

    A tenso solicitante pode ser determinada conforme a Equao 36.

    =

    (36)

    Onde:

    ( );

    , ;

    .

  • 48

    Enquanto que a resistncia compresso diagonal da sapata pode ser

    determinada pela Equao 37.

    2 = 0,27 (37)

    Onde:

    38;

    , 39.

    = 1 250

    (38)

    =

    (39)

    Alva (2007) salienta que armaduras transversais em sapatas so dificilmente

    utilizadas, pois as sapatas de modo geral so dimensionadas de maneira que os

    esforos cortantes sejam resistidos apenas pelo concreto, podendo assim, dispensar

    a armadura transversal. Entretanto, conveniente se verificar se possvel esta

    dispensa. Tal verificao, conforme a Figura 20, feita usualmente em uma seo de

    referncia S2.

    Figura 21 - Seo S2 para verificao da dispensa de armadura para esforo cortante (Fonte: Alva,

    2007)

  • 49

    A condio para a dispensa, segundo o mesmo autor, de que a fora cortante

    solicitante de clculo Vsd na seo S2 no pode superar uma determinada fora

    resistente ao cisalhamento VRd1, conforme exposto no item 19.4.1 da NBR 6118:2014.

    Tal condio exposta na Equao 40.

    1 (40)

    Para a determinao do valor de 1, Alva (2007) indica a utilizao da

    Equao 41.

    1 = (1,2 + 401) 2 2 (41)

    Onde:

    = 0,0375 2/3

    = |1,6 2| 1,0 2

    1 =

    2 2 0,02 . . .

    2.5 Fundaes profundas

    Conforme a NBR 6122:2010, fundaes profundas so aquelas que transmitem a

    carga, nelas aplicadas, ao terreno pela base (sendo esta chamada de resistncia de

    ponta), por sua superfcie lateral (resistncia do fuste), ou tambm pela combinao

    das duas formas, estando assentada a uma profundidade superior ao dobro de sua

    menor dimenso em planta, e no mnimo a 3 metros.

    Segundo Velloso e Lopes (2010), pode-se classificar as estacas em dois grupos

    distintos:

    a. Estacas de deslocamento: so as estacas cravadas em geral, j que ocorre um

    deslocamento do solo no espao que a estaca ir ocupar;

    b. Estacas de substituio: so as estacas escavadas em geral, pois o solo do

    espao que a estaca ocupar ser removido.

  • 50

    Conforme representado na Tabela 4, os mesmos autores citam um terceiro tipo de

    classificao, estacas sem deslocamento, sendo esta uma categoria intermediria,

    ocorrente quando no h praticamente remoo de solo, e/ou no momento da

    concretagem, tomam-se medidas afim de reestabelecer as tenses geostticas do

    solo.

    Tabela 4 - Tipos de estaca (Fonte: Velloso e Lopes, 2010)

    Tipo de execuo Estacas

    De deslocamento

    Grande

    (i) Madeira,

    (ii) pr-moldadas de concreto,

    (iii) tubos de ao de ponta fechada,

    (iv) tipo Franki,

    (v) microestacas injetadas

    Pequeno

    (i) Perfis de ao

    (ii) tubos de ao de ponta aberta (desde que no haja embuchamento na cravao)

    (iii) estacas hlice especiais ("estacas hlice de deslocamento")

    Sem deslocamento (i) Escavadas com revestimento metlico perdido que avana frente a escavao

    (ii) estacas raz

    De substituio

    (i) Escavadas sem revestimento ou com o uso de lama,

    (ii) tipo Strauss,

    (iii) estacas hlice contnua em geral

    2.5.1 Estacas escavadas

    Assim se denominam as estacas executadas por uma perfurao ou

    escavao no terreno (com retirada de material) que, em seguida, preenchida de

    concreto. (Velloso e Lopes, 2010)

    Os mesmos autores tambm distinguem algumas formas de se executar a

    escavao, podendo ser com executada com revestimento nas paredes (removvel ou

    no) e com ou sem fluido estabilizante (em geral lama betontica).

  • 51

    De acordo com a NBR 6122:2010, estacas escavadas sem lama betontica,

    caracterizam-se por serem estacas moldadas no local, atravs da concretagem de um

    furo que foi executado por um trado espiral, em um terreno onde o furo se mantenha

    estvel, sem a necessidade de fluido estabilizante. Quanto a profundidade, limitada

    ao nvel do lenol fretico.

    Conforme a mesma NBR, as estacas escavadas com o uso de fluido

    estabilizante so aquelas que se utilizam de lama betontica, ou de um polmero

    sinttico, para a estabilizao das suas paredes. A concretagem submersa, com o

    concreto fazendo com que o fluido estabilizante se desloque de forma ascendente

    para fora do furo.

    Vale observar que a NBR 6118:2014 recomenda que o espaamento entre os

    eixos das estacas deve estar entre 2,5 a 3 vezes o seu dimetro.

    2.5.1.1 Estacas escavadas mecanicamente com trado espiral (sem lama

    betontica)

    Hachich (1996) diz que as estacas escavadas mecanicamente com trado

    espiral so executadas atravs de torres metlicas, as quais esto apoiadas em

    chassis metlicos ou acopladas a caminhes (Figuras 22 e 23).

    A NBR 6122:2010 diz que a perfurao deve ser executada com um trado

    metlico, acoplado haste do equipamento, at a profundidade especificada em

    projeto. Deve-se tambm confirmar as caractersticas do solo, comparando-as com os

    dados obtidos nas sondagens do terreno. Deve-se atentar para a necessidade de

    apiloamento do fundo da perfurao, quando esta for especificada em projeto.

    Ainda conforme a mesma norma, a concretagem deve ser feita no mesmo dia

    da perfurao, com o auxlio de um funil de comprimento mnimo 1,5 metros. Tendo

    este a finalidade de orientar o fluxo de descida do concreto na estaca.

  • 52

    Figura 22 - Caminho com perfuratriz acoplada (Fonte: http://www.estacasternes.com.br. Acessado

    em 15 de outubro de 2014)

    Figura 23 - Estaca escavada mecanicamente (Fonte: http://www.estacasternes.com.br. Acessado em

    15 de outubro de 2014)

  • 53

    2.5.2 Aspectos construtivos

    Conforme a NBR 6122:2010, quando se trabalha com valores caractersticos

    tem-se como grandeza fundamental a carga admissvel, entretanto, quando se

    trabalha com valores de projeto a grandeza fundamental a ser analisada a carga

    resistente de projeto.

    A mesma norma salienta que independentemente da grandeza fundamental a

    ser adotada, deve-se obedecer simultaneamente aos estados limites, ELU e ELS,

    para cada elemento isolado de fundao e para o conjunto.

    Ainda segundo a mesma NBR:

    Quanto a armao: quanto as estacas no esto sujeitas a trao ou a flexo,

    a armadura necessria apenas a de arranque do pilar, e no tem funo

    estrutural. Para tal situao, quando a tenso atuante no concreto da estaca

    inferior 5 MPa, considera-se uma taxa de 0,5% de ao sobre o volume de

    concreto, nos 2 metros iniciais da estaca. Quando submetidas a esforos de

    trao, horizontais ou momentos, deve-se projetar a armadura, a qual deve ser

    colocada no furo antes da concretagem.

    Quanto ao concreto: deve satisfazer a alguns critrios:

    o Consumo de cimento no inferior a 300 kg/m;

    o Slump test entre 8 e 12 cm para estacas sem armao e entre 12 e 14 cm

    para estacas armadas;

    o Agregado com dimetro mximo de 19 mm;

    o fck 20 MPa aos 28 dias.

    2.5.3 Capacidade de carga

    Alonso (1989) diz que a capacidade de carga de uma estaca obtida de acordo

    com a anlise de dois quesitos, a resistncia estrutural do material da estaca e a

    resistncia do solo que d suporte estaca. Deve-se ento considerar o menor dos

    dois como sendo a capacidade de carga.

  • 54

    De acordo com Cintra (2010), a capacidade de carga (R) de um elemento

    isolado de fundao por estaca, corresponde mxima resistncia oferecida pelo

    sistema ou condio de ruptura, do ponto de vista geotcnico.

    O mesmo autor diz que a capacidade de carga de uma estaca, pode ser

    determinada pela soma de duas variveis, a resistncia lateral da estaca (Rl), que se

    d devido ao atrito entre o solo e o fuste da estaca, e a resistncia de ponta (Rp) da

    estaca, que nada mais do que uma tenso resistente normal base ou ponta da

    estaca.

    Velloso e Lopes (2010) dizem que a capacidade de carga de uma estaca pode

    ser calculada por mtodos estticos, baseados em frmulas que estudam a estaca

    mobilizando toda a resistncia ao cisalhamento esttica do solo. Tais mtodos

    estticos dividem-se em dois grupos:

    Racionais ou tericos: so aqueles que lanam mo de solues tericas de

    capacidade de carga e de parmetros do solo;

    Semiempricos: so baseados em ensaio in situ de penetrao, CPT ou SPT.

    Conforme Cintra (2010), as frmulas tericas existentes, propostas para a

    determinao da capacidade de carga em estacas, no so muito confiveis, devido

    a isto, alguns autores propuseram mtodos baseado em correlaes empricas com

    resultados in situ e ajustados com provas de cargas. Com isso foram criados vrios

    mtodos chamados semiempricos, dentre os quais se destacam o Mtodo de

    Meyerhof (1976), Mtodo Aoki-Velloso (1975), Mtodo Dcourt-Quaresma (1978) e

    Mtodo Teixeira (1996).

    2.5.4 Carga admissvel

    A determinao da carga admissvel (Padm) em uma estaca, de acordo com

    Cintra (2010) visa a garantir que a solicitao jamais seja superior esta carga. Por

    isso, deve-se adotar um fator de segurana (Fs) sobre a capacidade de carga

  • 55

    calculada. Tal fator de segurana varia de acordo com o mtodo de clculo utilizado,

    por exemplo, para o Mtodo Aoki-Velloso (1975) tem-se um Fs=2, enquanto que para

    Dcourt e Quaresma (1978) tem-se um Fs = 4 para a resistncia de ponta e um Fs =

    1,3 para a resistncia lateral.

    A NBR 6122:2010 ainda salienta que a carga admissvel, para o caso de

    estacas escavadas, deve ser no mximo 1,25 vezes a resistncia do atrito lateral

    calculada na ruptura, o que significa dizer que, no mximo 20% da carga admissvel,

    pode ser suportada pela ponta da estaca. Quando este valor for superior deve-se

    executar o processo de limpeza da ponta da estaca, sendo este especificado pelo

    projetista e ratificado pelo executor.

    Alm disso, a mesma NBR diz que para a determinao da carga admissvel

    devem ser considerados:

    Caractersticas geomecnicas do solo;

    Posio do nvel dagua;

    Eventuais alteraes das caractersticas do solo, devido a agentes externos;

    Alivio de tenses;

    Eventual ocorrncia de solicitaes adicionais;

    Geometria do elemento de fundao.

    2.5.5 Dimensionamento das estacas pelo Mtodo Aoki-Velloso (1975)

    Para o dimensionamento das estacas deste trabalho o mtodo utilizado ser o

    Aoki-Velloso (1975), portanto, apenas este ser detalhado.

    2.5.5.1 Determinao da capacidade de carga

    De acordo com Alonso (2010), pelo Mtodo de Aoki-Velloso tem-se que a

    capacidade de carga na ruptura dada pela Equao 42.

  • 56

    = + (42)

    Onde:

    = ( ) =

    = =

    =

    =

    = .

    Para a determinao da capacidade de carga do solo na cota de apoio do

    elemento estrutural de fundao () utiliza-se e Equao 43, sendo usada a Equao

    44 para calcular a tenso mdia de adeso ou de atrito lateral na camada de

    espessura (). Ambas se do em funo dos fatores de transformao F1 e F2,

    que, segundo Velloso e Lopes (2010), foram obtidos a partir da retro anlise de

    resultados de prova de carga em estacas.

    = 1

    (43)

    = 2

    (44)

    Onde:

    = ()

    = ()

    1 2 , 5

    Tabela 5 - Fatores de transformao F1 e F2 (Fonte: Alonso, 2010)

    Tipo de Estaca

    F1 F2

    Franki 2,50 5,00

    Pr-Moldada 1,75 3,50

    Escavada 3,00 6,00

  • 57

    Entretanto, caso no se disponha de resultados de ensaio CPT, o mtodo

    permite uma correlao com o ensaio SPT, conforme as Equaes 45 e 46.

    = (45)

    = (46)

    Onde:

    , 6

    =

    = .

    Tabela 6 - Coeficiente K e (Mtodo Aoki Velloso 1975) (Fonte: Alonso, 2010)

    Tipo de solo K (MPa) (%)

    Areia 1,00 1,40

    Areia siltosa 0,80 2,00

    Areia silto-argilosa 0,70 2,40

    Areia argilosa 0,60 3,00

    Areia argilosa-siltosa 0,50 2,80

    Silte 0,40 3,00

    Silte arenoso 0,55 2,20

    Silte areno-argiloso 0,45 2,80

    Silte argiloso 0,23 3,40

    Ailte argilo-arenoso 0,25 3,00

    Argila 0,20 6,00

    Argila arenosa 0,35 2,40

    Argila areno-siltosa 0,30 2,80

    Argila siltosa 0,22 4,00

    Argila silto-arenosa 0,33 3,00

    Com as Equaes 45 e 46 tem-se ento as equaes finais para

    correlacionadas com SPT, Equaes 47 e 48.

    =

    1 (47)

  • 58

    =

    2 (48)

    E por fim, tem-se ento a Equao 49 para a capacidade de carga de uma

    estaca.

    =

    1 +

    2 ( ) (49)

    2.5.5.2 Determinao da carga admissvel

    Para a determinao da carga admissvel, conforme Alonso (2010), o Mtodo

    Aoki-Velloso (1975) considera um fator de segurana igual a 2, sendo assim, a carga

    admissvel de uma estaca pode ser calculada pela Equao 50.

    =

    2 (50)

    De acordo com Hachich (1996), estipula-se um limite para as cargas

    admissveis de trabalho das estacas escavadas, conforme Tabela 7.

    Tabela 7 - Carga admissvel de estacas escavadas para 25 50

    (cm) Carga admissvel (tf)

    25 20,00

    30 30,00

    35 40,00

    40 50,00

    45 60,00

    50 80,00

  • 59

    Para dimetros superiores, sero analisados limites de cargas calculados pelo

    engenheiro Srgio Gonalves, projetista da empresa de fundaes Geocentro, da

    cidade de Santa Maria. Os valores limites, sero expostos na Tabela 8, onde tambm

    ser verificada tenso de compresso do concreto, tal valor pode ser determinado

    pela Equao 51, e segundo Alonso (2010), deve estar compreendido entre 3,5 e 4,5

    MPa.

    =

    (51)

    Onde:

    ;

    ;

    .

    Tabela 8 - Carga admissvel de estacas escavadas para 60 120

    (cm) Carga admissvel (tf) Ae (m) c (MPa)

    60 115,0 0,283 4,07

    70 154,0 0,385 4,00

    80 201,0 0,503 4,00

    90 255,0 0,636 4,01

    100 314,0 0,785 4,00

    110 380,0 0,950 4,00

    120 452,0 1,131 4,00

    2.5.6 Blocos de coroamento

    De acordo com Munhoz (2004), entende-se como bloco de coroamento (Figura

    24) aqueles elementos estruturais de fundao que tem a finalidade de transmitir as

    aes provenientes da supra estrutura s estacas. So ditos como elementos de

    rigidez elevada, segundo Velloso e Lopes (2010), pois so dimensionados de maneira

    a dispensar armao para flexo. Com isso, as tenses de trao que so mximas

    na base no devem ser superiores resistncia de trao do concreto.

  • 60

    Figura 24 - Bloco de coroamento (Fonte: software Cype CAD)

    Munhoz (2004) menciona que ao se conhecer as aes atuantes no pilar, o tipo

    de estaca que ser executada e sua capacidade de carga, consegue-se determinar o

    nmero necessrio de estacas por pilar. Alm disso, o autor recomenda que, sempre

    que possvel, o centro do estaqueamento deve coincidir com o centro do pilar.

    Analogamente s sapatas, os blocos de coroamento podem ser classificados

    como rgidos ou flexveis, segundo a NBR 6118:2010. Levando em conta a altura do

    bloco e a distncia do centro da estaca mais afastada at a face do pilar, obtm-se a

    relao H, Equao 52, que determina se o bloco rgido quando:

    >

    2 (52)

  • 61

    Onde:

    = ;

    .

    De acordo com Rebello (2008), para que o bloco tenha rigidez suficiente, a

    ponto de no sofrer deformaes de flexo, recomenda-se que o ngulo formado entre

    o eixo da estaca e o eixo do pilar seja no mnimo 45, respeitando-se um valor mnimo

    de 40 cm. Tal situao pode ser verificada na Figura 25.

    Figura 25 - Altura dos blocos sobre estacas (Fonte: Rebello, 2008)

    Quanto ao espaamento das estacas nos blocos, o mesmo autor orienta que

    sejam feitos conforme a Figura 26.

  • 62

    Figura 26 - Espaamento das estacas nos blocos (Fonte: Rebello, 2008)

    Quanto determinao do nmero de estacas, conforme Alonso (2010),

    deve-se proceder conforme a Equao 53.

    = 1,1

    . (53)

    Onde:

    . .

    ;

    . ;

    Quanto ao dimensionamento das armaduras, a NBR 6118:2014 recomenda a

    utilizao do Mtodo das Bielas e Tirantes, demonstrado no item 2.4.6.3.

  • 63

    3 ESTUDO DE CASO EM UMA EDIFICAO RESIDENCIAL EM

    SANTA MARIA

    Para a elaborao do presente trabalho, deve-se salientar alguns aspectos

    sobre o estudo de caso:

    a. As sapatas sero todas consideradas rgidas, isoladas e com carga

    concentrada, se houver sobreposio a soluo adotada ser o

    dimensionamento de sapatas associadas;

    b. Para as armaduras das sapatas e de vigas de equilbrio (na existncia de

    sapatas de divisa), ser considerado uma taxa de ao mdia, calculada no item

    3.1.4.

    c. Quando necessrios, no dimensionamento dos blocos de coroamento sobre as

    estacas, ser considerada a mesma taxa de ao do item anterior;

    d. A tenso admissvel do solo ser determinada atravs do Mtodo semiemprico

    de correlao com o SPT;

    e. No sero analisados os recalques das fundaes;

    f. Os eventuais esforos horizontais e de momentos no sero considerados;

    g. Conforme citado no item 2.5.2, de acordo com as caractersticas do estudo, a

    taxa de ao considerada ser de 0,5% do volume de concreto para os dois

    primeiros metros das estacas.

    Localizado na cidade de Santa Maria (RS), o residencial Tom Jobim, localiza-

    se na rua Solon Eneias Flores, no bairro Nonoai. A edificao ter um total de 16

    pavimentos, sendo 13 apartamentos tipo, 1 cobertura e 2 subsolos, totalizando uma

    rea de 4540 m construdos.

    A edificao ter apenas um apartamento por andar, com uma rea aproximada

    de 203 m nos apartamentos tipo, e a cobertura com 340 m. Alm das opes de

    lazer que o condomnio oferece, como salo de festa, jogos, etc.

    Para a execuo das fundaes do ed. Tom Jobim optou-se pela utilizao de

    estacas escavadas mecanicamente.

    Devido ao fato de possuir um solo extremamente resistente, conforme se

    observa no ensaio SPT, exposto no Anexo 2 deste trabalho, optou-se pelo estudo do

  • 64

    dimensionamento de sapatas isoladas, j que estas se adequam muito bem a solos

    com tal caractersticas. Sendo assim, o presente trabalho visa comparar a questo

    tempo de execuo e custo benefcio das fundaes profundas do tipo estaca

    escavada (soluo adotada) com fundao superficial do tipo sapata isolada (soluo

    proposta).

    3.1 Dimensionamento da fundao superficial

    Para a determinao das cargas nos pilares foram feitas combinaes de aes

    com probabilidade de atuarem simultaneamente sobre a estrutura, com isso visa-se

    determinar os efeitos mais desfavorveis mesma. O resultado dessas combinaes

    pode ser verificado na Tabela 9 a seguir, e a locao dos pilares pode ser verificada

    no Anexo 1.

    Tabela 9 - Sees dos pilares e carregamentos verticais nas fundaes

    Pilares

    Seo (cm)

    Cargas nas Fundaes

    Pilares

    Seo (cm)

    Cargas nas Fundaes

    x y Nmx (tf)

    N (G+Q)

    mx (tf) Nmn (tf)

    x y Nmx (tf)

    N (G+Q)

    mx (tf) Nmn (tf)

    P6 39 19 45 45 39 P24 29 49 216 208 162

    P7 39 19 36 35 28 P25 29 109 511 394 200

    P8 39 19 35 22 9 P26 89 29 374 301 190

    P9 19 39 28 22 15 P28 59 29 154 120 85

    P10 39 24 81 81 73 P29 24 39 141 78 11

    P11 39 24 30 20 13 P30 29 59 310 125 -58

    P12 19 39 55 55 48 P31 34 79 379 214 44

    P13 49 29 238 195 119 P32 24 249 342 282 204

    P14 39 29 273 258 194 P33 24 249 341 280 203

    P15 89 29 425 344 205 P34 49 29 183 127 53

    P16 74 29 211 179 120 P35 39 24 106 92 62

    P17 34 69 273 258 207 P36 39 19 15 7 5

    P19 39 19 33 30 27 P37 39 19 35 13 4

    P20 79 34 331 285 194 P46 24 49 66 66 57

    P21 59 29 297 297 244 P48 39 24 12 11 8

    P22 39 69 416 386 294 P49 29 99 367 276 154

    P23 35 19 25 24 21 P51 19 39 14 13 4

    NOTA: ESFOROS COM VALORES CARACTERSTICOS

  • 65

    Onde:

    Nmx = esforos verticais mximos, com vento (cargas verticais de vento de

    compresso). (Nmx = peso da torre = peso prprio global + cargas permanente +

    acidentais + vento);

    N(G+Q)mx = esforos verticais mximos, sem vento. (N(G+Q)mx = peso prprio global

    + cargas permanentes + cargas acidentais)

    Nmn = esforos verticais mnimos com vento (cargas verticais de vento de trao) (Nmn

    = peso da torre = peso prprio global + cargas permanentes - acidentais - vento)

    Para o dimensionamento das sapatas, a seguir, sero utilizadas as equaes

    mencionadas no item 2.4.6.

    3.1.1 Determinao das dimenses em planta

    Considerando como cota de assentamento das sapatas a profundidade de 2,0

    metros, tem-se um valor de NSPT = 38 (valor que pode ser verificado no ensaio SPT

    da obra, Anexo 2). Com tal dado em mos, atravs da Equao 1, determina-se a

    tenso admissvel do solo (adm).

    Cabe salientar que a Equao 1 diz que o valor de N, deve estar compreendido

    entre 5 e 20. Entretanto, conforme orientao do professor Dr. Jos Mario Doleys

    Soares, como tem-se um valor de NSPT muito superior 20, pode-se ir um pouco

    mais alm. Para o presente caso, adotar-se- para a determinao da tenso

    admissvel N = 25.

    Com isso, tem-se que:

    = 5 kgf/cm

    Com a determinao da tenso admissvel, atravs da Equao 6, determina-

    se a rea das sapatas, e segundo o critrio dos balanos iguais, Equaes 8 e 9, suas

    dimenses, expressas na Tabela 10.

  • 66

    Tabela 10 - reas e sees das sapatas

    Tenso admissvel do solo (adm) 5 kgf/cm

    Pilar

    Seo dos Pilares (m) rea da sapata

    (m)

    Balanos iguais

    x y a b

    P6 0,39 0,19 1,0 1,1 0,9

    P7 0,39 0,19 0,8 1,0 0,8

    P8 0,39 0,19 0,8 1,0 0,8

    P9 0,19 0,39 0,6 0,7 0,9

    P10 0,39 0,24 1,8 1,4 1,3

    P11 0,39 0,24 0,7 0,9 0,7

    P12 0,19 0,39 1,2 1,0 1,2

    P13 0,49 0,29 5,2 2,4 2,2

    P14 0,39 0,29 6,0 2,5 2,4

    P15 0,89 0,29 9,4 3,4 2,8

    P16 0,74 0,29 4,6 2,4 1,9

    P17 0,34 0,69 6,0 2,3 2,6

    P19 0,39 0,19 0,7 1,0 0,8

    P20 0,79 0,34 7,3 2,9 2,5

    P21 0,59 0,29 6,5 2,7 2,4

    P22 0,39 0,69 9,2 2,9 3,2

    P23 0,35 0,19 0,6 0,8 0,7

    P24 0,29 0,49 4,8 2,1 2,3

    P25 0,29 1,09 11,2 3,0 3,8

    P26 0,89 0,29 8,2 3,2 2,6

    P28 0,59 0,29 3,4 2,0 1,7

    P29 0,24 0,39 3,1 1,7 1,8

    P30 0,29 0,59 6,8 2,5 2,8

    P31 0,34 0,79 8,3 2,7 3,1

    P32 0,24 2,49 7,5 1,8 4,1

    P33 0,24 2,49 7,5 1,8 4,1

    P34 0,49 0,29 4,0 2,1 1,9

    P35 0,39 0,24 2,3 1,6 1,5

    P36 0,39 0,19 0,3 0,7 0,5

    P37 0,39 0,19 0,8 1,0 0,8

    P46 0,24 0,49 1,5 1,1 1,3

    P48 0,39 0,24 0,3 0,6 0,4

    P49 0,29 0,99 8,1 2,5 3,2

    P51 0,19 0,39 0,3 0,5 0,7

    Obs.: segundo a NBR 6122:2010 a menor dimenso em planta de uma sapata deve ser de no mnimo 0,6 m, logo as sapatas dos pilares P36, P48 e P51 sero, respectivamente: 0,7 x 0,6; 0,6x0,6 e 0,6x0,7

  • 67

    3.1.2 Sapatas de divisa e sobreposio de sapatas

    Com as dimenses das sapatas determinadas, pode-se verificar em planta o

    posicionamento das mesmas, exposto no Anexo 3.

    Atravs do anexo referido, verificou-se que ocorreram sobreposies de

    algumas sapatas, que algumas extrapolaram o limite da divisa e que algumas ficam

    na divisa do terreno. Sendo assim, para as sapatas onde houve sobreposio sero

    dimensionadas sapatas associadas, as sapatas que extrapolaram o limite do terreno

    sero redimensionadas e para as sapatas de divisa sero dimensionadas vigas de

    equilbrio e as mesmas redimensionadas.

    3.1.2.1 Sapatas de divisa e vigas de equilbrio

    Conforme Alonso (2010), em casos de sapatas onde o limite de divisa

    extrapolado, o que ocorreu com os pilares P16 e P28, toma-se como procedimento os

    passos citados no item 2.4.6.1. Para as sapatas de divisa, P11, P19, P36 e P51, e

    suas respectivas sapatas de apoio (P10, P21, P35 e P23) procede-se conforme

    orientao do mesmo item. Nas Tabelas 11 e 12, tem-se os resultados dos referidos

    redimensionamentos necessrios.

    Tabela 11 - Redimensionamento das sapatas que extrapolaram o limite de divisa

    Sapata

    Seo dos Pilares

    (m) rea da

    sapata (m)

    Dist. do centro

    pilar divisa

    Nova seo da

    sapata

    x y a b

    P16 0,74 0,29 4,6 0,85 1,65 2,8

    P28 0,59 0,29 3,4 0,75 1,45 2,3

  • 68

    Tabela 12 - Sapatas de divisa e sapatas de apoio

    Sapata Seo dos Pilares (m) rea da

    sapata (m)

    Nova seo da sapatas (m)

    x y a b

    P11 0,39 0,24 0,70 0,6 1,1

    P19 0,39 0,19 0,70 0,6 1,3

    P36 0,39 0,19 0,42 0,5 0,7

    P51 0,19 0,39 0,42 0,5 0,8

    P10 0,39 0,24 1,74 1,4 1,2

    P21 0,59 0,29 6,49 2,7 2,4

    P35 0,39 0,24 2,32 1,6 1,5

    P23 0,39 0,19 0,50 0,8 0,6

    Ainda conforme Alonso (2010), para o dimensionamento das vigas de equilbrio

    em questo sero seguidos os procedimento de clculos do item 2.4.6.3. Sendo

    assim, as dimenses das vigas de equilbrio esto demonstradas na Tabela 13.

    Tabela 13 - Altura das vigas de equilbrio

    Vigas de equilbrio

    V1 calculado (tf)

    d (cm) d mnimo

    (m) d adotado

    (m) h adotado

    (m)

    P11 - P10 -7,73 55,10 0,56 0,60 0,65

    P19 - P21 -8,50 60,61 0,61 0,65 0,70

    P36 - P35 -1,39 9,94