Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
-
Upload
ricardo-jorge-barbosa-santos -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
Transcript of Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
1/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
NOTA INTRODUTRIA
O presente texto constitui uma recolha de notas vrias destinadas a dar apoio sumrio s aulas
prticas da disciplina de Fundaes da Opo de Estruturas da Licenciatura em Engenharia Civil da
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Sem pretender cobrir de uma forma exaustiva os aspectos a abordar nas aulas, o texto teve a sua
origem numa compilao de vrios apontamentos manuscritos dispersos de alguns docentes das
Seces de Estruturas e de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da FEUP que, de
alguma forma, tm estado (ou estiveram) ligados leccionao de matrias relacionadas com
fundaes.
No portanto um texto original na sua essncia pelo que, mesmo correndo o risco de cometer
alguma falta por omisso, importa fazer a devida referncia aos docentes cujos ensinamentos para
ele contribuiram, nomeadamente o Prof. Jlio Barreiros Martins, o Prof. Manuel Matos Fernandes, o
Prof. Joaquim Figueiras, o Eng Carlos Delfim e o Prof. Nelson Vila Pouca.
presente data este texto encontra-se em fase provisria (DRAFT) que vai sendo corrigido e
ampliado. Como tal, no deve ser encarado como um documento completo e acabado mas sim como
um embrio de um potencial texto de apoio mais elaborado que, entretanto, posto disposio dos
alunos para facilitar o decurso das aulas prticas.
Refere-se ainda o importante avano para esta publicao virtual, que constituiu a iniciativa do autor
Eng Miguel Ferraz ao editar as notas pessoais manuscritas do autor Eng Antnio Arde e quederam corpo sequncia e organizao do presente texto.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 1/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
2/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
CCAAPPTTUULLOOII FFUUNNDDAAEESSDDIIRREECCTTAASS
1.1. ASPECTOS BSICOS DA SEQUNCIA DE CLCULO
1.1.1. Bases e condies para pr-dimensionamento em planta Clculo Geotcnicoi) Imposies geomtricas
ii) Verificao da capacidade de carga do terreno (Estado Limite ltimo)
iii) Verificao do deslizamento pela base (Estado Limite ltimo)
iv) Controle de assentamentos (Estado Limite de Utilizao)
1.1.2. Estabilidade interna
a) Bases e condies para dimensionamento da altura
i) Sapata Rgida/Flexvel (Critrio prtico)
ii) Verificao de punoamento e/ou corte (Estado Limite ltimo)
b) Bases e condies para dimensionamento da armaduras
i) Armaduras principal e transversal (Estado Limite ltimo)
ii) Armaduras construtivas (Critrio prtico)
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 2/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
3/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2. SAPATAS ISOLADAS CENTRADAS
1.2.1. Capacidade de carga do terreno de fundao (Estado Limite ltimo)
1.2.1.1. Fundaes contnuas sujeitas apenas a carga vertical
Considerando as seguintes hipteses de base e o esquema de clculo apresentado na figura
i) Solo rgido-plstico;
ii) Critrio de Mohr-Coulomb;
iii) Resistncia ao corte nula acima da base da sapata;
B
Dq
iv) Atrito e adeso sapata/solo nulos acima da base da sapata;
a expresso da capacidade de carga do terreno de fundao vem dada por
NBNqNcq qcult ++= 2
1
onde
c coeso do terreno
o peso especfico do terreno abaixo da base da sapata
B a dimenso da base da sapata (largura)
Dq a= , sendo ao peso especfico do terreno acima da bse da sapata
e
+=
242 tgeN tgq ( )cotg1= qc NN ( ) tg12 = qNN
Na contabilizao da influncia do nvel fretico deve-se atender a que:
Se o nvel fretico no interfere Tenses totais = Tenses efectivas
Se o nvel fretico interfere
Areias (em geral) Clculo em tenses efectivas (c, e )
Argilas saturadas qult mnimo a curto prazo
Clculo em Tenses totais (c=cu; =0; =sub)
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 3/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
4/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2.1.2. Fundaes isoladas sujeitas apenas a carga vertical
Caso a sapata possua um comprimento finito L deve utilizar-se, na expresso da capacidade de
carga do terreno de fundao, os coeficientes correctivos sdevidos forma
sNBsNqsNcq qqccult ++= 21
sendo a carga de rotura definida por LBqQ ultult =.
onde B sempre a menor das dimenses
{ }yxyx
BBmxL
BBB
;.
;.min
=
=
e
+= senL
Bsq 1 1
1
=
q
qq
cN
Nss
L
Bs = 3.01
1.2.1.3. Fundaes isoladas sujeitas a carga vertical e horizontal
Caso exista uma fora horizontal H aplicada fundao deve tambm utilizar-se, na expresso da
capacidade de carga do terreno de fundao, os coeficientes correctivos i
isNBisNqisNcq qqqcccult ++= 2
1
a) Se H // B (fora horizontal actuando paralelamente menor dimenso)3
'cotg'
70.01
+
=
cLBV
Hi q
3
'cotg'1
+=
cLBV
Hi
1
1
=
q
qq
cN
Nii
b) Se H B (fora horizontal actuando perpendicularmente menor dimenso)
'cotg'1
+==
cLBV
Hiiq
1
1
=
q
qq
cN
Nii
Existem ainda coeficientes para ter em ateno aspectos como a existncia de um estrato firme
prximo da sapata, a inclinao da superfcie do terreno e a resistncia do solo acima da fundao.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 4/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
5/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2.1.4. Fundaes isoladas sujeitas a carga vertical e momentos
Neste tipo de situao deve considerar-se a carga vertical Nsddeslocada para o centro Cde uma
rea fictcia (definida conforme o exposto na figura seguinte) e calcular qult.na rea reduzida obtida
com base nas dimenses reduzidas B e L e nas expresses anteriormente definidas para a
capacidade de carga e para os coeficientes correctivos.
Desta forma a carga de rotura ser obtida por
''. LBqQ ultult =
em que{ }{ }
=
=
yx
yx
BBmxL
BBB
;.
;.min
e tal que Bxe Byso as dimenses da rea fictcia que se relacionam com as dimenses reais da
sapata a partir das excentricidades da carga dadas porsd
ysd
xN
Me,
= esd
xsd
yN
Me ,= .
Bx
rea efectiva
By
Msd,y
By'
2ey
By'/2
C
C'
ey
ex
Bx'/2
Bx'2ex
Msd,x
As dimenses Bxe Byso pr-dimensionadas para a carga vertical Nsde as dimenses finais Bxe By
so ento obtidas por
yyy
xxx
eBB
eBB
+=
+=
2'
2'
No entanto, os assentamentos devem ser verificados apenas para o esforo axial N e com as
dimenses reais B e L. Por sua vez, a verificao de corte/punoamento deve ser feita com as
excentricidades reais da carga.
Normalmente limita-se a excentricidade a B/4 e a partir deste valor utilizam-se sapatas excntricas.
No caso de grandes excentricidades alternadas e distintas deve-se procurar o centro geomtrico da
sapata de modo a aproximar o mais possvel a grandeza das excentricidades opostas. Para tal,procura-se centrar a amplitude da posio da resultante com a sapata.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 5/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
6/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2.2. Deslizamento pela base (Estado Limite ltimo)
O deslizamento pela base da sapata resistido pelo atrito na base e pelos impulsos passivos na face
da sapata. No entanto usual desprezar os impulsos passivos na face da sapata j que estes
requerem grandes deformaes permanentes.A verificao de segurana exprime-se por
ddsd EpSH +
onde Hsd o esforo horizontal actuante, Sd o atrito na base e Epd o impulso passivo na face da
sapata.
i) Condies drenadas (em geral para solos arenosos)
( )dsdd tgNS = '
Nsd a carga vertical aplicada ao solo (descontando a Nsdas presses neutras na
base da sapata) e d o ngulo de atrito entre a base da sapata e o terreno de
fundao, que pode ser definido com o seguinte critrio:
Sapatas betonadas contra o terreno: 'dd =
Sapatas pr-fabricadas ou com baixa rugosidade no contacto: '3
2dd =
ii) Condies no drenadas (para solos argilosos)
uefd CAS =
Aef a rea efectiva (Bxx By) e Cu a coeso no drenada.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 6/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
7/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2.3. Assentamentos (Estado Limite de Utilizao)
Os assentamentos em compreendem uma parte de assentamentos iniciais (elsticos ) e de
assentamentos por consolidao. Neste texto aborda-se apenas a parte dos assentamentos iniciais
que podem ser estimados com recurso s expresses decorrentes da Teoria da Elasticidade dadasna disciplina de Mecnica dos Solos.
O assentamento vertical pode ser ento estimado por
( )s
s
IE
Bps21
=
onde , e( )LBNp = / sE so, respectivamente, o mdulo de deformabilidade e o coeficiente de
Poisson do solo. um factor que depende da geometria e rigidez da sapata, assim como do ponto
da mesma sob o qual se pretende o assentamento, e pode ser estimado pelos quadros seguintes
extrados dos apontamentos da disciplina de Mecnica dos Solos.
sI
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 7/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
8/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
De acordo com o EC7 o clculo dos assentamentos deve ser efectuado para combinaes frequentes
de aces e os limites admissveis esto relacionados com o controle de distores mximas
aceitveis na superestrutura, geralmente da ordem de 1/500.
Sobre este assunto inclui-se, a ttulo provisrio uma cpia directa doa transparncias apresentadasnas aulas prticas e que em breve sero aqui devidamente editadas.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 8/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
9/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 9/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
10/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
1.2.4. Estabilidade interna
1.2.4.1. Dimensionamento da altura
A verificao de estabilidade interna corresponde, nesta fase, a assegurar a resistncia aos esforos
de corte e/ou de punoamento na sapata, do que resulta a determinao duma altura adequada.
Neste contexto, considera-se apenas o dimensionamento de sapatas rgidas j que para estas
possvel considerar diagramas lineares das tenses instaladas no solo.
a) Critrio prtico para estimativa da altura
2
'ad
b
B
d h
a'
B
b
d h
Existe um critrio prtico para fixar a altura til dda sapata que se prende com a sua rigidez. Assim
pode considerar-se os seguintes valores mnimos de d
( )
2
2bB
d
onde a a maior consola. Usualmente os valores econmicos de desto contidos no intervalo
'ad'a3
2
em que o limite inferior fornece frequentemente uma boa estimativa da altura til adequada.
Antnio Arde / Miguel Ferraz
Pgina 10/23
-
8/12/2019 Fundacoes Directas_Sapatas Isoladas Com Momentos (1)
11/23
Licenciatura em Engenharia Civil Disciplina de Fundaes Opo de Estruturas 2002/03
b) Verificao da resistncia ao punoamento/corte (Estado Limite de ltimo)
Um dos problemas mais graves e frequente em sapatas ocorre devido ao punoamento, pelo que
este aspecto deve merecer particular ateno.
Seguidamente resume-se o processo leccionado no curso de Estruturas de Beto II da FEUP, que
corresponde a adoptar a forma de verificao preconizada pela norma espanhola EH80 conjugada
com as tenses resistentes prescritas no R.E.B.A.P. para o estudo do punoamento e do corte em
elementos laminares.
A verificao deve ser feita em termos de esforos resistentes e actuantes, ou seja
rdsd VV
em que, tanto o valor do esforo actuante Vsd como o do resistente Vrd , so definidos de modo
distinto em funo da forma da sapata em planta (pouco alongada ou alongada).
i) Sapatas pouco alongadas: a B5.1'