FUNDAÇÕES PROFUNDAS COMPLETO - Cargas Admissíveis-Recalque-Metodologia de Projeto-Todos Os...

8/16/2019 FUNDAÇÕES PROFUNDAS COMPLETO - Cargas Admissíveis-Recalque-Metodologia de Projeto-Todos Os Métodos-ex…

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE JOÃO PESSOA

ENGENHARIA CIVIL

FUNDAÇÕES PROFUNDAS

LUCAS SOARES DUTRA DE SOUZA

JOÃO PESSOA – PB

2016


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INTRODUÇÃO

A fundação é um termo utilizado na engenharia para designar as estruturasresponsáveis por transmitir as cargas das construções ao solo. Em geral, sãoutilizadas várias fundações seguidas para esse fim. Existem diversos tipos defundação e são projetadas levando em consideração a carga que recebem e o tipode solo onde vão ser construídas.

OBJETIVO

O nosso objetivo nesse pequeno artigo é demonstrar todo o estudo por trás dasfundações profundas...

Tal que devemos demonstrar os metodos de estudo, suas formulas etc.

IMAGEM 01 – SIMBOLOGIA DE UMA FUNDAÇÃO PROFUNDA (ESTACA)

Rp = Resistência de Ponta (da estaca).

Rl = Resistência Lateral (da estaca).

https://pt.wikipedia.org/wiki/Engenhariahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Constru%C3%A7%C3%A3ohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Solohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Solohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Solohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Solohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Constru%C3%A7%C3%A3ohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia


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L = comprimento do inicio á ponta da Estaca.

P = carga de trabalho (carga na qual a ponta e a lateral estão resistindo)

1.1 Capacidade de carga.

Os métodos teóricos de capacidade de carga vária muito de acordo com autordevido isto é de pouca utilização na prática, sendo assim usamos os métodossemiempíricos.

Uma vez que as fórmulas teóricas geralmente não são confiáveis na previsão dacapacidade de carga de fundações por estacas, muitos autores têm propostométodos baseados em correlações empíricas com resultados de ENSAIOS IN SITU.

Iniciando o equacionamento matemático para deduzir a expressão da capacidade decarga, vamos fazer o equilíbrio de forças, existe diferentes autores para calcular,alguns deles;

Para estacas Franki, Metálica, Pré-moldada, Escavada, Raiz, Hélice continua eÔmega.

MÉTODO AOKI VELLOSO.

MÉTODO DÉCOURT QUARESMA.

MÉTODO TEIXEIRA.

Método de Aoki Velloso

R = RL + RP Onde RL =2 (∝1 . . . ∆) e RP = . 1 .

Logo a equação de Aoki Velloso;

R = [ 2 (∝1 . . . ∆) ] + .

1 . Onde;

U; Perímetro da seção da estaca.

Ap; Área da Ponta da estaca.

F1 e F2; Fatores de correção que levam em conta o efeito da escala.

NP; O Nspt na cota de apoio da ponta.

NL; Média de Nspt na camada de cada solo da ponta ao fuste da estaca.


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K e ∝;São coeficiente K e razão de atrito.∆; Variação de comprimento.Bem para iniciar os cálculos pelo método de Aoki Velloso é preciso das seguintes

tabelas que geralmente são dadas nas provas e nos livros.


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Método de Décourt Quaresma

R = RL + RP Onde RL = . 10 3 + 1. e RP = ∝ . . . Logo a equação de Décourt Quaresma;

R = = . 10 3

+ 1. + ∝ . . . Onde

U; Perímetro.

L; Comprimento.

Ap; Área da ponta

C; índice de Coesão do solo. “tabela”

Alfa e Beta respectivamente TABELA 1.7 e TABELA 1.8

NP; Valor médio do índice de resistência à penetraçãona ponta, Fazendo a médiado Nspt da PONTA, imediatamente POSTERIOR e imediatamente ANTERIOR.

NL; Valor médio do índice de resistência à penetração do SPT ao longo do FUSTE.

OBS; ≥ 3 ≤ 50 á õ é ≤ 15

PARA ESTACAS Pré-moldadas, Franki e metálicas Alfa e Beta são igual a 1.


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Método de Teixeira

R = RL + RP Onde RL =

.

.

.

e RP =

∝ .

.

R = . . . +∝ . . Onde

U; Perímetro

L; Comprimento

Ap; Área da ponta.

NL; Valor Médio dos Nspt da ponta ate o fuste

NP; Para encontrar o NP é preciso fazer a media dos Nspt, para cima nocomprimento igual a 4 vezes o Diâmetro da PONTA e para baixo igual a 1 vez odiâmetro da PONTA “geralmente se despreza para baixo e soma com o

comprimento pra cima, notifique o professor caso faça isso”.

Alfa e Beta respectivamente tabela 1.9 e 1.10


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OBSERVAÇÃO MUITO IMPORTANTE.

As Forças encontradas R que você ao utilizar as formulas são as forças que toda aestaca estará exercendo contra a estaca, PORÉM não é carga admissível e sim a deRUPTURA então é necessário encontrar a CARGA ADMISSIVEL para que seuprédio não caia.

POR TANTO ;

Para Aoki Velloso

Radmissível = 2

Para Décourt Quaresma

Radmissível=4

+1,3

Para Teixeira

Radmissível =2Exceto para estacas escavadas a céu aberto, para as quais introduz um

fator de segurança diferenciado.

Radmissível= 4 + 1,5


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ENSAIO IN SITU REALIZADO PELO PROFESSOR.

Exemplos – UTILIZE O ENSAIO IN SITUVerifique qual a Carga admissível para estacas de 30cm de Diâmetro pelo métodode Decourt-Quaresma, Teixeira ou Aoki,

1.A Uma estaca hélice de 10 Metros de profundidade.

1.B Estaca Franklin com base de 230 Litros e 10 Metros de profundidade.

1.C Estaca Pré-Moldada concreto armado (considerar tensão admissível do concreto6 Mpa).


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1.A Irei utilizar o método de Aoki Velloso.

R = [

2

(

∝1 .

.

.

∆) ] +

.

1 .

Primeiro passo é encontrar os “RL’s” já que pelo método Aoki ele calcula por

camada e o estudante ou o engenheiro sem meio de software acaba tendoum pouco de demora no cálculo.

- Bom temos L = 10 m, U = . 0,30, Ap = . 0,152 De 0m à 6,5m temos Silte Argiloso. Porém EU irei simplificar e dizer quetemos silte argiloso apenas até 6m.

RL1 = 0,034 . 0,23 . 2+3+4+4+8+9+137 . 6 ≅ 0,29 / De 6,5m à 10,0m temos Areia fina, Silto-argilosa. Porém EU ireisimplificar e dizer que temos Areia fina, Silto-argilosa de 7m à 10m.

RL2 = 0,020 . 0,80 . 14+12+15+324 . 3 = 0,876 / Agora calcularemos F1 para obter o F2, como F2 = 2 . F1 como mostra

na tabela, Na tabela F1para estaca hélice é igual a 2,0... então F2 = 4,0.

Logo; RL = .0,30

4,0 . 0,29 + 0,876 ≅ 0,275 → 27,5

Calcularemos a Carga da Ponta.A ponte se situa aos 10 metros de profundidade ondepossui uma Areiafina, silto-argiloso.

RP =0,80 .32

2,0 .

. 0,152

= 0,90

→90

Logo R= 27,5 + 90,0 = 117,50 Toneladas força.

í = , = ,


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1.B Estaca Franki possui uma especialidade única, sua ponta é uma espéciede forma de Esfera que analiticamente ela é uma esfera perfeita mas narealidade ela é como o planeta terra... possuí uma variedade dedeformações.

Observe a Estaca Franki.

- Bom temos então, Volume = 230L - > 0,230m³, L = 10m, Ddiâmetro da lateral=0,30m.


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Irei usar o método de Décourt Quaresma.

R = =

. 10

3

+ 1

.

+

∝ .

.

.

RL = . 10 3 + 1. RL = 1 . 10 . (3+3+4+4+8+9+13+14+12)/93 + 1 ..0.3 . 10 ≅338,50 KN

Para fazer o RP precisamos encontrar o raio da Ponta que é diferente da lateral.

Rraio= . . = 0,815mPronto agora poderemos dar inicio ao calculo da carga de ponta.

RP = ∝ . . . RP = 1 . 400 . 32+15+443 ..0,8152 = 25306 Logo; Radmissível=

25306

4+

338,50

1,3≅ 6587 → 658,7

NOTA: observe que no momento em que fui encontrar o NL eu não

coloquei os Nspt 15 e 32, Isto porque não utilizaremos os Nspt quepertence a media do NP.


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1.C Estaca Pré-moldada também possui uma particularidade, como ela éintroduzida no solo por meio de golpes o concreto suporta apenas 20GOLPES, sendo assim como o Nspt de 10m é 32 golpes não poderemosutilizar esta altura.

Temos então D = 0,3m. L=?. Tensão admissível do concreto = 6Mpa

Primeiro devemos encontrar a Carga que o concreto suporta.

= → 6 = .0,152 → = 42,36 a carga máxima suportada pelo concretoalém de não poder ultrapassar os 20 golpes.

Analisando o IN SITU vi que aos 9m atinge até 15 golpes.

Irei utilizar o método de Teixeira.

R = . . . +∝ . . Logo; RL= 4 . 15+12+14+13+9+8+4+4+3+2

10 .. 0,3 .9 = 284,86

RP= 400 . 15+12+143

.. 0,15² = 386,22 Radmissível=

2

→671,08

2

→335,54

→33,54

Logo o concreto suportará a introdução e a profundidade em que a estacaficará.

NOTA; Percebem que não utilizei “a parte de baixo no NP, supus que seria

desprezível e somei 4x0.3m = 1,2m + 0,3m = 1,5m” mas Lucas e se Radmissível fosse maior que a carga admissível do concreto, o que eu faria?

- Simples, você diminuiria o comprimento da estaca ou adicionava maisestacas ao bloco da fundação.


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Tubulão.

A execução de fundações com tubulões é indicada especialmente para obras comcargas consideradas elevadas (acima de 3 mil kN), - como, por exemplo, pontes,viadutos e prédios de grande porte - para solos com presença de lençol freático eque apresentam riscos de desabamento.

Os tubulões são elementos de fundação profunda em concreto moldado in loco quetransmitem as cargas estruturais para os solos de maior capacidade de suporte.

Capacidade de Carga do Tubulão.

í = + → = + Onde q é igual a Massa especifica vezes altura h logo então

=

+ . → í = + .

Sendo a força especifica do concreto e o Nspt é encontrado da seguinteforma; Devemos multiplicar o Diâmetro do fuste por 2... isso dará um


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comprimento significativo... esse comprimento será o comprimento que vocêencontrou é simplesmente o comprimento do BULBO que será gerado pelotubulão, então você deve utilizar a média dos Nspt do Bulbo.

Exemplo;

Supondo que você escolheu o Tubulão por ele aguentar uma grande carga, e depoisde analisar o solo viu que utilizaria um tubulão a 12 metros de profundidade com 2mde Diâmetro, massa especifica 5x10^6 Kgf/m³ qual séria a sua carga admissível?

Sabemos que o Bulbo se formará com 2xD então temos um bulbo de 4m,usaremos então a média de Nspt no comprimento de 4m abaixo da Ponta (oubase) “utilizaremos o mesmo IN SITU”.

= 5 1 + 5 1 + 5 23

= 51,33


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= , + .. = , = 191 TfRECALQUES

Para a análise de recalques utilizaremos apenas algunscritérios, um deles é que utilizaremos apenas o RP nãoadmissível pois iremos produzir uma fundação profunda egostaríamos de analisar seu recalque na ponta total, utilizar oRP admissível seria um enorme desperdício de dinheiro.

Formulas necessárias para analisar todo o recalque;

1.1 = ∆ . 1.2 ∆ = 4 . .ℎ .

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Lembrando que P é encontrado fazendo

=

ℎ− Sendo;

Pp – Proveniente da Ponta. ∆δp − variação de tensão na Ponta. P – carga que estáchegando na ponta. D – Diâmetro. h – distância da Ponta até o solo que seráanalisado. H – comprimento do solo que será analisado.

Formula para encontrar Es

= (( .∆)/)^ Onde Eo é o módulo de deformabilidade antes da execução da estaca. é ã á . n é expoente que depende do solo, para solos granulares n=0,5 em argilas n=0,0

Onde E0 tem valores de acordo com a estaca, sendo 6 K Nspt para estacasCravadas, 4 K Nspt para hélice continua, 3 K Nspt para estacas escavadas, sendoK o coeficiente empírico do método de Aoki-Velloso e Nspt a media de Nspt’s

de H.Ilustração


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Exemplo;

Utilizando o exercício 1.A que foi utilizado o método Aoki-Velloso, queremos analisar a camada entre 12 e 15 metros, sabendo

que a carga de trabalho é igual a 120 tf.

Resolução;

P = 120 – 90 = 30 tf


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Então

∆= (

.

)/

,

.

.

∆ = , Supondo que Es = 21 GPa – GERALMENTE OS PROFESSORES DÃO PELADIFICULDADE DE ENCONTRAR mas na página 58 do livro Fundações por

estacas de José Carlos você encontra uma explicação mais detalhada.

= 47,18. 3210000 = 0,674 .

É um recalque muito baixo, logo é admissível.

Metodologia de Projeto;

Pi = áú + +

Esta é a formula para estudar as forças que atuam em cada estaca em um bloco,sendo P a carga fixa que atua na estaca, já quando o vento atua num prédio porexemplo é gerado um momento.

My e Mx são os momentos gerados pelo vento Xi é a distancia de cada estaca, deForma segura sempre Xi ou Yi é igual a 3 vezes o diâmetro da estaca.

Exemplo;

Estaca F estática Fz Fx My

P1 800 KN 120 KN 30KN 100 KNm


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É possível identificar que ao gerar o momento a estaca que mais sofrerá momento éa Estaca P1 e a que mais terá uma “folga” é a P7, isto quando o Vento a 0 Graus

bater no prédio.

Podemos também definir que as estacas no meio “que estão exatamente abaixo do pilar que é ilustrado como o quadrado que cobre a Estaca P5” não sofrem nenhum

momento, simplesmente o momento neles são nulos, também observamos que não

temos momento em X por apenas UM VENTO atuar neste exemplo.Logo utilizaremos apenas My.

P1 = + + ., ..,² . =

Nota: Vamos analisar o caso, primeiro como já falei é possível observar quetemos apenas 6 estacas sofrendo esforços. Segundo por que 1,5² x 6?...Simples meu amigo,Xi é a distancia da estaca ao eixo que estar atuando omomento, como as 6 vigas estão em distâncias iguais então eu escrevi

conforme a Fórmula que é o somatório das distâncias das vigas no qual atuaesforços.

Considerações finais.


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Esta é minha pequena contribuição para comunidadeacadêmica de engenharia, tive dificuldades no inicio do assuntomas agora vejo que já estou aprendendo um pouco com a

prática, há gostaria de dizer que o artigo estar bem prático nãodemostrando muita teoria.. alguns casos o seu professor podemodificar os valores já que o estudo dos solos e fundações éum pouco incerto.

Ser engenheiro é Respeitar as leis da natureza Respeitar aoque Deus Criou, o conhecimento é a única coisa que dividido émultiplicado.

Contato; [email protected]

Referência bibliográfica; Fundações Por Estacas ProjetoGeotécnico. José Carlos, Nelson Aoki.

Por Favor como pagamento deste artigo peço apenas quecurta a minha página para que eu possa espalhar o meu

conhecimento.Link;https://www.facebook.com/Engenheiro-Aprendiz-266007430277171/?view_public_for=266007430277171

Bons Estudos.
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