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FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS E PROFUNDAS

Grupo: Bárbara Vieira, Gilvan Ferreira, Janaína Dombroski, Rafael Lemos.

Prof. Msc. Marcelo Borges.Fundações

INTRODUÇÃO

Vários meios podem ser empregados para obter as

dimensões e capacidades portantes das fundações. No

presente trabalho serão calculadas fundações por fórmulas

bastante difundidas no Brasil e no mundo.

No intuito de comparar tipos de fundações, serão estudadas

fundações superficiais e profundas para obtermos

parâmetros para uma analise sobre qual fundação seria a

melhor a ser implantada no objeto de estudo.


Segundo Velloso e Lopes (2010, p.11) a distinção entre estes dois tipos de fundação é feita segundo o critério (arbitrário) de que uma fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura de base não surgisse na superfície do terreno.


Figura 1: Mecanismos de ruptura em fundações rasas e profundas.Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010

FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS FUNDAÇÕES PROFUNDAS


Figura 2: Tipo de fundações rasas. (a) Bloco, (b) Sapata, (c) Viga de fundação, (d) Radier.

Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010.

Figura 3: Tipo de fundações profundas. (a) Estaca, (b) Tubulão, (c) Caixão.

Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010.

OBJETIVOS

No presente trabalho, para as fundações superficiais serão utilizadas as

sapatas, calculadas pelos métodos de Terzaghi, Terzaghi-Hansen,

Terzaghi-Peck, Meyerhof, Alpan, e Burland-Burbidge. Para as fundações

profundas utilizaremos estacas, calculadas pelos métodos de Aoki-Velloso,

e Décourt-Quaresma.

Nos dois casos serão analisados os resultados dos métodos e então

escolhido o que apresentar o valor mais desfavorável de dimensões, ou

seja, o mais conservativo. Por fim, será realizada uma analise comparativa

entre os quantitativos de materiais utilizados em cada solução.

REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÕES

Deformações aceitáveis sob as condições de trabalho.

Segurança adequada ao colapso do solo de fundação ou

estabilidade “externa”.

Segurança adequada ao colapso dos elementos estruturais ou

estabilidade “interna”.

O atendimento do requisito (a) corresponde à verificação de

estados limites de utilização ou de serviço (ELS) de que trata

a norma NBR 8681. O atendimento aos requisitos (b) e (c)

corresponde à verificação dos estados limites últimos (ELU).

REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÕES

Outros requisitos específicos de certos tipos de obra são:

Segurança adequada ao tombamento e deslizamento (também estabilidade “externa”), a ser verificada nos casos em que forças horizontais elevadas atuam em elementos de fundação superficial.

Segurança à flambagem. Níveis de vibração compatíveis com o uso da obra, a serem

verificados nos casos de ações dinâmicas.

LOCALIZAÇÃO E DADOS DA OBRA

O edifício localiza-se na Rua Antônio Monteiro,nº 125, Bairro Ipase. Possui edificações vizinhas localizadas nos fundos: Edifico Residencial de múltiplos pavimentos, na esquerda: Edifício comercial e Residencial com dois pavimentos, a direita: construção residencial térrea.

LOCALIZAÇÃO E DADOS DA OBRA

Fonte: Própria.

FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

Capacidade de Carga Para Carregamentos Verticais e

Centrados

Teoria de Terzaghi (1943)

Uma Fundação é aquela cuja largura é igual ou maior que a

profundidade D da base da fundação. Satisfeita essa condição,

pode-se desprezar a resistência ao cisalhamento do solo acima do

nível da base da fundação, substituindo-o por uma sobrecarga .


Se o solo apresenta ruptura generalizada, a tensão de ruptura do mesmo pode ser,

obtido por:

Onde:

β é a menor largura da Sapata;

D é a profundidade de embutimento no solo;

Nc, Ny, Nq são os fatores de carga (funções de ângulo de atrito interno );

Sc, Sy, Sq são os fatores de forma, introduzidos por Hansen (1961);

c é a coesão do solo;

γ é o peso específico do solo onde se apoia a fundação.


Conhecido o valor da tensão de ruptura , a tensão admissível

será dada por:

FS é o fator de segurança geralmente adotado igual a 3 para

fundações superficiais.

Quando não se dispõem de ensaio de laboratório em que contém

c e φ podem-se estimar esses valores por meio da tabela, no caso

deste trabalho, foi retirado do livro Exercícios de Fundações -

Urbano Rodrigues Alonso.


Capacidade de Carga para Carregamentos Inclinados e

Excêntricos (Fórmulas Gerais)

Contribuição de Hanzen (1961)

Carga excêntrica – utilizou o conceito de “área efetiva da fundação”

Forma, profundidade da fundação e inclinação da carga – introduziu

os fatores de forma, de profundidade e de inclinação da carga.

Introduziu também os fatores de inclinação no terreno e de

inclinação da base da fundação.


Cálculo do Recalque

Denomina-se Recalque de uma fundação, a componente vertical descendente do vetor deslocamento correspondente. O recalque total será:

Onde: Wi é o recalque imediato e Wt é o recalque no tempo.


Métodos de previsão do recalque

São separados em três categorias:

Métodos Racionais: utilizam parâmetros de deformabilidade

obtidos em laboratório (E,v)

Métodos Semi-Empíricos: Utilizam ensaios “ in-situ” (CPT ou

SPT)

Métodos Empíricos: Uso de tabelas de valores típicos de

tensões admissíveis.


Método de Terzagui/Peck (1948,1967)

É um método de previsão de recalque semi-empírico baseado no ensaio de

SPT. A tensão que provoca um recalque de 1 polegada pode ser obtido com:

Onde:

qadm é a tensão em kgf/cm² que produz W=1”

Β é o menor dimensão em pés (β≥4’)

N é o número de golpes no ensaio SPT.


Método de Alpan (1964)

O método de Alpan baseia-se na previsão de recalque de um placa quadrada de um pé (30cm) no nível da fundação, usando os valores de N corrigidos para a tensão geostática no nível do ensaio, e na

extrapolação desse recalque (Wb) para a estrutura real (WB). Na

extrapolação seria usada a relação empírica de Terzagui e Peck (1948):


Figura 4 - Ábacos para (esquerda) correção do valor de N para a tensão vertical efetiva geostática e (direita) determinação de a0 a partir de N.

Fonte: Velloso e Lopes. 2010

Método de Meyerhof (1965)

Pode-se relacionar a Tensão aplicada e o recalque de sapatas em areia pela expressão:

Sendo β em pés, Wadm em polegadas e qadm em kgf/cm².


Método de Burland e Burbidge (1985)

O recalque de fundações em areias pode ser estimado a partir do SPT com:

Onde:

W→ Recalque da Fundação em mm

q→ Pressão aplicada em KN/m²

B→ Menor dimensão da fundação em m

N→ Média do número de golpes no SPT


fs→ fator de forma dado por:

fl → fator de espessura compressível (H) dado por:

Sendo que para H>Z, fl=1.


Métodos semi-empíricos para estimativa da capacidade de carga de uma estaca

Método Aoki-Velloso (1975)

Pelo método de Aoki e Velloso, a capacidade de carga será dada por:

Onde U = Perímetro da seção transversal do fuste, ΔL =

Profundidade e AP = Área da projeção da ponta da estaca.

FUNDAÇÕES PROFUNDAS


Fonte: Velloso e Lopes 2010.

Método Décourt-Quaresma (1978)

A introdução de dois coeficientes, α e β, que levam em consideração o tipo de solo e estaca que está sendo trabalhado.



BLOCO DE COROAMENTO PARA ESTACAS

BLOCO SOBRE UMA ESTACA


BLOCO SOBRE DUAS ESTACAS


BLOCO SOBRE TRÊS ESTACAS

MEMÓRIA DE CÁLCULO


Método de Terzaghi Pelo método de Terzaghi,temos que:


Método de Terzaghi-Hansen Pelo método de Terzaghi com contribuição de Hansen

temos que:


Método de Terzaghi-Peck

Método de Meyerhof


Terzaghi = 173,33 kN/m²

Terzaghi-Hansen = 225,71 kN/m²

Terzaghi-Peck = 190 kN/m²

Meyerhof = 176,70kN/m²

O método mais conservativo (o que apresenta o pior cenário de tensão admissível) é o apresentado por Terzaghi.


MÉTODO DE AOKI-VELLOSO


MÉTODO DE DÉCOURT-QUARESMA


Aoki-Velloso = 185,08 kN/m²

Décourt-Quaresma = 328,83 kN/m²

O método mais conservativo, o que possui o menor valor de tensão admissível é o apresentado pelo Aoki-Velloso

BLOCOS DE COROAMENTO

Bloco sobre uma estaca (P5, P6, P13, P24):

O bloco de coroamento para uma estaca terá as seguintes

dimensões: 1,05x1,05x74cm

Bloco sobre duas estacas (P1, P2, P3, P4, P8, P10, P11,

P12, P22, P23, P26, P31):

O bloco de coroamento para duas estacas terá as seguintes

dimensões: 1,95x1,25x0,68.

Bloco sobre três estacas (P14, P18, P19, P21, P27, P28) Bloco sobre quatro estacas (P17, P29, P30)

RESULTADOS

A seguir será apresentado o resultado obtido com a realização dos

projetos de fundações superficiais e fundações profundas. No projeto de

superficiais verificou-se que a mais conservativa foi quando utilizou-se o

Método de Terzaghi, por isso o projeto e os dados são referentes a este

método. Já nas fundações profundas o método mais conservativo

calculado foi o método Aoki-Velloso e consequentemente os dados e

projetos apresentados serão os deste método.

O intuito de realizar dois métodos de fundações e futuramente compará-

los, utilizando como referencial o quantitativo de concreto utilizado, é

para ter uma base na avaliação do método com o menor custo.

COMPARATIVO

COMPARATIVO

Fonte: Autoria própria.

REFERÊNCIAS

ABNT NBR 6122 (antiga NB 12) − Projeto e execução de fundações.

VELLOSO, D. A e LOPES, F. R. Fundações − Critérios de projeto, Investigação do sub−solo e fundações superficiais. 2. edição. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro. 2004.

HACHICH, W.; FALCONI, F.; SAES, J.; FROTA, R.; CARVALHO, C.; NIYAMA, S.; Fundações – Teoria e Prática. 2 edição. Editora Pini. São Paulo. 2009 .

ALONSO, Urbano Rodrigues. Exercícios de fundações. 2 edição. Editora Edgard Blucher. São Paulo. 2010.

CINTRA, José Carlos A. e AOKI, Nelson. Fundações por estacas – projeto geotécnico. 1 edição. Editora Oficina de Textos. São Paulo. 2010

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