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Recalques e

movimentos na

estruturaFUNDAÇÕES

SLIDES 17

Prof. MSc. Douglas M. A. [email protected]

SLIDES 17 – Recalques e movimentos na estruturaFUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

Recalques de fundações

Uma fundação com Fator de

Segurança adequado contra

ruptura não significa que tenha

bom desempenho quanto à

recalques

O recalque é definido como o

movimento descendente de

uma fundação

2



Principais causas de deformações nas estruturas

Aplicação de cargas estruturais

Rebaixamento do NA

Colapso do solo devido à inundação

Inchamento de solo expansivo

Deterioração estrutural da fundação

3



Tipos de recalques

4

Obs.: Tanto os recalques absolutos, quanto os diferenciais,

podem causar danos às estruturas



Tipos de recalques

a) Recalque absoluto (ρ)

• É o movimento absoluto de um elemento de fundação

b) Recalque diferencial (Δρ)

• É a diferença de recalques entre dois pontos de fundações

• Δρ = ρ1 – ρ2

c) Distorção angular (γ)

• É a relação entre o recalque diferencial e a

distância entre os elementos de fundação

5

L

tan


Movimentos na estrutura

Recalque uniforme

Se Pequeno: não traz danos

Se Grande: danos de funcionabilidade,

instalações e estéticos

É o almejado desde que não seja

excessivo

6



Recalques diferenciais com

distorção uniforme

Problema visual

Problema nas esquadrias

Estrutura pouco afetada

Se pequeno, pode-se recuperar

Se grande, pode comprometer o uso

(difícil habitar)

7



Recalques diferenciais de forma

generalizada

Distorções diferentes

Esforços internos alterados

Problemas arquitetônicos

Problemas estruturais

8


Prescrições da NBR 6122 (2010)

9



10



11



12

9 Desempenho das fundações

9.1 Requisitos: O desempenho das fundações é verificado por meio de,

pelo menos, o monitoramento dos recalques medidos na estrutura, sendo

obrigatório nos seguintes casos:


Recalque admissível

Depende:

Tipo de solo

Finalidade da obra

Cultura local

13

Fundação Areias Argilas

- Δρ = 25mm Δρ = 45mm

Sapata Isolada ρmax = 40mm ρmax = 65mm

Radiers ρmax = 65mm ρmax = 65 a 100mm

Burland et. al. (1977)


Distorções admissíveis

14


15

γ


Recalque admissível

γ = 1/500

Limite seguro para evitar-se danos em paredes de edifícios

γ = 1/300

Limite a partir do qual começam a aparecer trincas em

paredes de edifícios

γ = 1/150

Limite a partir do qual pode-se esperar danos estruturais em

edifícios correntes

16


Recalques de fundações diretas

17

sciT

ρT = recalque total

ρi = recalque imediato/inicial

ρc = recalque por adensamento

ρs = recalque por compressão secundária



Recalque imediato

São recalques ocorridos logo após a aplicação do

carregamento

É a parcela predominante nas areias (solos de elevada

permeabilidade)

Nos solos finos saturados pode ocorrer por deformação a

volume constante (ν = 0,5)

Ocorre em poucos segundos

18



Recalque por Adensamento

Característico de solos finos saturados

Resulta da dissipação do excesso de poro-pressão inicial,

com a transferência de carga ao esqueleto sólido

Pode levar de meses a anos

Recalques Secundários

Recalque que ocorre sob tensão constante

Areias: quebra de grãos

Preponderantes em argilas moles ou marinhas

19



20

Solos em geral (areias, siltes

e argilas não saturadas)

Argilas saturadas

Argila muito mole/marinha

iT

ciT

sciT


Recalque de sapatas e de tubulões em

AREIAS (+silte, + argila não saturada)

21

0

dzziT E

ff

)()(

00

dzE

dzz

zz

Discretizando o solo sob a base em “n” fatias

(tão pequenas quanto possível), temos:

Δσz = acréscimo de tensão no ponto médio

da sub-camada (calcular por Holl);

Ei = módulo elástico “médio” da sub-camada;

Δzi = espessura das sub-camadas.


Recalques de Fundações Diretas

Recalque de Areias – Método das Fatias

Esta metodologia considera que a fundação é rígida ou

flexível?

O que fazer?


“Bulbo de recalques”

Cintra, Aoki e Albiero (2011)

Espessura da camada sob a base da fundação direta que

produz mais de 90% do recalque imediato total

Atinge a profundidade H = 6B (cálculo dos recalques)

23


Obtenção do Módulo de Elasticidade

1) Ensaios em laboratório

→ Ensaio de compressão triaxial

→ Ensaio oedométrico

2) Retroanálise de prova de carga

→ Avaliação do trecho linear-elástico da curva carga-recalque

3) Correlações empíricas

→ Ensaios PMT ou DMT

→ Correlacionar com SPT

24

0,3

52

)(

K

K

MPaNKE SPT

Goiânia

Geral


Recalque de Sapatas e de Tubulões

em argila saturada

> 70% de argila

Existirá adensamento do material

Recalque inicial:

Fruto da deformação a volume constante

Teoria da Elasticidade:

25

w

u

i IE

B

21

Δσ = acréscimo de tensão aplicado;

B = menor dimensão em planta;

ν = coeficiente de Poisson (=0,5);

Eu = módulo de elasticidade não-drenado;

Iw = fator de forma (tabelado).


26

FORMAFLEXÍVEL

RÍGIDACENTRO CANTO

Circular 1,00 0,64 0,88

Quadrada 1,12 0,56 0,82

L/B = 1,5 1,36 0,68 1,06

L/B = 2 1,53 0,77 1,20

L/B = 5 2,10 1,05 1,70

L/B = 10 2,54 1,27 2,10

L/B = 100 4,01 2,00 3,40

Fator Iw

Recalque de Sapatas e de Tubulões

em argila saturada


Exemplo 1

Calcule o recalque de uma sapata de base

quadrada (2m x 2m), que suporta uma carga

vertical de 1000kN e instalada a 1,5m de

profundidade em argila mole saturada. Considere

Eu = 25 MPa e altura da sapata igual a 0,8m.

27


Exemplo 2

Calcule o recalque máximo de uma sapata flexível

(B = 3,2m; L = 2,9m; H=0,6m) quando submetida a

uma carga vertical de 3500kN. Considere que o

solo possua elevada capacidade de drenagem.

28


Exemplo 2

29

Camada Δzi (m) zi (m) Nspt Esi (kPa) R1 R2 R3Δσ

parcial

Δσi

totalρi (mm)

1 0,50 0,2500 15 52500 1,6194 1,4714 2,1737 93,98 375,92 3,58

2 0,50 0,7500 15 52500 1,7671 1,6325 2,2858 87,87 351,48 3,35

3 1,00 1,5000 18 63000 2,1932 2,0863 2,6292 66,69 266,76 4,23

4 1,50 2,7500 22 77000 3,1816 3,1089 3,4964 36,37 145,48 2,83

5 2,00 4,5000 25 87500 4,7760 4,7278 4,9912 17,30 69,20 1,58

6 3,00 7,0000 28 98000 7,1805 7,1486 7,3255 7,90 31,60 0,97

7 4,00 10,5000 26 91000 10,6212 10,5996 10,7197 3,66 14,64 0,64

8 5,00 15,0000 30 105000 15,0851 15,0699 15,1546 1,83 7,32 0,35

9 6,00 20,5000 40 140000 20,5623 20,5512 20,6134 0,99 3,96 0,17

10 8,50 27,7500 50 175000 27,7961 27,7879 27,8339 0,54 2,16 0,10

Camada Δzi (m) zi (m) Nspt Esi (kPa) R1 R2 R3Δσ

parcial

Δσi

totalρi (mm)

1 0,50 0,2500 15 52500 1,6194 1,4714 2,1737 93,98 375,92 3,58

2 0,50 0,7500 15 52500 1,7671 1,6325 2,2858 87,87 351,48 3,35

3 1,00 1,5000 18 63000 2,1932 2,0863 2,6292 66,69 266,76 4,23

4 1,50 2,7500 22 77000 3,1816 3,1089 3,4964 36,37 145,48 2,83

5 2,00 4,5000 25 87500 4,7760 4,7278 4,9912 17,30 69,20 1,58

6 3,00 7,0000 28 98000 7,1805 7,1486 7,3255 7,90 31,60 0,97

7 4,00 10,5000 26 91000 10,6212 10,5996 10,7197 3,66 14,64 0,64

8 5,00 15,0000 30 105000 15,0851 15,0699 15,1546 1,83 7,32 0,35

9 6,00 20,5000 40 140000 20,5623 20,5512 20,6134 0,99 3,96 0,17

10 8,50 27,7500 50 175000 27,7961 27,7879 27,8339 0,54 2,16 0,10


Recalque em estacas

Teoria da Elasticidade (Poulos e Davis, 1980)

30

DE

IP

s

ρ = recalque do topo da estaca (flutuante);

P = carga aplicada à estaca;

Es = módulo elástico do solo (média

........ponderada ao longo do fuste da estaca);

D = diâmetro da estaca;

I = fator de influênciaRRRII hk 0

I0 = fator de influência para uma estaca (Ábaco 1);

→ incompressível, solo semi-infinito, ν = 0,5

Rk = correção pela compressibilidade real (Ábaco 2);

Rh = correção em uma camada finita de solo (Ábaco 3);

Rν = correção devido ao “ν” real (Ábaco 4);Indeslocável


Recalque em estacas

31

s

p

E

EK

Ábaco 1

Ábaco 2

K

Indeslocável


Recalque em estacas

32

Ábaco 3

Ábaco 4


Recalque de grupo de estacas

O recalque de um grupo é sempre

maior comparado a de uma estaca

isolada com a mesma carga média

do grupo

Interação entre as estacas

Indução de recalques às estacas

vizinhas

33



Formas de cálculo:

Métodos empíricos (ante-projeto)

Fundações “Equivalentes”

Teoria da Elasticidade

Métodos numéricos

34

XY

Z

w

-1.000E-03

-3.286E-03

-5.571E-03

-7.857E-03

-1.014E-02

-1.243E-02

-1.471E-02

-1.700E-02



Métodos empíricos

Dentre as várias propostas, destaca-se a de

Fleaming et al. (1985):

35

sisoladaG R w

s nR

Onde:

n – números de estacas;

w – expoente, geralmente entre 0,4 e 0,6 para a maioria dos grupos.

O valor de 0,5 vem sendo empregado por diversos autores, como

Poulos (1993).


Recalque em Grupo de Estacas

Métodos empíricos

Skempton (1953):

Vésic (1969):

sisoladaG R

B = largura do grupo de estacas (m)

D = diâmetro das estacas (m)

2

4

34

B

BRs

D

BRs


Exemplo 3

37

Calcular o recalque total da estaca.

Estaca de concreto (E = 25 GPa).

Indeslocável


Exemplo 4

38

De forma empírica, calcular o recalque do grupo de 6

estacas submetidas a 6000 kN. Considerar estacas

flutuantes.

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