UNIVERSIDADE DE UBERABA – UNIUBE

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TECNOLOGIA DE SOLOS E GEOTECNIA III

ANALISE GEOTECNICA DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM SOLOS MOLES

MARINGÁ, PARANÁNOVEMBRO – 2015

ANALISE GEOTECNICA DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM SOLOS MOLES

ADELIO MARIANO RIZZATO - RA: 1082224

CARLAY JOSÉ FAGUNDES JUNIOR – RA: 5025595

RODRIGO ALVES CARDOSO – RA: 1092532

WALDOMIRO JOSÉ DA COSTA FILHO – RA: 1081707

MARINGÁ, PARANÁSETEMBRO – 2015

SUMÁRIO

1.0 – INTRODUÇÃO ............................................................................. 04

2.0 – MATERIAIS E MÉTODOS......................................................... 05

2.1 – LOCALIZAÇÃO DA AREA OBJETO DE ESTUDO ........................... 05

2.2 – CARACTERISTICAS DA OBRA .......................................................... 07

3.0 – RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................. 08

3.1 – GEOLOGIA DA AREA OBJETO DE ESTUDOS .............................. 08

3.2 – INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA ....................................................... 08

3.3 – DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO ............................................ 11

3.4 – DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS.... 11

3.5 - DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS COM BASE NA

SONDAGEM SP-1.................................................................................... 15

4.0 – CONCLUSÕES........................................................................ 19

5.0 – REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.......................................... 20

1 - INTRODUÇÃO

Fundações são elementos estruturais, cuja função é

transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia (apud Azevedo

Escola Politécnica). Portanto, a elaboração de projetos geotécnicos de

fundações exige um conhecimento adequado do solo de fundação, já que o

mesmo irá determinar, com base nas investigações geotécnicas, qual o tipo

mais adequado de fundação para a construção, independente do seu porte.

Para se obter este conhecimento é necessário que se faça, através das

investigações geotécnicas, a identificação e a classificação das diversas

camadas que compõem o solo de fundação, assim como a avaliação das suas

propriedades geotécnicas.

Portanto, para elaborar o estudo geotécnico de fundações

do Edifício, objeto de estudo, avaliou-se no presente trabalho, as cargas

transmitidas pelo mesmo. Determinou-se ainda, a estratigrafia e as

propriedades geotécnicas do solo de fundação, através de investigações por

sondagem à percussão e rotativa, bem como as características estruturais e

executivas dos elementos de fundação profunda. Com base nestas

informações, definiu-se o tipo de fundação técnica indicada para o mesmo.

2 - MATERIAIS E MÉTODOS

Para atingir o objetivo deste trabalho foi feita a

revisão bibliográfica sobre os métodos de investigação, com ênfase nos

métodos diretos (sondagem a percussão e rotativa). Em seguida levantaram-se

os dados existentes sobre o Edifício Comercial (projeto estrutural) e sobre as

áreas destinadas a implantação do mesmo (investigações geotécnicas). Com

base nestas informações, determinou-se o perfil estratigráfico estimado do solo

de fundação e definiu-se os tipo de fundação mais indicado para o presente

caso. Na sequência iniciou-se a determinação da capacidade de carga dos

elementos de fundação, por meio da aplicação do método de Aoki & Velloso e

Décourt-Quaresma optando pelo menor entre os dois.

2.1 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA OBJETO DE ESTUDO

A área objeto de estudo do presente trabalho está localizado nas coordenadas

geográficas, 27º35’58.91 Sul e 48º33’21.40 Oeste, Parque Francisco Dias

Velho, no Aterro da Baia Sul, no município de Florianópolis, Estado de Santa

Catarina.

Figura 1 – Localização da área objeto de estudo.

Fonte: Companhia Catarinense de Águas e Saneamento – Casan

2.2 - CARACTERÍSTICAS DA OBRA

Este estudo consiste em elaborar o projeto geotécnico de

fundação para um Edifício Comercial, composto por pavimentos com salas

comerciais, pavimentos com garagem e pavimento térreo composto por salas

comerciais.

Os intervalos de cargas servem para uniformizar e otimizar

o dimensionamento das fundações. No presente trabalho adotou-se 3 (tres)

intervalos de carga, cuja distribuição encontra-se na Tabela abaixo:

Pilares Variação Carga Pilares

(KN)

Intervalo de Carga (KN)

Centrais 2.440,00 a 2.750,00 2.750,00

Intermediários 1.670,00 a 1.830,00 1.910,00

Extremidades 580,00 a 640,00 780,00

3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 - GEOLOGIA DA ÁREA OBJETO DE ESTUDO

A área do Aterro da Baia Sul encontra-se situada numa

região de ocorrência de depósitos marinhos praiais, constituído por camadas

de argila mole e areia, assentados sobre o maciço rochoso de Granito Ilha.

Esta rocha pertence ao grupo dos granitos alcalinos, classificado como um

Biotita-monzogranito a Granito, com predomínio de feldspatos potássicos e

plagioclásios sódicos sobre o quartizo, cor cinza clara, com textura granular

hipidiomórfica, fanerítica grossa (granulometria grossa) e localmente

porfirítica.

3.2 - INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA

A empresa responsável pelas investigações geotécnicas do

solo em estudo foi a Geodésia – Estudos, Projetos e Assessoria Ltda., a qual

realizou no local 03 (três) furos de sondagem mista (SM-01, SM-02 e SM-

03), isto é, a percussão com medidas de resistência a penetração (NSPT) e

rotativa com amostragem de testemunhos de rocha. De posse destas

informações elaborou-se o perfil estratigráfico estimado do solo de

fundação. As Figuras 2 e 3 apresentam o croqui de localização dos furos de

sondagem e o perfil estratigráfico estimado, respectivamente.

Figura 2 – Croqui de locação dos furos de sondagens.

Figura 3 – Perfil estratigráfico estimado do solo objeto de estudo

O perfil estratigráfico estimado adotado no

dimensionamento, Figura 4, apresenta a classificação do solo e o NSPT, ao

longo da profundidade. A estratigrafia do solo de fundação é composta por uma

camada de aterro (silte arenoso e areia), que se encontra assentada sobre um

depósito marinho praial (argila orgânica), o qual apoia-se sobre uma camada

de solo residual de granito (Silte arenoso intercalado com areia e solo de

alteração) e abaixo desta o maciço rochoso de granito. Há de se ressaltar a

presença de uma camada de transição (argila siltosa) originada da

contaminação da camada de solo residual pela argila orgânica, que encontra-

se em processo de consolidação. Sabe-se, que a camada de argila orgânica

encontra-se em processo de adensamento.

3.3 - DEFINIÇÃO DO TIPO DE FUNDAÇÃO

Devido as cargas elevadas e a presença de espessas

camadas de solos moles, oscilando entre 7m e 18m, aproximadamente,

descartou-se o uso de fundações rasas. Logo, para o presente caso, a adoção

de fundações profundas é a solução adequada. Dentre as fundações profundas

analisadas optou-se por tipos que permitam ultrapassar a camada de areia

muito compacta, detectada no furo SM-02, permitindo o apoio das mesmas em

camadas de alta resistência (silte arenoso, muito compacto, solo de alteração

de rocha e granito) e que não estejam sujeitas a recalques. Em função disto

optou-se por avaliar tecnicamente a utilização de e estacas raiz com Ø 50

cm.

3.4 - DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS

Pelo perfil estratigráfico estimado do solo de fundação,

Figura 4, calculou-se a capacidade de carga das estaca raiz, diâmetro Ø 50

cm, através do método de dimensionamento de Aoki & Veloso (1975), e de

Décourt-Quaresma descritos abaixo.

Método de Décourt-Quaresma

Rapidamente neste método a capacidade de carga de uma

estaca (Carga de Ruptura – chamaremos de “Qu”) será obtida pela simples

fórmula abaixo:

qp é a tensão de ruptura de ponta;

Ap é a área da ponta da estaca;

qs é o valor do atrito lateral unitário;

As é a área lateral da estaca;

α é um parâmetro de ajuste para estacas não cravadas;

β é outro parâmetro de ajuste para estacas não cravadas.

O princípio é intuitivo, o solo irá atuar na lateral e na ponta da

estaca para impedir que ela “afunde”. Esse limite entre a força máxima aplicada

na estaca e o início do deslocamento do solo (ruptura) define a capacidade de

carga da estaca.

A tensão de ruptura de ponta possui a seguinte equação:

Onde:

K é um coeficiente tabelado em função do tipo de solo;

Tipo de solo K (KN/m2)

Argila 120

Silte argiloso 200

Silte arenoso 250

Areia 400

N é o Nstp, número STP ou ainda, o número de golpes necessários para

equipamento da sondagem penetrar 30 cm no solo. Esse número você obtém

no resultado da sondagem à percussão executada no terreno;

O atrito lateral unitário é calculado, sem dificuldades, pela fórmula:

Parâmetos α e β são sugeridos pelas tabelas a seguir:

Parâmetro “α“

(Décourt, 1996)Argilas

Solos intermediários Areias

Cravada 1,00 1,00 1,00

Escavada em geral 0,85 0,60 0,50

Escavada com lama bentonítica 0,85 0,60 0,50

Hélice contínua 0,30 0,30 0,30

Raiz 0,85 0,60 0,50

Injetadas (alta pressão) 1,00 1,00 1,00

 

Parâmetro “β“

 (Décourt, 1996)Argilas

Solos intermediários Areias

Cravada 1,00 1,00 1,00

Escavada em geral 0,80 0,65 0,50

Escavada com lama bentonítica 0,90 0,75 0,60

Hélice contínua 1,00 1,00 1,00

Raiz 1,50 1,50 1,50

Injetadas (alta pressão) 3,00 3,00 3,00

Método de Aoki-Velloso         

Utilizando também o proposto por Aoki-Velloso, a capacidade de carga de uma

estaca (Carga de Ruptura – “Qu”) será obtida pela soma da Carga de Ponta

(“Qp”) com a Carga do Atrito Lateral (“Qa”), assim como na equação abaixo:

A carga resistida pela ponta (Qp) segue a equação abaixo:

Onde:

K é um coeficiente tabelado em função do tipo de solo, mas possui

valores diferentes do Método de Décourt-Quaresma – cuidado;

N é o Nstp da sondagem;

F1 é um parâmetro tabelado em função do tipo de estaca. Foi calculado

pelos engenheiros pesquisadores do método através de inúmeras

correlações e testes de carga durante as pesquisas realizadas;

Ap é a área da ponta da estaca. Se for uma estaca cilíndrica maciça, por

exemplo, é a velha fórmula “pi vezes o raio ao quadrado”.

A carga máxima suportada pelo atrito lateral é calculada pela fórmula a seguir:

Onde:

Qa é o valor da carga do atrito lateral;

ɑ também é um coeficiente que varia em função do tipo de solo;

K e N são os mesmos da fórmula do Qp;

F2 também é um parâmetro tabelado em função do tipo de estaca.

Tipo de solo K (KN/m2) α (%)

Areia 1.000 1,4%

Areia siltosa 800 2,0%

Areia silto-argilosa 700 2,4%

Areia argilosa 600 3,0%

Areia argilo-siltosa 500 2,8%

Silte 400 3,0%

Silte arenoso 550 2,2%

Silte areno-argiloso 450 2,8%

Silte argiloso 230 3,4%

Silte argilo-arenoso 250 3,0%

Argila 200 6,0%

Argila arenosa 350 2,4%

Argila areno-siltosa 300 2,8%

Argila siltosa 220 4,0%

Argila silto-arenosa 330 3,0%

 

F1 F2

Tipo de Estaca

Franki – fuste apiloado 2,3 3,0

Franki – fuste vibrado 2,3 3,2

Metálica 1,8 3,5

Pré-moldada cravada 2,5 3,5

Pré-moldada prensada 1,2 2,3

Escavada pequeno diâmetro 3,0 6,0

Escavada grande diâmetro 3,5 7,0

Escavada com lama bentonítica 3,5 4,5

Raiz 2,2 2,4

Strauss 4,2 3,9

Hélice contínua 3,0 3,8

3.4.1 - DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS BASE

NA SONDAGEM - SP1

A análise da planilha demonstra que a partir dos 22 m, as

estacas estarão fora da camada de solo compressível e com capacidade de

carga admissível, crescente com a profundidade. Portanto, para se aproveitar

ao máximo da capacidade de carga do solo e estrutural das estacas, adotou-se

os critérios abaixo:

Prof. Qadm Maior Solicitação

Estaca Raiz (D=50) 32 m 2.805 KN 2.750 KN ATENDIDO

4 - CONCLUSÕES

Através do presente estudo sugerimos a execução das fundações profundas do

tipo estacas Raiz abaixo da camada de solo compressível, numa profundidade

mínima de 33 metros, com intuito de evitar recalque nas fundações e de

aproveitar ao máximo a capacidade de carga do solo de fundação, bem como a

capacidade estrutural das estacas.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. Projeto e execução de fundações: NBR 6122. Rio de Janeiro, 1996.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Sondagens de simples reconhecimento com SPT: NBR 6484. Rio de Janeiro, 2001.

ALONSO, URBANO RODRIGUES, Dimensionamento de fundações, São Paulo1989.

CINTRA, JOSÉ CARLOS A., AOKI, NELSON, Fundações por Estacas, projetos geotécnicos, São Paulo: Oficina de Textos. 2010, 96 p.

VELLOSO, ALENCAR DIRCEU; LOPES, FRANCISCO DE RESENDE, Fundações, oficina de textos, vol 1, São Paulo, 2004.

ZANCHI, EMANUELA CARDOSO; Dimensionamento Geotécnico de Fundações, Estudo de Caso, Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC 2007, pdf.