TRABALHO FUNDAÇÃO RASA (4)
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5/27/2018 TRABALHO FUNDA O RASA (4)
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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MARCOS ROBERTO SOUZA
VANESSA SANTANA DELFINO
DIMENSIONAMENTO DE FUNDAO RASA COM SAPATA
E FUNDAO PROFUNDA COM ESTACA CRAVADA
PR-MOLDADA DE CONCRETO
CRICIUMA, JUNHO DE 2013.
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MARCOS ROBERTO SOUZA
VANESSA SANTANA DELFINO
DIMENSIONAMENTO DE FUNDAO RASA COM SAPATA
E FUNDAO PROFUNDA COM ESTACA CRAVADA
PR-MOLDADA DE CONCRETO
Trabalho sobre Fundaes rasa e profunda,apresentado ao Professor Adailton Antniodos Santos na disciplina de Fundaes eObras do Curso de Engenharia Civil daUniversidade do Extremo Sul Catarinense,UNESC.
CRICIUMA, JUNHO DE 2013.
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SUMRIO
1 INTRODUO ......................................................................................................... 6
1.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................... 6
2 FUNDAMENTAO TERICA ................................................................................ 7
2.1 INVESTIGAO GEOTCNICA (SPT)................................................................. 7
2.2 CLASSIFICAO DAS FUNDAES .................................................................. 8
2.2.1 Tipos de fundaes rasas............................................................................... 9
2.2.1.1 Tipos de ruptura do solo de fundao ........................................................... 11
2.2.1.2 Dimensionamentos de fundaes rasas (Mtodo de Terzaghi - 1943) ......... 12
2.2.3 Tipos de fundaes profundas (Pr-moldada)............................................ 14
2.2.3.1 Estacas Pr-moldadas Metlicas .................................................................. 15
2.2.3.2 Estacas Pr-moldadas de Concreto .............................................................. 16
2.2.4 Dimensionamentos de fundaes profundas (Mtodo de Aoki e Veloso)17
3 METODOLOGIA ..................................................................................................... 20
3.1PROJETO GEOTCNICO DE FUNDAES ..................................................... 20
3.1.1 Localizao da obra....................................................................................... 203.1.2 Investigaes geotcnicas............................................................................ 20
3.1.3 Definio do perfil estratigrfico estimado.................................................. 21
3.1.4 Definio do tipo de fundao...................................................................... 22
3.2 DIMENSIONAMENTO ......................................................................................... 22
3.2.1 Definio dos intervalos de carga................................................................ 22
3.2.2 Dimensionamento da fundao rasa tipo sapata........................................ 25
3.2.3 Dimensionamento de fundao profunda com estaca cravada pr-moldada de concreto .............................................................................................. 29
4 CONCLUSO ......................................................................................................... 32
REFERNCIAS ......................................................................................................... 33
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Fatores de capacidade de carga - Ruptura Geral e Ruptura Local. ......... 13
Tabela 2 - Fatores de capacidade de carga por forma. ............................................. 14
Tabela 3 - Valores dos fatores F1 e F2 em funo dos diferentes tipor de estaca. ... 18
Tabela 4 - Valores dos coeficientes K e ................................................................. 19
Tabela 5 - Determinao dos pilares nas faixas SP .................................................. 23
Tabela 6 - Determinao dos intervalos de carga. .................................................... 24
Tabela 7 - Peso especfico de solos arenosos .......................................................... 26
Tabela 8 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 1. .............. 28
Tabela 9 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 2. .............. 28
Tabela 10 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 3. ............ 29
Tabela 11 - Quantitativo estacas pr-moldadas de concreto. ................................... 31
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema de fundao rasa ........................................................................ 8
Figura 2 - Esquema de fundao profunda ................................................................. 9
Figura 3 - Fundao rasa do tipo bloco. ...................................................................... 9
Figura 4 - Fundao rasa do tipo radier. ................................................................... 10
Figura 5 - Fundao rasa tipo sapata isolada ........................................................... 11
Figura 6 - Esquema de cravao. ............................................................................. 15
Figura 7 - Estaca pr-moldada Metlica. ................................................................... 16
Figura 8 - Estaca pr-Moldada de Concreto.............................................................. 17
Figura 9 - Localizao da obra .................................................................................. 20
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ANEXOS
Anexo ABoletim de Sondagem .............................................................................. 34
Anexo BPlanta de Cargas ..................................................................................... 38
Anexo CPerfil Estratigrfico. .................................................................................. 39
Anexo DPlanilhas de clculo para fundaes profundas ...................................... 40
Anexo EPlanta de Fundao Rasa ....................................................................... 42
Anexo FPlanta de Fundao Profunda. ................................................................ 43
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1 INTRODUO
Fundao o elemento estrutural que tem por finalidade transmitir as
cargas de uma edificao para uma camada resistente do solo. Existem vrios tipos
de fundaes e a escolha do tipo mais adequado d-se em funo das cargas da
edificao e da profundidade da camada resistente do solo (RODRIGUES, 2008, p.
35).
As fundaes podem ser classificadas como fundaes rasas e
profundas. As fundaes rasas podem ser do tipo baldrames, radier e sapatas,
segundo Terzaghi (1943) as sapatas podem ser corrida, quadrada, circular,
retangular, mas sabe-se que podem ser projetadas e executadas em outras formas
geomtricas como triangulares ou pentagonais, por exemplo. J as fundaes
profundas so as do tipo estacas com perfurao maior que 5 metros de
profundidade, podem ser as estacas escavadas moldadas in loco ou estacas
cravadas pr-moldadas de concreto ou ao.
Por imposio da disciplina fica este trabalho limitado fundao rasa
quadrada e fundao profunda do tipo cravada pr-moldada de concreto.
1.1 OBJETIVO GERAL
Dimensionar para a planta de cargas (Anexo B) a fundao rasa do tipo
sapata quadrada pelo Mtodo de Terzaghi (1943), e a fundao profunda com
estacas pr-moldadas de concreto pelo Mtodo de Aoki e Velloso (1975), e analisarqual das fundaes ser mais apropriada para o perfil de solo estudado.
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2 FUNDAMENTAO TERICA
2.1 INVESTIGAO GEOTCNICA (SPT)
O SPT (Standard Penetration Test) um mtodo de investigao dos
solos em que o terreno perfurado atravs do golpeamento do fundo do furo com
peas de ao cortantes. O processo de circulao de gua facilita o corte e traz at
a superfcie o material desagregado.
O ensaio consiste em cravar no terreno um amostrador com dimenses e
energia de cravao normalizadas (pilo com 65 kg de massa e altura de queda de
750 mm). O ensaio realizado em trs fases com penetraes de 15 cm,
respectivamente. Devido perturbao do terreno remexido desprezam-se os
resultados obtidos na primeira fase. O nmero de pancadas necessrias para atingir
a penetrao de 30 cm (segunda e terceira fase) define o valor de N (SPT). Se aps
50 golpes, a penetrao no atingir os 30 cm, ou se a penetrao for inferior a 5 cm
aps 10 golpes termina-se o ensaio medindo a penetrao obtida.
O ensaio utilizado principalmente para a determinao das propriedadesmecnicas dos solos. Trata-se de um ensaio expedito e pouco dispendioso e, por
isso, talvez o ensaio mais utilizado na prtica para o reconhecimento das
condies do terreno.
Tendo-se executado as sondagens corretamente, as informaes so
condensadas e apresentadas em um relatrio escrito e outro grfico, que dever
conter as seguintes informaes referentes ao subsolo estudado: locao dos furos
de sondagem, determinao dos tipos de solo at a profundidade de interesse doprojeto; determinao das condies de compacidade, consistncia e capacidade de
carga de cada tipo de solo; determinao da espessura das camadas e avaliao da
orientao dos planos que as separam; informao do nvel do lenol fretico.
Estes dados obtidos atravs de sondagem retratam as caractersticas e
propriedades do subsolo e, depois de avaliadas e minuciosamente estudadas,
servem de base tcnica para a escolha do tipo de fundao da edificao que
melhor se adapte ao terreno.
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2.2 CLASSIFICAO DAS FUNDAES
Segundo Rodrigues (2008, p. 37) as fundaes so classificadas com a
profundidade do solo resistente, onde est implantada a sua base, podem ser do
tipo:
Fundaes rasas (diretas): quando a profundidade do solo de apoio onde
a fundao est implantada no exceda a duas vezes a sua menor dimenso ou se
encontre a menos de 3 metros de profundidade;
Fundaes profundas (indiretas) so aquelas cujas bases esto
implantadas a mais de duas vezes a sua menor dimenso, e a mais de 5 metros de
profundidade.
A fundao rasa ou direta caracterizada pelo fato da distribuio de
carga do pilar para o solo ocorrer pela base do elemento de fundao, sendo que, a
carga aproximadamente pontual que ocorre no pilar, transformada em carga
distribuda, num valor tal, que o solo seja capaz de suport-la. Outra caracterstica
da fundao direta a necessidade da abertura da cava de fundao para a
construo do elemento de fundao no fundo da cava, como mostra a Figura 1.
Figura 1 - Esquema de fundao rasa
Fonte: Rodrigues (2008, p.38)
A fundao profunda possui grande comprimento em relao a sua base,
apresenta capacidade de suporte de carga de ponta e tambm capacidade de carga
devido ao atrito lateral do corpo do elemento de fundao com o solo. A fundao
profunda dispensa abertura da cava de fundao, sendo executada por meio de
trados ou por cravao, como mostra a Figura 2.
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Figura 2 - Esquema de fundao profunda
Fonte: Rodrigues (2008, p.38)
2.2.1 Tipos de fundaes rasas
So elementos de fundao em que a carga transmitida ao terreno,
predominantemente pelas presses distribudas sob a base da fundao, e em que
a profundidade de assentamento em relao ao terreno adjacente inferior a duas
vezes a menor dimenso da fundao (B).
Incluem-se neste tipo de fundao as sapatas isoladas, associadas e
corridas; os blocos e os radiers. O enfoque do presente trabalho ser para
fundaes rasas com sapatas isoladas.
Bloco: elemento de fundao de concreto simples que distribui a carga
do pilar para o solo considerando uma rea maior, dimensionado de maneira que
as tenses de trao nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto sem
necessidade de armadura (Figura 3).
Figura 3Fundao rasa do tipo bloco.
Fonte: www.multisolos.com.br
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Radier: elemento de fundao que recebe a carga de todos os pilares da
obra, funcionando como uma laje, como mostra Figura 4.
Figura 4Fundao rasa do tipo radier.
Fonte: www.multisolos.com.br
Sapata: elemento de fundao superficial de concreto armado que
distribui a carga do pilar para o solo por meio de uma maior rea, dimensionada de
forma que as tenses de trao sejam resistidas por armadura, por esse motivo as
sapatas tm menor altura que os blocos.
As sapatas so classificadas quanto a sua forma:
Sapata Isolada(Figura 3): transmitem aes de um nico pilar centrado,
com seo no alongada. o mais usual, podendo apresentar bases
quadradas, retangulares e circulares, com a altura constante ou variando
linearmente entre as faces do pilar extremidade da base.
Sapata Associada: transmitem as aes de dois ou mais pilares
adjacentes. So utilizadas quando no possvel a utilizao de
sapatasisoladas para cada pilar, por estarem muito prximas entre si, o
que provocaria a sobreposio de suas bases ou do bulbo de tenses. Sapata Corrida: so empregadas para receber as aes verticais
deparedes, muros ou elementos alongados que transmitem carregamento
uniformemente distribudo em uma direo.
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Figura 5Fundao rasa tipo sapata isolada
Fonte: www.multisolos.com.br
2.2.1.1 Tipos de ruptura do solo de fundao
Ao se aplicar uma carga sobre uma fundao, pode-se provocar trs tipos
de ruptura no solo, ruptura geral; ruptura local; ruptura por puncionamento.
Ruptura Geral
Na ruptura geral, ocorre a formao de uma cunha, que tem movimento
vertical para baixo, e que empurra lateralmente duas outras cunhas, que tendem a
levantar o solo adjacente fundao. A ruptura geral ocorre na maioria das
fundaes em solos pouco compressveis de resistncia finita e para certas
dimenses de sapatas. Este tipo de ruptura ocorre nos solos argilosos rijos a duros e
arenosos compactos a muito compactos.
Ruptura local
Neste tipo de ruptura, forma-se uma cunha no solo, mas a superfcie dedeslizamento no bem definida, a menos que o recalque atinja um valor igual
metade da largura da fundao. A ruptura local ocorre em solos mais deformveis,
como areias fofos e argilas mdias e moles.
Ruptura por puncionamento
Quando ocorre este tipo de ruptura nota-se um movimento vertical dafundao, e a ruptura s verificada medindo-se os recalques da fundao. A
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ruptura por puncionamento ocorre em solos muito compressveis, em fundaes
profundas ou em radiers.
2.2.1.2 Dimensionamentos de fundaes rasas (Mtodo de Terzaghi - 1943)
Terzaghi em 1943 apresentou uma metodologia para o clculo da
capacidade de carga de fundaes superficiais. A frmula terica proposta por
Terzaghi, o somatrio de trs parcelas, a primeira referente coeso, a segunda
referente ao solo de embutimento (sobrecarga) e a ltima referente base da
fundao.
A equao geral para determinao da capacidade de carga de um solo
de fundao, pelo mtodo de Terzaghi :
r = c . Nc + .D. Nq + . . B . N (Equao 1)
Onde:
c = coeso do solo;= peso especfico do solo onde se apia a fundao;
B = largura da sapata ;
D = profundidade;
Nc, Ne Nq so os fatores de carga (funes de ngulo de atrito interno
), conforme Tabela 1.
Desta forma a primeira parcela da frmula de Terzaghi, est relacionada coeso do solo que se encontra abaixo da cota de assentamento da fundao. A
segunda parcela que referente ao solo de embutimento, utiliza-se os dados da ou
das camadas superiores base da fundao, como o prprio nome j diz essa
parcela correspondente massa que se encontra em cima da base da fundao, e
para a ltima parcela referente base calculada atravs de dados do solo ou dos
solos abaixo da base da fundao que estejam dentro do bulbo de tenses de
0,10, ou seja, de duas vezes a menor dimenso da fundao.
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Tabela 1 - Fatores de capacidade de carga - Ruptura Geral e Ruptura Local.
RUPTURA GERAL RUPTURA LOCAL
Nc N N Nc Nq N
0 5,7 1,0 0,0 5,7 1,0 0,0
5 7,3 1,6 0,5 6,7 1,4 0,2
10 9,6 2,7 1,2 8,0 1,9 0,5
15 12,9 4,4 2,5 9,7 2,7 0,9
20 17,7 7,4 5,0 11,8 3,9 1,7
25 25,1 12,7 9,7 14,8 5,6 3,2
30 37,2 22,5 19,7 19,0 8,3 5,7
34 52,6 36,5 35,0 23,7 11,7 9,035 57,8 41,4 42,4 25,2 12,6 10,1
40 95,7 81,3 100,4 34,9 20,5 18,8
Fonte: Terzaghi (1943).
Terzaghi desenvolveu seu mtodo pressupondo que o solo de fundao
incompressvel que apresenta o tipo de ruptura geral. Para poder analisar solos
compressveis, Terzaghi props o uso da mesma equao geral com os parmetros
c e reduzidos da seguinte forma:
c = 2/3 . c
= arctg (2/3. Tg )
r= c . Nc + . D . Nq + . . B . N
Para superar os tratamentos matemticos relativamente complexos
destas novas formulaes Terzaghi estabeleceu os fatores de forma, como
demonstra Tabela 2. Estes fatores Sc, Sq e S devem multiplicar cada termo da
equao geral:
r = c. Nc.Sc + .D. Nq.Sq + . . B . N .S
r= c. Nc. Sc + . D .Nq. Sq + .. B .N .S
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Tabela 2 - Fatores de capacidade de carga por forma.
Forma da FundaoFatores de Forma
Sc Sq S
Corrida 1,0 1,0 1,0
Quadrada 1,3 1,0 0,8
Circular 1,3 1,0 0,6
Retangular 1,1 1,0 0,9
Fonte: Terzaghi (1943).
2.2.3 Tipos de fundaes profundas (Pr-moldada)
As estacas pr-moldadas so a opo mais indicada para terrenos com a
presena de gua e com possibilidade de desmoronamento. Sua capacidade de
carga dada pelo atrito lateral gerado pelo esforo de cravao e pela resistncia
de ponta, quando esta alcana solo compacto ou duro.
Neste grupo denominado Estacas de Deslocamento, a estaca cravada
no solo pela fora do impacto de um martelo (peso) em queda-livre e podem ser
verticais ou inclinadas. Os procedimentos de execuo para estacas metlicas ou
pr-moldadas so basicamente os mesmos. Colocao da estaca na posio de
cravao. Cravao da estaca com martelo em queda livre, tendo o cuidado de
manter a verticalidade e o prumo da estaca (estacas verticais).
A emenda dos elementos pode ser feita por luva de encaixe (estaca pr-
moldada submetida apenas compresso) ou por solda (estaca pr-moldada
submetida trao ou estaca metlica). Utiliza-se um prolongamento removveldenominado noiva, quando a cota de arrasamento for abaixo do nvel do terreno.
Corte da cabea das estacas para posterior incorporao ao bloco de fundao. As
estacas pr-moldadas provocam bastante vibrao durante o processo de cravao,
no sendo, recomendvel sua utilizao prxima a prdios vizinhos que j
apresentem problemas construtivos.
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Figura 6 - Esquema de cravao.
Fonte: www.silvageo.com.br
2.2.3.1 Estacas Pr-moldadas Metlicas
Estacas metlicas so constitudas por perfis laminados ou soldados,
simples ou mltiplos, devem resistir corroso pela prpria natureza do ao ou por
tratamento adequado.
Embora relativamente elevado o custo do material das estacas metlicas
quando comparada a outros tipos, a utilizao das mesmas economicamente
vivel em vrios casos, pois, alm de permitir uma cravao fcil e de baixa
vibrao, resiste bem flexo e no tem maiores problemas quanto manipulao,
transporte, emendas ou cortes.
Tambm no caso de existir subsolos que se estendem at as divisas do
terreno, as estacas metlicas podem ser uma soluo vantajosa, pois servem como
elemento de conteno na fase de escavao e como fundao dos pilares junto s
divisas, sem a necessidade de viga de equilbrio, pois podem ser executadas junto
divisa e resistem eventual flexo que estes pilares possam introduzir nelas.
A capacidade de suporte pode variar de 33 a 274t/cm.
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Figura 7Estaca pr-moldada Metlica.
Fonte: www.estacasbrasil.com.br
2.2.3.2 Estacas Pr-moldadas de Concreto
As estacas pr-moldadas de concreto podem ser constitudas de concreto
armado macio ou vazado e se caracterizam por serem cravadas no terreno por
percusso, prensagem ou vibrao e fazem parte do grupo denominado "Estacas de
Deslocamento". Dependendo do tipo de terreno as estacas pr-moldadas podem ser
constitudas por um nico tipo de elemento estrutural ou associao de dois
elementos (concreto e madeira; concreto e metlica; concreto e estaca tipo raiz).
muito utilizada a execuo de estacas pr-moldadas de concreto com
ponta metlica para permitir a cravao em argilas mdias e duras.
Quando temos solo de baixa resistncia apoiado em rocha inclinada, uma
soluo muito aplicada cravar uma estaca pr-moldada de concreto vazada at a
rocha e por dentro da estaca executar uma estaca tipo raiz, engastada na rocha.
[...] nem sempre a caracterstica bsica a ser objetivada aresistncia compresso, ou seja, um concreto que apresenteuma resistncia maior pode apresentar mais problemas que
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outro com resistncia ligeiramente inferior, principalmente nafase de instalao da estaca no subsolo. No caso especificodas estacas pr-fabricadas, mais importante se analisar ascondies ideais do mdulo de elasticidade e resistncia trao do concreto utilizado, do que a resistncia compresso
propriamente dita[...].(GONALVES, BERNARDES, NEVES, 2013).
A capacidade de suporte da estaca pr-moldada de concreto pode variar
de 25 a 230t.
Figura 8 - Estaca pr-Moldada de Concreto.
Fonte: www.jmestaq.com.br
2.2.4 Dimensionamentos de fundaes profundas (Mtodo de Aoki e Veloso)
O mtodo Aoki e Velloso (1975) foi desenvolvido a partir de um estudo
comparativo entre resultados de provas de carga em estacas e de sondagens a
percusso. Com o mtodo possvel usar dados obtidos tanto do ensaio de coneholands (CPT) como o da sondagem a percusso (NSPT).
A capacidade de carga de ruptura do elemento de fundao (QR)
determinada pela equao geral (Aoki e Velloso,1975):
QR= QL+ QP
onde:QR: capacidade de carga de ruptura do elemento de fundao;
QL: carga suportada pelo atrito lateral da estaca com o solo
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QP: carga suportada pela ponta da estaca
Onde:
QP: carga suportada pela ponta da estaca;
K: coeficiente que depende do tipo de solo e que estabelece a correlao
entre o ensaio CPT e SPT;
Np( 50);: NSPT da base da estaca;
AP: rea da base (ponta) da estaca em m;F1: fator que leva em considerao a diferena de comportamento entre a
estaca (prottipo) e o cone (modelo). Seu valor foi determinado por comparao com
resultados de provas de carga, conforme Tabela 3.
Tabela 3 - Valores dos fatores F1 e F2 em funo dos diferentes tipor de estaca.TIPO DE ESTACA F1 F2
Pr-moldada 1,75 3,50Metlica 1,75 3,50
Franki 2,50 5,00
Escavada 3,30 6,60
Fonte: Velloso e Salomani (1978).
QL= [(iki.NmedioLi.U)
F2
Onde:
QL: carga suportada pelo atrito lateral da estaca com o solo;
i: razo de atrito na camada i, conforme Tabela 3.
K: coeficiente que depende do tipo de solo e que estabelece a correlacao
entre o ensaio CPT e SPT, na camada i;
Nmdio ( 50): valor do NSPT mdio na camada i;Li: comprimento da estaca na camada i;
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U: permetro da estaca;
F2: fator que leva em considerao a diferena de comportamento entre a
estaca (prottipo) e o cone (modelo). Seu valor foi determinado por comparao com
resultados de provas de carga, conforme Tabela 4.
Tabela 4 - Valores dos coeficientes K e
SOLO K (kPa) (%)
AREIA
Pura 1000 1,4
Siltosa 800 2.0Silto argilosa 700 2,4
Argilosa 600 3,0Argilosiltosa 500 2,8
SILTE
Puro 400 3,0
Arenoso 550 2,2Areno argiloso 450 2,8
Argiloso 230 3,4Argilo arenoso 250 3,0
ARGILA
Pura 200 6,0Arenosa 350 2,4
Arenosiltosa 300 2,8
Siltosa 220 4,0Silto arenosa 330 3,0Fonte: Joppert (2007).
Todos as formulaes do mtodo e o processo de clculo foram
realizadas atravs do Software Excel(Anexo D), com elaborao de planilhamento
eletrnico.
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3 METODOLOGIA
3.1 PROJETO GEOTCNICO DE FUNDAES
3.1.1 Localizao da obra
De acordo com o boletim de sondagem (Anexo A) a obra se localiza na
Rua Professor Osni Barbato na cidade de Florianpolis, SC. Foi possvel por meio
do Google Mapster acesso virtual no local da obra como mostra a Figura 4.
Figura 9 - Localizao da obra
Fonte: Google Maps (data da imagem: julho 2011).
3.1.2 Investigaes geotcnicas
Os resultados do boletim de sondagem (Anexo-A) apontaram as
diferentes camadas de solo no terreno que foi tomado como base de estudo. Foram
feitos trs furos de sonda SP01, SP02, SP03. Com base nos parmetros obtidos emcada furo se pode obter o perfil estratigrfico do solo de fundao.
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Basicamente esse solo de fundao variou entre camadas iniciais de
areia fofa, camadas intermedirias de argila mole, camadas finais de silte arenoso,
onde foi interrompida a sondagem a percusso.
Os NSPTs variaram de 0 a 45 golpes. E o nvel de gua ficou
aproximadamente um metro de profundidade em cada furo. No anexo A deste
trabalho esto detalhados os boletins de sondagem de cada furo.
3.1.3 Definio do perfil estratigrfico estimado
Com base no boletim de sondagem a percusso (Anexo A) foi possvel
estimar o perfil estratigrfico do solo a ser avaliado. O perfil foi confeccionado com o
auxlio do Software Auto Cad.
Primeiramente reuniram-se os parmetros necessrios para elaborao
do desenho, adotou-se uma referencia de nvel de dez metros, alinhados com o
meio fio da rua, dividiu-se essa referencia de metro em metro e com base nela
traou-se o perfil do terreno, de forma a reproduzir um corte longitudinal ao longo doterreno. Para traar esse perfil foi considerada a cota de cada furo e visualizando o
boletim de sondagem e a profundidade da camada de solo, ou seja, subtraindo-se a
profundidade cota do furo obtinha-se a cota da camada de solo. Da mesma forma
foi obtida a cota do nvel dagua.
Logo aps a diviso por camadas de solo, foram reproduzidos no perfil os
valores de NSPTs referentes a cada camada de solo e a cada furo, conforme o
boletim de sondagem, ou seja, a cada metro de profundidade. Como resultado finalde pode-se obter o detalhamento do solo de fundao, como se fosse um corte
longitudinal realizado no mesmo.
No anexo C pode ser verificado o perfil estratigrfico dos boletins de
sondagem, juntamente com a planta de locao dos furos e a planta de cargas nos
pilares, na escala 1:125.
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3.1.4 Definio do tipo de fundao
Com o estudo do perfil estratigrfico (Anexo C) do terreno, descartou-se
inicialmente a utilizao de fundao rasa, pois de acordo com o Mtodo de
Terzaghi (1943) somente poder ser aplicado se o solo de apoio da fundao tiver
Nspt 5, o que s seria possvel no mnimo a 6 metros de profundidade, o que o
deixaria de ser classificada como fundao superficial. Mas por imposio da
disciplina de Fundaes e Obras de Terra teve-se que adotar o dimensionamento
para fundao rasa com sapata quadrada.
Em seguida cogitou-se a hiptese de se utilizar fundao profunda do tipo
cravada pr-moldada de ao ou de concreto, pois o perfil mostra uma camada de
argila mole a muito mole com espessura variando de 3 a 7 metros, portanto, outro
tipo de fundao profunda que no fosse do tipo cravada provocaria nessa camada
de argila uma desestabilizao do fuste da estaca dificultando a execuo da
fundao. Desta forma por imposio da disciplina utilizou-se a estaca cravada pr-
moldada de concreto circular.
3.2 DIMENSIONAMENTO
3.2.1 Definio dos intervalos de carga
O dimensionamento da fundao rasa com sapatas e da fundao
profunda com estacas cravadas pr-moldadas de concreto teve como premissas a
anlise do boletim de sondagem (Anexo A) para a confeco do perfil estratigrfico
do terreno, e a anlise da planta de cargas da edificao com a locao dos pilares
e suas respectivas cargas atuantes (Anexo B).
Com o auxlio da planta de cargas e com a localizao dos furos de
sondagem foi possvel dividir o terreno em trs faixas que correspondem ao SP 1,
SP 2 e SP 3, com isso identificou-se os pilares correspondentes para cada faixa,
como mostra a Tabela 1.
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Tabela 5 - Determinao dos pilares nas faixas SP
SP PILAR SP PILAR SP PILAR
1 P40 2 E3 3 E1
1 E6 2 E2 3 P4
1 E5 2 P15 3 P3
1 E4 2 P20 3 P6
1 P41 2 P16 3 P1
1 P30 2 P8 3 P5
1 P35 2 P18 3 P2
1 P24 2 P10
1 P34 2 P22
1 P38 2 P23
1 P37 2 P131 P32 2 P11
1 P42 2 P21
1 P46 2 P17
1 P36 2 P9
1 P45 2 P12
1 P44
1 P31
1 P43
Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
Distribudos os pilares nas faixas correspondentes ordenou-se em uma
planilha as cargas atuantes somadas e majoradas (cargas permanentes e cargas
acidentais) listadas em ordem crescente e por SP, como mostra a Tabela 2. Com as
cargas devidamente ordenadas fez-se os intervalos de cargas variando em 5, 10 e
20% do valor da maior carga (185,75 tf). O primeiro intervalo de cargas foi de 5% do
valor de 185,75 tf, ou seja, o intervalo ficou estabelecido em 9,29 tf, para o segundo
intervalo utilizou-se tambm 5% somando-se para a carga mais alta do intervalo 1
9,29 tf, ficando assim o intervalo 2 estabelecido de 9,29 tf 15,87 tf. Para o terceiro
intervalo houve a necessidade de somar 20% da maior carga para poder cobrir
melhor o intervalo das cargas dos pilares, e desta forma estabeleceu-se 10
intervalos de cargas com o acrscimo, em percentagem, mais pertinente para cada
intervalo, como mostra a Tabela 2.
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Tabela 6 - Determinao dos intervalos de carga.
SP PILARQperm. Qacid. Qtotal Qtrab. Qmax
Tf Tf tf tf tf
3 E1 3,47 0,49 3,96 5,54
6,581 P40 4,40 0,04 4,44 6,22
1 E6 4,31 0,39 4,70 6,58
1 E5 6,01 0,98 6,99 9,79
15,04
1 E4 7,43 1,29 8,72 12,21
1 P41 8,91 0,07 8,98 12,57
2 E3 8,05 1,17 9,22 12,91
2 E2 9,31 1,43 10,74 15,04
1 P30 23,12 1,77 24,89 34,85
51,143 P4 25,22 3,71 28,93 40,50
3 P3 27,31 3,86 31,17 43,642 P15 31,33 5,20 36,53 51,14
2 P20 36,67 5,64 42,31 59,23
64,991 P35 38,32 5,81 44,13 61,78
1 P24 40,94 5,48 46,42 64,99
3 P6 44,13 7,82 51,95 72,73
82,66
2 P16 44,34 8,06 52,40 73,36
3 P1 46,71 6,96 53,67 75,14
1 P34 46,91 7,62 54,53 76,34
1 P38 46,63 8,28 54,91 76,87
1 P37 44,52 10,51 55,03 77,04
1 P32 48,99 8,62 57,61 80,65
2 P8 50,66 8,38 59,04 82,66
1 P42 52,00 8,57 60,57 84,80
100,662 P18 55,75 10,86 66,61 93,25
2 P10 62,71 6,08 68,79 96,31
2 P22 65,51 6,39 71,90 100,66
1 P46 65,06 11,44 76,50 107,10
111,5
2 P23 70,71 6,86 77,57 108,60
1 P36 66,98 10,69 77,67 108,74
2 P13 65,62 12,26 77,88 109,03
2 P11 72,15 7,49 79,64 111,50
2 P21 72,42 15,46 87,88 123,03
129,723 P5 76,77 13,64 90,41 126,57
2 P17 75,84 16,82 92,66 129,72
2 P9 82,84 16,20 99,04 138,66
165,473 P2 88,49 14,88 103,37 144,72
2 P12 88,46 18,56 107,02 149,83
1 P45 94,48 23,71 118,19 165,47
1 P44 108,13 18,58 126,71 177,39
185,751 P31 103,62 23,18 126,80 177,52
1 P43 108,41 24,27 132,68 185,75
Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
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Esses intervalos de cargas sero utilizados para o dimensionamento da
fundao rasa e profunda.
3.2.2 Dimensionamento da fundao rasa tipo sapata
Conforme o boletim de sondagem observou-se que o lenol fretico
localiza-se entre 0,80 e 1 metro de profundidade em relao cota da boca do furo
de sondagem, portanto optou-se por apoiar a sapata a uma profundidade de
embutimento de 1 metro, j que o solo estando saturado dificultaria a escavao dasapata.
A fundao rasa ficou ento apoiada sobre um solo com Nspt igual a 2
golpes, portanto tem-se neste caso a ruptura local. O solo de apoio areia argilosa
fofa.
Foi utilizado o Mtodo de Terzaghi (1943) para o clculo da fundao
rasa. Para a estimativa do ngulo de atrito interno da areia (), na condio no
drenada, tem-se duas correlaes empricas com o ndice de resistncia penetrao (Nspt):
Godoy (1983):
Teixeira (1996):
Adota-se o menor dos ngulos de atrito, portanto o adotado .
Encontrado o ngulo de atrito em funo do Nspt de apoio da fundao,
encontraram-se os fatores de capacidade de carga por ruptura local interpolandoentre os ngulos 20 e 25, conforme Tabela 1 do item 2.2.1.2.
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Terzaghi props tambm fatores quanto forma da sapata, como
apresentado na Tabela 2 do item 2.2.1.2, neste trabalho foram adotados os fatores
para sapata quadrada (Quadrada : L = B; Sc = 1,3; Sq = 1,0; S= 0,8)
Utilizando a Tabela 5 tem-se os pesos especficos do solo em funo de
seu estado de umidade e sua compacidade, como segue:
Tabela 7 - Peso especfico de solos arenosos
Desta forma tem-se para areia fofa com Nspt
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Observao: para efeito do clculo do polinmio, na parcela referente ao solo de
embutimento da sapata no foi levado em considerao o nvel do
lenol fretico, pois em dois dos furos de sondagem o nvel dgua est a
aproximadamente 0,80 metros abaixo da cota do furo, e no SP 3 est a
aproximadamente 1 metro, ou seja, na profundidade em que a sapata ficar
apoiada. Portanto estabeleceu-se que para o solo de embutimento seria utilizado
apenas o peso especfico mido com D igual a 1 metro, no considerando a parcelade solo saturada.
Em seguida encontrou-se os tamanhos das sapatas para cada intervalo
de carga dos pilares referente a cada furo de sondagem, conforme Tabela 6, 7 e 8.
Essas tabelas tambm apresentam os bulbos de tenses ( ) e os Nspts mdios
de cada intervalo referente aos bulbos.
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Tabela 8 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 1.
PILAR SPQtrab. Qmax B Bulbo Nspt mdio
Tf tf m M
P40 1 6,22 6,58 1,49 2,982,33E6 1 6,58 6,58 1,49 2,98
E5 1 9,79 15,04 2,18 4,362,60E4 1 12,21 15,04 2,18 4,36
P41 1 12,57 15,04 2,18 4,36
P30 1 34,85 51,14 3,79 7,58 2,38
P35 1 61,78 64,99 4,21 8,424,44
P24 1 64,99 64,99 4,21 8,42
P34 1 76,34 82,66 4,67 9,34
7,70P38 1 76,87 82,66 4,67 9,34
P37 1 77,04 82,66 4,67 9,34P32 1 80,65 82,66 4,67 9,34
P42 1 84,80 100,66 5,09 10,18 12,45
P46 1 107,10 111,5 5,31 10,6212,45
P36 1 108,74 111,5 5,31 10,62
P45 1 165,47 165,47 6,28 12,56 17,62
P44 1 177,39 185,75 6,59 13,18
19,57P31 1 177,52 185,75 6,59 13,18
P43 1 185,75 185,75 6,59 13,18Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
Tabela 9 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 2.
PILAR SPQtrab. Qmax B Bulbo Nspt mdio
tf tf m M
E3 2 12,91 15,04 2,18 4,362,60
E2 2 15,04 15,04 2,18 4,36
P15 2 51,14 51,14 3,79 7,58 2,88
P20 2 59,23 64,99 4,21 8,42 2,67
P16 2 73,36 82,66 4,67 9,34 2,60P8 2 82,66 82,66 4,67 9,34
P18 2 93,25 100,66 5,09 10,182,55P10 2 96,31 100,66 5,09 10,18
P22 2 100,66 100,66 5,09 10,18
P23 2 108,60 111,5 5,31 10,62
2,55P13 2 109,03 111,5 5,31 10,62
P11 2 111,50 111,5 5,31 10,62
P21 2 123,03 129,72 5,67 11,342,50
P17 2 129,72 129,72 5,67 11,34
P9 2 138,66 165,47 6,28 12,56 2,92P12 2 149,83 165,47 6,28 12,56
Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
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Tabela 10 - Tamanho B das sapatas para os intervalos de cargas do SP 3.
PILAR SPQtrab. Qmax B Bulbo Nspt mdio
tf tf m ME1 3 5,54 6,58 1,48 2,96 3,00
P4 3 40,50 51,14 3,79 7,582,00
P3 3 43,64 51,14 3,79 7,58
P6 3 72,73 82,66 4,67 9,3411,20
P1 3 75,14 82,66 4,67 9,34
P5 3 126,57 129,72 5,67 11,34 23,67
P2 3 144,72 165,47 6,28 12,56 23,67
Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
Com os Nspts mdios calculados pde-se observar que o polinmio
inicial pode ser utilizado, pois o Nspt de apoio menor que o Nspt mdio, o que
significa que a resistncia mdia do perfil do solo abaixo da sapata ser maior do
que a resistncia do solo de apoio, suportando assim a carga aplicada.
3.2.3 Dimensionamento de fundao profunda com estaca cravada pr-
moldada de concreto
Para o dimensionamento de fundao profunda foi adotado o Mtodo de
Aoki e Velloso (1975). O tipo fundao profunda a ser utilizada foi estabelecida em
funo dos parmetros geotcnicos do solo. Consultando o perfil estratigrfico
observou-se uma camada espessa de argila muito mole e saturada, o que faz as
estacas do tipo escavadas tornarem-se inviveis em virtude do processo executivo,
optou-se ento por uso de estacas cravadas pr-moldadas, em primeira anlise
essas estacas poderiam ser do tipo metlica ou de concreto, mas por imposio da
disciplina ficou estabelecido que o clculo de fundaes profundas seria para
estacas do tipo cravadas pr-moldadas de concreto.
O clculo para o dimensionamento foi feito em funo dos furos de
sondagem, como tem-se trs furos, para cada furo foi feita uma planilha, a planilha
para o SP 1 encontra-se na Tabela 9, as demais esto no Anexo D.
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As profundidades foram limitadas de metro em metro ou conforme
mudana de tipo de solo, at a profundidade de limite de sondagem. Os valores de
Nspt L so em relao ao fuste da estaca e os valores de Nspt so em relao a
ponta da estaca para cada profundidade estabelecida, e K representa a capacidade
de carga na ruptura para cada tipo de solo encontrado.
Com todos os parmetros do solo e parmetros do tipo de estaca
estabelecidos foi possvel encontrar a carga admissvel (Qadm) do solo mediante
aplicao do fator de segurana que conforme a NBR 6122/ 96 o FS assume valor
de 2,0.
Pela razo de cada intervalo de carga pela carga admissvel conforme
profundidade e tipo de solo, encontrou-se o nmero de estacas mnimos para que o
solo no venha a romper. Da mesma forma, foi possvel encontrar o nmero de
estacas com base em sua capacidade de carga, foram utilizadas estacas cravadas
pr-moldadas de concreto com dimetros de 22 cm e 29 cm, com capacidade de
suporte de carga de 300 KN e 500 KN, respectivamente.
As estacas foram apoiadas em uma profundidade que equivalesse
aproximadamente quantidade de estacas calculadas para o suporte de carga do
solo e para a quantidade de estacas em relao ao suporte da estaca. Como as
estacas cravadas podem gerar esforos horizontais nas estacas vizinhas no
momento da cravao bem como no espraiamento das tenses, teve-se o cuidado
para que a diferena de profundidade entre todas as estacas do terreno tivesse no
mximo 3 metros.
Como no SP3 a profundidade mxima de sondagem de 12,30,
chegando ao impenetrvel, todas as estacas desse furo ficaram apoiadas nessa
profundidade, tendo de uma a quatro estacas por intervalo de carga. Para o SP1 e
SP2 todas as estacas ficaram apoiadas na profundidade entre 13 e 16 metros,
respeitando o limite entre profundidade de apoio de estacas, utilizou-se para SP1 e
SP2 o nmero de estacas entre uma e quatro por intervalo de carga.
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Desta forma obteve-se o quantitativo de estacas cravadas pr-moldadas
de concreto:
Estacas cravadas pr-moldadas de concreto:
Tabela 11 - Quantitativo estacas pr-moldadas de concreto.
Estacas cravadas pr-moldadas de concreto
Dimetro(mm)
Quantidade
22 271,50
29 1222,30
Total 1493,80Fonte: Marcos Roberto, Vanessa Delfino (2013).
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4 CONCLUSO
Na anlise feita para a fundao rasa composta por sapatas calculada
pelo Mtodo de Terzagui, pde-se concluir que a mesma no poder ser aplicada
para o perfil estratigrfico analisado, pois o mtodo recomenda que o solo de apoio
tenha Nspt 5, o que no caso deste perfil s encontra-se Nspt 5 a uma
profundidade de 9 a 13 metros, desta forma no poder ser considerada como
fundao rasa. Outra anlise feita foi aps a determinao das dimenses B e
concluiu-se que a fundao rasa tambm no poder ser aplicada visto que as
mesmas possuem grandes dimenses, inviabilizando a execuo, pois se observou
vrias sobreposies entre as sapatas.
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REFERNCIAS
(________), Tipos de Fundaes: Disponvel em:http://www.multisolos.com.br/fundacoes/fundacoes_inicial.php?id_fun=fundacoes_new&cd_titulo=3&cd_texto=4&mcd_sub_texto=1. Acesso em Maio de 2013.
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(________), Estacas pr-moldada: Disponvel em: http://estacasbrasil.com.br.Acesso em Junho de 2013.
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(________), Estaqueamento e fundaes. Disponvel em:http://www.jmestaq.com.br/. Acesso em Junho de 2013.
Hachich, Waldemar; Falconi, Frederico; Saes, Jos; Frota, Rgis; Carvalho, Celso;NiyamaSussumu. Fundaes: Teoria e Prtica. So Paulo: Editora PiniLtda, 1998.
MECANICA DOS SOLOS 3, Nota de aula: Capacidade De Suporte Das
Fundaes. Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, 2011.
MECANICA DOS SOLOS 3, Nota de aula: Capacidade De Cargas de estacasisoladas. Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, 2011.
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ANEXO A
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