UNIVERSIDADE CURSO DE ENGENHARIA...

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL BRUNA TEIXEIRA DE FREITAS RODRIGO DA SILVA BARBOSA PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO PREDIAL EM ESTACA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CURITIBA 2017
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    29-Jan-2021
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  • UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

    DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL

    CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

    BRUNA TEIXEIRA DE FREITAS

    RODRIGO DA SILVA BARBOSA

    PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO PREDIAL EM ESTACA

    TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

    CURITIBA

    2017

  • BRUNA TEIXEIRA DE FREITAS

    RODRIGO DA SILVA BARBOSA

    PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO PREDIAL EM ESTACA

    Trabalho de Conclusão de Curso de graduação, do

    Curso Superior de Engenharia Civil do

    Departamento Acadêmico de Construção Civil –

    DACOC – da Universidade Tecnológica Federal do

    Paraná – UTFPR, como requisito parcial para

    obtenção do título de Bacharel.

    Orientador: Prof. José Luiz G. Brandi

    CURITIBA

    2017

  • Ministério da Educação

    UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Curitiba – Sede Ecoville

    Departamento Acadêmico de Construção Civil Curso de Engenharia Civil

    FOLHA DE APROVAÇÃO

    PROJETO GEOTÉCNICO DE FUNDAÇÃO PREDIAL EM ESTACA

    Por

    BRUNA TEIXEIRA DE FREITAS RODRIGO DA SILVA BARBOSA

    Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da

    Universidade Tecnológica Federal do Paraná, defendido no primeiro semestre de 2017 e

    aprovado pela seguinte banca de avaliação:

    _______________________________________________ Orientador – José Luiz Gonçalves Brandi, MSc.

    UTFPR

    _______________________________________________ Amanda Dalla Rosa Johann, Dra.

    UTFPR

    _______________________________________________ Prof. Ronaldo Luis dos Santos Izzo, Dr.

    UTFPR

    ________________________________________________ Prof. Amacin Rodrigues Moreira, MSc.

    UTFPR

    OBS.: O documento assinado encontra-se em posse da coordenação do curso.

    UTFPR - Deputado Heitor de Alencar Furtado, 5000 - Curitiba - PR Brasil - CEP 81280-340 [email protected] telefone DACOC +55 (41) 3279-4537 www.utfpr.edu.br

  • RESUMO

    FREITAS, Bruna T. de; BARBOSA, Rodrigo da S. Projeto Geotécnico de Fundação

    Predial em Estaca. 2017. 77 f. Trabalho de conclusão de curso – Bacharelado em

    Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2017.

    O presente trabalho visa executar um projeto geotécnico de fundação predial

    em estacas, a partir da análise de um conjunto mínimo de documentos, tais como

    relatórios de investigação geotécnica, planta de carga e relatórios adicionais. A

    elaboração dos cálculos se deu através dos métodos semi-empíricos

    reconhecidamente confiáveis de Aoki-Velloso e Décourt-Quaresma para a

    determinação da carga de ruptura, ambos os métodos tiveram seus resultados

    confrontados e fez-se a escolha, visando a segurança do dimensionamento, pelo

    método de Aoki-Velloso. Com o modelo adotado, em conjunto com o conhecimento

    teórico e os parâmetros normatizados, realizou-se os cálculos necessários para um

    dimensionamento adequado que resultou na concepção de um projeto geotécnico

    para um solo argilo siltoso.

    Palavras-chave : Projeto geotécnico. Estacas. Aoki-Velloso. Décourt-Quaresma.

  • ABSTRACT

    FREITAS, Bruna T. de; BARBOSA, Rodrigo da S. Geotechnical Design of building

    foundation in stakes. 2017. 77 f. Trabalho de conclusão de curso – Bacharelado em

    Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2017.

    The present study intends to execute a geotechnical project of building foundation in

    stakes from a set of document analysis, such as reports of geotechnical investigation,

    load plan and additional reports. Aoki-Velloso and Décourt-Quaresma are empirical

    methods known to be trusted and were used to calculate the breaking load

    determination. Both methods had had their results faced each other to know the most

    appropriate one to use and the choice was made, for a safety of design, by the

    method of Aoki-Velloso. Associating the adopted model with theoretical knowledge

    and normalized parameters, the necessary calculations were made for an adequate

    dimensioning. However, it resulted in the design of a geotechnical project.

    Keywords: Geotechnical design. Stakes. Aoki-Velloso. Décourt-Quaresma.

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 - Equipamento para ensaio SPT 18

    Figura 2 - Modelo de relatório de SPT 20

    Figura 3 - Modelo de relatório sondagem mista 22

    Figura 4 - Equipamento para ensaio CPTU 24

    Figura 5 - Modelo de relatório CPTU 24

    Figura 6 - Fundações superficial e profunda 26

    Figura 7 - Fundações do tipo superficiais 28

    Figura 8 - Fundações do tipo profundas 31

    Figura 9 - Parcelas de resistência de constituem a capacidade de carga 33

    Figura 10 - Metodologia para elaboração de um projeto geotécnico de fundação 41

    Figura 11 - Esquema do equilíbrio de forças utilizado 45

    Figura 12 - Croqui com a locação dos furos para sondagem do terreno 61

    Figura 13 - Planta de um pilar 70

  • LISTA DE QUADROS

    Quadro 1 - Fatores de correção F1 e F2 atualizados (adaptados de Aoki e Velloso,

    1975) 35

    Quadro 2 - Coeficiente K e razão de atrito ( Aoki e Velloso, 1975) 36α

    Quadro 3 - Coeficiente característico do solo C (Décourt e Quaresma,1978) 38

    Quadro 4 - Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo α

    (Décourt, 1996) 38

    Quadro 5 - Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo β

    (Décourt, 1996) 39

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso 48

    Tabela 2 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Aoki-Velloso para

    cada profundidade 48

    Tabela 3 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso com fator de

    segurança 48

    Tabela 4 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Décourt-Quaresma

    para cada profundidade 49

    Tabela 5 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma 49

    Tabela 6 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma com os fatores

    de segurança 50

    Tabela 7 - Dimensionamento das estacas de fundação 50

    Tabela 8 - Resumo das quantidades de estaca e volume de concreto 73

    Tabela 9 - Resumo do total de armadura em quilos 74

  • LISTA DE SIGLAS

    Nspt Índice de resistência à penetração

    SPT Standard Penetration Test

    RQD Rock Quality Designation

    CPT Cone penetration test

    CPTU Piezocone penetration test

  • LISTA DE SÍMBOLOS

    RL Resistência lateral ou resistência de fuste

    RP Resistência de ponta

    R Resistência total

    U Perímetro do fuste

    rL Resistência lateral fracionada

    ΔL Comprimento de cada fração

    rP Resistência de ponta

    AP Área da seção transversal da ponta ou base da estaca

    qc Resistência de ponta do cone

    f s Atrito lateral unitário da luva

    e Fatores de correção do CPTF 1 F 2

    Coeficiente tabelado em função do soloK

    α Razão de atrito

    N p Resistência a penetração na ponta

    NL Resistência a penetração na lateral

    L Δ ′ Espessura da camada de solo

    C Coeficiente característica do solo

    α′ Fator em função da estaca e do solo

    β Fator em função da estaca e do solo

    P a Carga admissível

    Rmed Valor médio da capacidade de carga

    F S Fator de segurança da carga admissível

  • SUMÁRIO

    1 INTRODUÇÃO 11 1.1 OBJETIVO GERAL 12 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 1.3 JUSTIFICATIVA 13

    2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 14 2.1 ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO GEOTÉCNICO 14 2.1.1 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 15 2.1.2 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA 15 2.1.2.1 INVESTIGAÇÃO PRELIMINAR 15 2.1.2.1.1 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO - SPT 16 2.1.2.2 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR 20 2.1.2.2.1 SONDAGEM TIPO MISTA 21 2.1.2.2.2 ENSAIO DE CONE (CPT) E DE PIEZOCONE (CPTU) 23 2.1.3 ANÁLISE DAS CONSTRUÇÕES VIZINHAS 25 2.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES 26 2.2.1 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS 26 2.2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS 29 2.3 CONCEPÇÃO DO PROJETO DE FUNDAÇÕES 32 2.3.1 DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS 32 2.3.2.1 CAPACIDADE DE CARGA 32 2.3.3 DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL 39

    3 METODOLOGIA 41 3.1 MÉTODO AOKI - VELLOSO 42 3.2 MÉTODO DE DÉCOURT-QUARESMA 43 3.3 DIMENSIONAMENTO DA FUNDAÇÃO 44

    4 RESULTADOS 47

    5 CONCLUSÃO 53

    REFERÊNCIAS 54

    APÊNDICES 56

  • 11

    1 INTRODUÇÃO

    Fundação é o elemento de interação entre a superestrutura e a zona

    adjacente de solo ou rocha. Sua função é receber as cargas permanentes e

    variáveis da edificação e as transferir ao solo, sem sobrecarregar o mesmo

    (CERNICA, 1995).

    No decorrer da história os antigos impérios do Oriente Médio começaram a

    utilizar bloco cerâmico e pedra nas construções. Devido ao grande peso destas

    estruturas, grande parte delas começaram a apresentar patologias resultando em

    demolições ou ruínas, os escombros destas construções eram compactados,

    misturados com terra e utilizados como fundação para a construção de novas

    edificações (HACHICH et al., 1998).

    As primeiras informações da utilização de fundações foram no período

    neolítico, onde inicialmente o homem construiu suas primeiras cabanas.

    Posteriormente, em regiões inundáveis, eram usados pedaços de madeira como

    estacas, criou-se então as palafitas. Possivelmente, neste momento, surgiram as

    primeiras idéias a respeito da resistência dos solos (HACHICH et al., 1998).

    Após séculos de execução a engenharia de fundação foi se aperfeiçoando,

    gerando modelos mais adequados para cada tipo de situação levando em

    consideração fatores como topografia da área de estudo, dados geotécnicos do

    terreno, da estrutura a ser construída e das construções vizinhas.

    Convencionalmente as fundações são separadas em dois grupos, fundações

    superficiais também conhecidas como diretas ou rasas, e fundações profundas

    (HACHICH et al., 1998).

    A ABNT NBR 6122:2010 - Projeto e Execução de Fundações

    (ASSOCIAÇÃO…, 2010) classifica as fundações em dois grupos, as fundações

    rasas que são as sapatas, as sapatas corridas, os blocos e os radiers; e as

    fundações profundas que são as estacas, os tubulões e as fundações tipo caixão.

    Quando se trata do projeto de fundação deve-se levar em consideração um

    conjunto de fatores, que de acordo com Velloso e Lopes (2010), devem ser

    cuidadosamente avaliados pelo projetista.

  • 12

    De acordo com Hachich et al. (1998), dentre esses fatores estão a topografia

    do terreno, que está relacionada com o levantamento topográfico e os dados do

    terreno ou de encostas e taludes que possam afetar o terreno; dados geotécnicos,

    que é o conhecimento do solo através de ensaios e análises que forneçam

    informações a fim de classificar o solo e determinar suas características; histórico

    construtivo da vizinhança, que é um estudo sobre os tipos de fundações e estruturas

    utilizadas nas edificações confrontantes, o desempenho destas fundações, a

    presença de subsolos. No caso de fundações verticais deve-se fazer um

    levantamento da quantidade de pavimentos existentes e da carga exercida sobre

    cada um deles, por fim, analisar os dados referentes a vizinhança em conjunto com

    os dados geotécnicos para se ter uma previsão sobre possíveis consequências

    devido a escavações e vibrações provocadas pela nova obra; levantamento dos

    dados da estrutura a ser construída, onde será relatado a finalidade da estrutura, o

    sistema construtivo e estrutural que será utilizado e as ações as quais está estrutura

    irá submeter a fundação.

    1.1 OBJETIVO GERAL

    Desenvolver o projeto geotécnico de fundação de um edifício predial com

    base no conjunto mínimo de documentos necessários à sua definição.

    1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    Este trabalho tem como objetivos específicos:

    ● Coletar e analisar um conjunto mínimo de documentos;

    ● Determinar alternativas de fundação mais adequadas ao solo em questão;

    ● Analisar o método mais adequado para a execução dos cálculos;

    ● Desenvolver o projeto geotécnico;

  • 13

    1.3 JUSTIFICATIVA

    Antigamente as construções eram realizadas sem bases teóricas, somente

    regras práticas e empíricas adquiridas na experiência, por esse motivo as

    construções antigas são caracterizadas pelo seu superdimensionamento, visto que o

    construtor não sabia fazer os cálculos adequados e precisava se certificar que

    aquela obra se manteria em pé (TELLES, 1984).

    A partir dos acontecimentos ocorridos durante o século XVIII, como a

    revolução industrial, passou-se a exigir profissionais com conhecimentos teóricos

    para realizar obras bem estruturadas e ao mesmo tempo econômicas. Com Isso

    nasceu a engenharia moderna, ou seja, a engenharia baseada em estudos e

    pesquisas.

    Com a introdução da engenharia no Brasil no começo do século XIX

    identificou-se inúmeras catástrofes em obras de engenharia. Esses eventos

    evidenciaram a necessidade de um adequado dimensionamento de projetos de

    fundações, visto que, anteriormente, de acordo com Hachich et al. (1998), as teorias

    de cálculos aplicados aos solos consideravam-no como um material bem definido,

    como exemplo o concreto e o aço. Por esse motivo com este trabalho pretende-se

    obter um material de base para o desenvolvimento adequado de um projeto

    geotécnico de fundações, usando como referência à norma NBR 6122

    (ASSOCIAÇÃO…, 2010), a fim de garantir o seu desempenho adequado.

  • 14

    2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

    Este referencial, tem como finalidade abordar os conceitos necessários para a

    interpretação de dados relevantes e posterior execução de um projeto geotécnico de

    fundação predial, tendo como base a literatura e as normas regulamentadoras

    pertinentes.

    2.1 ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO GEOTÉCNICO

    Para iniciar o desenvolvimento do projeto de fundação é necessário analisar

    alguns critérios técnicos, no qual condicionam a escolha do tipo de estrutura viável.

    (ASSOCIAÇÃO…, 2017).

    Conforme Velloso e Lopes (2010), os requisitos básicos de um projeto de

    fundações são cumprir a verificação dos estados limites últimos e de serviço, no

    qual é abordado na ABNT NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas -

    Procedimento (ASSOCIAÇÃO…, 2003); verificar a segurança apropriada ao

    deslizamento e tombamento; verificar a segurança à flambagem e verificar os níveis

    de vibração apropriada ao uso da construção.

    Todavia, o não atendimento desses critérios, pode-se resultar no colapso do

    solo, em deformações excessivas, no tombamento ou no deslizamento da edificação

    ou até no colapso da estrutura. Por esses motivos, pode destacar a importância de

    um projeto bem estruturado, mas para isso são necessários alguns documentos.

    (VELLOSO; LOPES; 2010).

  • 15

    2.1.1 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO

    O estudo topográfico é uma coletânea de documentos destinados a

    caracterizar o terreno em estudo. Com esse trabalho é possível saber exatamente as

    dimensões do terreno, ter a localização de elementos como árvores, construção

    antiga no terreno e também é possível verificar se há a necessidade de efetuar

    cortes ou aterros no lote, se há taludes e encostas que atingem o terreno e também

    a presença de aterros ou matacões (ASSOCIAÇÃO…, 2017).

    2.1.2 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA

    A inspeção geotécnica, deve ser realizada em campo por profissionais

    qualificados e complementada com estudos mais detalhados, conforme NBR 6122

    (ASSOCIAÇÃO…, 2010).

    O estágio inicial para a execução de uma investigação geotécnica é o

    planejamento das etapas a serem executadas e os objetivos a serem atingidos

    (VELLOSO; LOPES, 2010). As etapas são divididas em investigação preliminar e

    investigações complementares.

    2.1.2.1 INVESTIGAÇÃO PRELIMINAR

    A investigação preliminar tem como finalidade compreender as principais

    características geotécnicas. Comumente, nesta etapa são executadas sondagens a

    percussão, visando a especificação do solo e sua estratigrafia, o posicionamento do

    nível d’água e o índice de resistência à penetração, Nspt, como mencionado na NBR

    6122 (ASSOCIAÇÃO…, 2010).

  • 16

    Independente dos frutos alcançados através da investigação preliminar, é

    indicado a aplicação de investigações adicionais sempre que na fase de execução

    da fundação houver não conformidades entre as condições locais e as fornecidas

    pela investigação preliminar, conforme NBR 6122 (ASSOCIAÇÃO…, 2010).

    2.1.2.1.1 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO - SPT

    O ensaio SPT ( Standard Penetration Test ), também conhecido como

    sondagem a percussão, é o ensaio para determinação das características do solo

    mais executado no âmbito da geologia, tanto no mundo como no Brasil. O SPT é um

    ensaio que de forma acessível propicia a familiarização do solo, a resistência

    ofertada por este e a localização do nível d'água quando encontrada ao longo da

    perfuração (HACHICH et al., 1998).

    Segundo a ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples

    reconhecimento dos solos para fundações de edifícios (ASSOCIAÇÃO…, 1983), o

    número e locação, a qual devem ser efetuadas as sondagens, deve ser satisfatório

    ao tipo de construção e as características geotécnicas, visando atender a prováveis

    variações das camadas de solo.

    A norma estabelece alguns requisitos mínimos para guiar a escolha do

    número de sondagens. Tem como base a área de projeção em planta da edificação

    a ser construída, por exemplo uma planta com uma área igual a 1200 m² necessita

    no mínimo, de um ensaio para cada 200 m². Já uma planta com área entre 1200 m²

    e 2400 m², exige uma sondagem para cada 400 m² que ultrapassem de 1200 m².

    Construções acima de 2400 m² devem ter o número de ensaios decididos de acordo

    com o plano particular da obra. Contudo, todos os casos devem obedecer as

    circunstâncias mínimas, duas sondagens para áreas de projeção em planta de até

    200 m² e três para áreas entre 200 m² e 400 m². Caso não haja a planta da

    edificação há disposição, o número de sondagens deve ser obtida de forma que a

    distância máxima entre os ensaios seja de 100 m, sendo que o número mínimo é

    três.

  • 17

    Sobre a localização das sondagens, a norma NBR 8036 (ASSOCIAÇÃO…,

    1983) cita que essa locação deve ser feita de acordo com o projeto estrutural e/ou

    ser igualmente distribuídas ao longo da área do empreendimento. Visto que, quando

    a quantidade de sondagens for superior a três, elas não devem ser realizadas todas

    em um mesmo alinhamento.

    O ensaio SPT é executado através da cravação de um amostrador. A

    penetração se inicia a partir de uma profundidade igual a 1 m em relação ao nível do

    solo, profundidade esta, escavada com a ajuda de um trado-concha ou cavadeira

    manual. Posteriormente, com o aparelho já posicionado na cota correta, dá-se início

    a cravação, ocasionada pela queda de um peso denominado de martelo, com massa

    de 65 kg a uma altura de 0,75 m, mostrado na Figura 1. Os golpes são concebidos

    até que o amostrador tenha penetrado 0,45 m no solo, conta-se o número de golpes

    necessários para a cravação a cada fração de 15 cm do total de 45 cm (HACHICH et

    al, 1998). O índice Nspt é um parâmetro que representa a quantidade de golpes

    necessários para penetrar os últimos 0,30 m no solo (LUKIANTCHUKI, 2012).

  • 18

    Figura 1 - Equipamento para ensaio SPT

    Fonte: Schnaid (2012).

    Nos procedimentos consecutivos, segundo a ABNT NBR 6484:2001 - Solo -

    sondagem de simples reconhecimento com SPT (ASSOCIAÇÃO…, 2001), a

    perfuração, deve ser intercalada com as operações de ensaio e amostragem,

    utilizando o trado helicoidal até atingir o nível d’água do subsolo. No momento em

    que a perfuração com o trado helicoidal for inferior a 50 milímetros após 10 minutos,

    opta-se pela perfuração por circulação de água, também conhecida como lavagem.

    A lavagem é executada através da injeção de água no solo, pelo conjunto de

    perfuração ligado a uma bomba d’água motorizada. O objetivo desta é retirar o

  • 19

    material escavado através da circulação de água, segundo a NBR 6484

    (ASSOCIAÇÃO…, 2001), este processo aumenta a perfuração em torno de 30 cm

    acompanhada de movimentos alternados do trado coordenados por um operador.

    Os resultados na sondagem são dispostos num relatório (ver Figura 2) com os

    demais dados pertinentes a execução, como designa a NBR 6484

    (ASSOCIAÇÃO…, 2001), em conjunto com a planta do local da obra, constando a

    localização da sondagem e referência de nível bem detalhadas de forma a não ter

    dúvidas quanto a sua posição.

    O relatório de sondagem, apresentado na Figura 2, traz algumas informações

    que para engenharia de fundação é de grande valia, tais como, o valor do Nspt, o

    tipo de solo conforme o aumento da profundidade, o nível d’água, e um gráfico que

    apresenta o Nspt em relação a profundidade.

    Nas demais penetrações quando o trado encontrar dificuldades, ou seja,

    presença de material impenetrável à percussão, é adotado o sistema de sondagem

    mista (VELLOSO; LOPES, 2010).

  • 20

    Figura 2 - Modelo de relatório de SPT

    Fonte: Brandi (2016).

    2.1.2.2 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA COMPLEMENTAR

    Após a realização das sondagens a percussão, em função, das

    particularidades do solo e do projeto, ou ainda, houver questionamentos quanto às

  • 21

    propriedades do material impenetrável à percussão é necessário a execução de

    investigações complementares como mencionado na norma NBR 6122

    (ASSOCIAÇÃO…, 2010).

    2.1.2.2.1 SONDAGEM TIPO MISTA

    Denomina-se sondagem tipo mista, o arranjo entre um equipamento de

    sondagem a percussão - SPT, e um equipamento de sondagem rotativa, sendo este

    último, um tipo de ferramenta tubular denominada barrilete, embutida na

    extremidade da haste penetrante com a função de cortar e retirar amostras de

    material (VELLOSO; LOPES, 2010).

    Segundo Velloso e Lopes (2010), a necessidade de uma sondagem tipo

    mista, se faz precisa, quando durante o processo de sondagem encontra-se um

    material impenetrável, que precisa ser ultrapassado para proceder com o ensaio.

    O relatório de apresentação dos resultados da sondagem mista (vide Figura

    3), contempla a etapa da perfuração pelo método SPT até o momento onde se

    encontra o material impenetrável, em seguida, inicia-se a amostragem referente a

    sondagem rotativa, levando em consideração o percentual de RQD ( Rock Quality

    Designation ) que é um índice de qualificação dos maciços rochosos com variação de

    muito fraca 0% à excelente 100% (DEERE et al., 1967).

  • 22

    Figura 3 - Modelo de relatório sondagem mista

    Fonte: Brandi (2016).

  • 23

    2.1.2.2.2 ENSAIO DE CONE (CPT) E DE PIEZOCONE (CPTU)

    O ensaio CPT ( cone penetration test ) e o ensaio CPTU ( piezocone

    penetration test ), são definidos internacionalmente, como um dos principais

    instrumentos de averiguação geotécnica. A análise do solo através destes métodos

    assim como o SPT, fornece, a estratigrafia dos perfis geológicos, as características

    do solo, e a suposição da capacidade de carga das fundações (SCHNAID, 2012).

    Contemplado pela ABNT NBR 12069/MB 3406 : 1991 - Ensaio de penetração

    de cone in situ (CPT) (ASSOCIAÇÃO…, 1991) o ensaio de penetração de cone, se

    dá basicamente a penetração de uma ponteira submetida a uma velocidade

    estabelecida de (20 +/- 5) mm/s, onde os registros do subsolo, devem ser analisados

    no máximo a cada 20 cm conforme o avanço da ponteira.

    O ensaio de penetração de cone - CPT, compreende a resistência encontrada

    na ponta e a resistência por atrito lateral do conjunto haste-cone - ver Figura 4. O

    ensaio de penetração de piezocone - CPTU - possui um medidor de pressão

    localizado, geralmente, próximo ao cone para averiguação da poro-pressão durante

    o ensaio (VELLOSO; LOPES, 2010). Seus resultados são dispostos em um relatório

    conforme Figura 5.

  • 24

    Figura 4 - Equipamento para ensaio CPTU

    Fonte: Velloso e Lopes (2010).

    Figura 5 - Modelo de relatório CPTU

    Fonte: Brandi (2016).

  • 25

    Conforme a NBR 12069/MB 3406 (ASSOCIAÇÃO…, 1991), o relatório de

    sondagem a percussão, os trabalhos realizados, e as informações coletadas, e

    posteriormente analisadas devem ser descritas de forma clara e sucinta, evitando

    dificuldade na interpretação dos registros.

    2.1.3 ANÁLISE DAS CONSTRUÇÕES VIZINHAS

    A inspeção técnica, é um regime com o propósito de examinar e investigar as

    propriedades físicas, de segurança e ambientais e as condições sócio-econômicas

    dos imóveis adjuntos ao terreno em estudo, sendo estes fatores de suma

    importância para que a futura obra progrida de forma segura e com boa

    receptividade pela comunidade (GOMIDE, 2017).

    a) Apuração técnica das condições físicas: objetiva conhecer as condições

    gerais, e as possíveis anormalidades do terreno e das construções periféricas, tendo

    em vista a integral segurança antes e no decorrer da obra. De acordo com Velloso e

    Lopes (2010), nesta etapa da apuração, deve-se atentar principalmente a existência

    de fundações vizinhas e a carga a qual elas estão submetidas;

    b) Apuração técnica das condições de segurança e ambientais: determina o

    quão preocupante são as anormalidades encontradas, tanto nos imóveis quanto no

    terreno;

    c) Apuração sócio-econômica: deve-se analisar a aceitação da obra pelos

    habitantes da região, assim como, a influência dela sobre as pessoas mais

    desprotegidas como idosos, enfermos e crianças.

    O laudo de inspeção técnica, deve conter informações relevantes as

    apurações, atentando-se às particularidades do terreno e das edificações,

    acompanhadas de ilustrações fotográficas para fácil compreensão (GOMIDE, 2017).

  • 26

    2.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES

    De acordo com Velloso e Lopes (2010), as fundações são distinguidas de

    forma arbitrária pelo preceito de que, os mecanismos de ruptura de base sejam

    perceptíveis na superfície quando em fundações rasas, e nas fundações profundas

    esses mecanismos de ruptura sejam imperceptíveis, já que, estes atingem

    frequentemente duas vezes sua menor dimensão (vide Figura 6).

    Figura 6 - Fundações superficial e profunda

    Fonte: Velloso e Lopes (2010).

    2.2.1 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

    Comumente as fundações superficiais, também conhecidas como rasas ou

    diretas, são classificadas segundo a norma NBR 6122 (ASSOCIAÇÃO…, 2010)

    como elementos de fundação onde as cargas são propagadas sob a base da

    fundação, e a sua profundidade de locação junto ao terreno, é inferior a duas vezes

    a menor dimensão da fundação. Estas estão subdivididas em, (vide Figura 7):

    ● Sapatas: São elementos de concreto armado geralmente de base quadrada,

    retangular ou trapezoidal e que tenham resistência a tração, já que, o aço

    empregado na sua composição possui este fim;

  • 27

    ● Sapata associada: São elementos no qual desabrocha dois ou mais pilares;

    ● Sapatas corridas: Sapata a qual está sujeita a receber as cargas provenientes

    da superestrutura de forma sequencial ao longo de um mesmo alinhamento;

    ● Blocos: Elementos formados apenas por concreto, de forma que os esforços

    de tração sejam resistidos pelo concreto sem a utilização de armadura;

    ● Radier: Elementos que tem por finalidade englobar todos os pilares da

    superestrutura e dividir os esforços.

  • 28

    Figura 7 - Fundações do tipo superficiais

    Fonte: Autoria própria.

  • 29

    2.2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS

    Definido pela NBR 6122 (ASSOCIAÇÃO…, 2010), os elementos profundos

    são aqueles cravadas à uma profundidade superior a duas vezes a sua menor

    dimensão e no mínimo 3 metros de profundidade. Ressalta-se também que os

    esforços neste tipo de fundação podem ser transmitidos pela base, conhecido por

    resistência de ponta, ou através da superfície lateral (resistência de fuste). A

    fundação, neste caso, pode transmitir as cargas ao solo através da combinação

    destas duas. Estas estão distribuídas em, (vide Figura 8):

    ● Estacas: Elemento executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas,

    execução está que pode ser por cravação ou escavação, sem que haja a

    necessidade da descida de pessoas em qualquer etapa da construção, as

    estacas podem ser executadas de madeira, aço, concreto pré moldado,

    concreto moldado in loco ou pelo arranjo dos materiais anteriores. Os

    principais tipos de estaca:

    ○ Pré-moldadas - são caracterizadas por serem cravadas no solo por

    percussão, prensagem ou vibração;

    ○ Moldadas in loco com tubo de revestimento - são caracterizadas pelo

    uso de um tubo metálico que auxilia na sua execução, pode ser do tipo

    Franki, em que é cravado um tubo de ponta fechada e posteriormente

    é feito o alargamento da base; ou do tipo Strauss, em que é escavado

    o solo com o auxílio de uma camisa metálica recuperável.

    ○ Moldadas in loco escavadas mecanicamente - podem ser de hélice

    contínua, que consiste na escavação por meio de um trado helicoidal,

    no qual executa a concretagem ao mesmo tempo que escava o

    terreno. Ou pode ser do tipo estaca raiz, que é executado através de

    uma perfuratriz com a injeção de água, lama bentonítica ou ar

    comprimido.

    ● Tubulão: Elemento em formato cilíndrico e execução por escavação,

    caracterizado por ser fundamental a descida de funcionários na sua

  • 30

    construção, seja para alargamento da base ou na etapa final para limpeza do

    fundo. O tubulão diverge das estacas não pelo processo construtivo mas pela

    necessidade da descida de pessoas.

    ● Caixão: Este tipo de fundação não é mencionado na NBR 6122

    (ASSOCIAÇÃO…, 2010), porém de acordo com Velloso e Lopes (2010), é um

    elemento de concreto com forma prismática, posicionado na superfície do

    terreno e afundado a medida que é feita a escavação ao redor da estrutura.

  • 31

    Figura 8 - Fundações do tipo profundas

    Fonte: Autoria Própria.

  • 32

    2.3 CONCEPÇÃO DO PROJETO DE FUNDAÇÕES

    De acordo com Hachich et al. (1998), existem características da obra que

    podem restringir a escolha de um determinado tipo de fundação, como exemplo um

    solo composto de argila mole e com uma profundidade significativa, esse aspecto

    aponta que a melhor alternativa é uma fundação por estaca.

    Quando se trata de trabalhos em solos terrosos ou rochosos é necessário

    fazer as investigações exigidas, na maioria dos casos é preciso investigar além da

    profundidade de projeto, pois pode existir alguma camada de solo mais fraco abaixo

    de camadas de solos densos (HACHICH et al., 1998).

    Neste trabalho será tratado uma solução por fundação em estaca escavada,

    devido às cargas altas em alguns pilares.

    2.3.1 DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS

    2.3.2.1 CAPACIDADE DE CARGA

    De acordo com Cintra e Aoki (2010), no conhecimento do problema físico da

    capacidade de carga, verifica-se o crescimento de tensões ao longo do fuste da

    estaca e junto à sua base, como ilustrado na Figura 9, este conjunto de cargas são

    decompostas em duas partes:

    Resistência Lateral ou resistência de Fuste ( )RL

    Resistência de Ponta ( )RP

  • 33

    Figura 9 - Parcelas de resistência que constituem a capacidade de carga

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

    Portanto, tem-se o equacionamento matemático seguinte:

    R RR = L + P (1)

    ● RESISTÊNCIA LATERAL

    É a resistência ofertada pelo corpo lateral da estaca quando empurrada para

    baixo, sob ação de uma força agindo de forma contrária ao solo. De acordo com

    Cintra e Aoki (2010), é adotado que as tensões laterais são as primeira a serem

    mobilizadas até o máximo possível.

    Idealizando a estaca fragmentada em frações verticais, onde, em cada fração

    atua um atrito lateral local, de valor variável em função das peculiaridades

    geotécnicas das diferentes camadas do solo. Para obter os valores de resistência de

    cada subdivisão aplica-se o seguinte equacionamento:

    U (r )RL = * ∑n

    i=0L * ΔL (2)

    Onde: é o perímetro do fuste (m);U

    é a resistência lateral fracionada;rL

  • 34

    é o comprimento de cada fração (m).ΔL

    ● RESISTÊNCIA DE PONTA

    É a resistência oferecida pela estaca quando impulsionada para baixo sob a

    ação de uma força contrária ao solo. Segundo Cintra e Aoki (2010), a resistência de

    ponta só será estimulada quando a resistência de fuste houver atingido sua máxima

    solicitação.

    Para determinar a parcela da resistência referente à ponta da estaca,

    utiliza-se o seguinte equacionamento matemático:

    r ARP = P * P (3)

    Onde: é a resistência de ponta, em unidades de tensão (kN)rP

    é a área da seção transversal da ponta ou base da estaca (m²)AP

    ● MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

    Segundo Cintra e Aoki (2010), as fórmulas teóricas para se obter a

    capacidade de carga de fundações por estacas não são confiáveis. Visto isso alguns

    autores propuseram métodos de cálculos baseados em resultados de ensaios em

    campo e ajustados com prova de carga.

    - MÉTODO AOKI-VELLOSO (1975)

    Relembrando a equação (1) teórica de capacidade de carga e juntando com

    as equações (2) e (3), que são as parcelas de resistência lateral ( ) e resistência RL

    de ponta ( ), temos:RP

    U (r ) r AR = * ∑n

    i=0L * ΔL + P * P (4)

    Sendo que e são incógnitas geotécnicas, que inicialmente pelo rL r P

    método Aoki-Velloso são relacionadas com o ensaio de penetração estática (CPT),

  • 35

    com base no valor de resistência de ponta do cone ( ) e no atrito lateral unitário da qc

    luva ( ) (CINTRA; AOKI, 2010).f s

    (5)F rp = qc/ 1 e

    (6)F rL = f s/ 2 Onde e , mostrados na Quadro 1, são fatores de correção que levam F 1 F 2

    em consideração a diferença entre o comportamento da estaca e o do cone do CPT

    e também da influência do método construtivo de cada tipo de estaca.

    Tipo de estacas F1 F2

    Franki 2,5 2*F1

    Metálica 1,75 2*F1

    Pré-Moldada 1+D/0,8 2*F1

    Escavada 3 2*F1

    Raiz, Hélice contínua e Ômega 2 2*F1

    Quadro 1 – Fatores de correção F1 e F2 atualizados (adaptados de Aoki e Velloso, 1975)

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

    Contudo no Brasil, de acordo com Cintra e Aoki (2010), o método mais

    empregado para investigação é o SPT, em decorrência disso o valor de resistência

    de ponta ( ) pode ser substituído pelo índice de resistência à penetração ( ).qc N spt

    qc = K * N spt (7)

    A equação 22, acima, permite que o atrito lateral também seja expresso em

    função de , considerando a razão de atrito ( ) a seguir.N spt α

    (8)q α = f s/ c Logo:

    (9)f s = α * qc = α * K * N spt

  • 36

    Portanto a equação final é expressa por:

    (α L )R = F 1K N* p

    * Ap +UF 2 ∑

    n

    1* K * NL * Δ ′ (10)

    Na equação, é o valor de na cota de apoio da ponta da estaca e N p N spt NL

    é o valor de médio na camada de solo de espessura .N spt L Δ ′

    As incógnitas K e , na equação 25, são estabelecidas em função dos tipos α

    de solos e seus valores foram propostas pelos autores, na Quadro 2, com

    fundamento em suas experiências e em valores da literatura.

    Solo K (MPa) (%)α

    Areia 1 1,4

    Areia Siltosa 0,8 2

    Areia Siltoargilosa 0,7 2,4

    Areia Argilosa 0,6 3

    Areia Argilosiltosa 0,5 2,8

    Silte 0,4 3

    Silte Arenoso 0,55 2,2

    Silte Arenoargiloso 0,45 2,8

    Silte Argiloso 0,23 3,4

    Silte Argiloarenoso 0,25 3

    Argila 0,2 6

    Argila Arenosa 0,35 2,4

    Argila Arenossiltosa 0,3 2,8

    Argila Siltosa 0,22 4

    Argila Siltoarenosa 0,33 3

    Quadro 2 – Coeficiente K e razão de atrito (Aoki e Velloso, 1975)α

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

  • 37

    Conforme a NBR 6122 (ASSOCIAÇÃO…, 2010), a grandeza essencial quando

    se trata de projeto de fundação por estacas é a carga admissível, quando o projeto

    for realizado em termos de valores característicos, ou carga resistente de projeto,

    quando executado em valores de projeto.

    A carga admissível de acordo com Cintra e Aoki (2010), pode ser obtidaP )( a

    através do seguinte equacionamento matemático:

    (11) F P a = R / S Onde: é a carga admissível;P a

    é o valor total da capacidade de carga;R

    é o fator de segurança, normatizado e sempre superior a 1.Para esseF S

    método utiliza = 2.F S

    - MÉTODO DÉCOURT-QUARESMA (1978)

    Na estimativa de atrito lateral, Décourt (1982) transforma os valores tabelados

    para a resistência lateral na expressão:

    0 rL = 1 * ( 3NL + 1) (12) A equação da resistência de ponta da estaca ( ) é estimado pelo método de rp

    Décourt-Quaresma a seguir por:

    rp = C * N p (13)

    O valor do índice de resistência à penetração na ponta ( ) é determinado N p

    por uma média de três valores de , o que corresponde ao nível da base, o N spt

    imediatamente anterior e o imediatamente posterior. Já o valor do coeficiente

    característico do solo (C) é determinado por meio da Quadro 3.

  • 38

    Tipo de Solo C (kPa)

    Argila 120

    Silte Argiloso* 200

    Silte Arenoso* 250

    Areia 400

    *alteração de rocha (solos residuais)

    Quadro 3 – Coeficiente característico do solo C (Décourt e Quaresma, 1978)

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

    Décourt (1996) introduz os fatores e as parcelas de resistências, que α′ β

    podem ser obtidos pelas Quadro 4 e 5. O fator é atribuído a parcela de α′

    resistência de ponta e o fator é atribuído a parcela de resistência lateral, β

    originou-se a seguinte equação de capacidade de carga:

    0 R = α′ * C * N p * Ap + β * 1 * ( 3NL + 1) * U * L (14)

    Tipos de solo

    Tipos de estacas

    Escavada em geral

    Escavada (bentonita)

    Hélice contínua Raiz

    Injetada sob altas pressões

    Argilas 0,85 0,85 0,3* 0,85* 1,0*

    Solos Intermediários 0,6 0,6 0,3* 0,6* 1,0*

    Areias 0,5 0,5 0,3* 0,5* 1,0*

    *Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis

    Quadro 4 - Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo (Décourt, 1996) α′

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

  • 39

    Tipos de estacas

    Tipos de solo Escavada em geral

    Escavada (bentonita)

    Hélice contínua Raiz

    Injetada sob altas

    pressões

    Argilas 0,8* 0,9* 1,0* 1,5* 3,0*

    Solos Intermediários 0,65* 0,75* 1,0* 1,5* 3,0*

    Areias 0,5 0,6* 1,0* 1,5* 3,0*

    *Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis

    Quadro 5 - Valores do fator em função do tipo de estaca e do tipo de solo (Décourt, 1996)β

    Fonte: Cintra e Aoki (2010).

    Para a carga admissível no método de Décourt-Quaresma o fator deP )( a

    segurança é diferenciado para cada parcela de resistência, segundo Cintra e Aoki

    (2010), e pode ser obtida através do seguinte equacionamento matemático:

    (15)P a =RL1,3 + 4

    RP

    Onde: é a carga admissível;P a

    é o valor da resistência de fuste;RL

    é o valor da resistência de ponta.RP

    2.3.3 DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL

    O dimensionamento estrutural das fundações deve ser realizado a fim de

    atender à ABNT NBR 6118:2014 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento

    (ASSOCIAÇÃO…,2014).

    Para a realização de um projeto estrutural é imprescindível ter conhecimento,

    mesmo que em ordem de grandeza, dos deslocamentos admissíveis e das tensões

    admissíveis (VELLOSO;LOPES, 2010).

  • 40

    Há algumas estruturas, de acordo com Velloso e Lopes (2010), em que é

    necessário o estudo da interação solo-fundação, como exemplo as estruturas

    hiperestáticas e estruturas de grande responsabilidade.

  • 41

    3 METODOLOGIA

    A metodologia, é a descrição do caminho sucessivo do autor a fim de

    alcançar o objeto final que foi proposto (ARRUDA, 2008).

    Assim, tendo em vista o objetivo apresentado, a metodologia deste trabalho

    se divide em algumas etapas, as quais foram dispostas de forma a facilitar o

    entendimento (vide Figura 10).

    Figura 10 - Metodologia para elaboração de um projeto geotécnico de fundação.

  • 42

    O presente trabalho resulta na execução de um projeto geotécnico de

    fundação predial em estacas de um edifício residencial de habitação coletiva, com

    seis pavimentos em estrutura convencional de concreto armado, que está localizado

    na cidade de Curitiba no estado do Paraná.

    O terreno em questão possui um desnível de 3% em relação ao fundo e uma

    área de 3600 m², onde foram realizados três ensaios de sondagem do tipo SPT

    (Apêndice A).

    O projeto estrutural com as plantas de carga (Apêndice A) o qual se baseou

    os cálculos deste trabalho, foram disponibilizados prontamente finalizados.

    Para efeitos iniciais de cálculo foram executados dois procedimentos distintos

    para a verificação da carga de ruptura, o método de Aoki-Velloso e o método de

    Decourt Quaresma.

    3.1 MÉTODO AOKI - VELLOSO

    Para dar início ao método foram arbitrados três diâmetros e três

    comprimentos diferentes para serem inseridos na formulação de Aoki-Velloso, foram

    eles 30, 40 e 50 centímetros de diâmetro e 4, 5 e 6 metros de comprimento. O

    diâmetro estipulado inicialmente se baseou em pegar os menores diâmetros de

    trados presentes no mercado e iniciar a análise com estes, para verificar se já

    seriam suficientes para atender as condições de dimensionamento exigidas. Após

    delimitar essas dimensões, utilizou a equação da resistência total de Aoki-Velloso

    (25) para obtenção das capacidades de carga.

    Primeiramente calcula-se os valores de área da seção transversal, o

    perímetro e o comprimento da estaca. Em seguida, determina os valores das

    incógnitas , que são obtidos através dos quadros, onde entra-se com o , α, F e FK 1 2

    tipo de solo e o tipo de estaca a ser executada.

    Posteriormente é feita uma análise do relatório de sondagem para

    determinação do Nspt da ponta (Np) da estaca e o Nspt da lateral (NL). O Np é o

  • 43

    Nspt da profundidade onde ficará a ponta da estaca. Já o NL é uma média entre os

    valores de Nspt distintos em contato ao longo da lateral da estaca.

    Por fim, foi empregado a aplicação direta dos valores na equação da

    resistência total (10). Estes resultados foram organizados em uma tabela para

    melhor compreensão e visualização.

    Após realizou o cálculo da força limite suportada pela estaca, compreendendo

    que a tensão é uma relação entre força e área, e considerando que a tensão limite é

    de 5 MPa e a área pode ser obtida através do diâmetro da estaca, obteve-se a força

    limite.

    Por último, dispondo do conhecimento teórico do método de Aoki-Velloso, é

    considerado um fator de segurança equivalente a 2. Finalmente, a resistência total é

    dividida pelo fator de segurança (equação 11), no qual concebe-se a carga

    admissível.

    3.2 MÉTODO DE DÉCOURT-QUARESMA

    Para a elaboração do cálculo da resistência total, pelo método de Décourt

    Quaresma, foram arbitrados os mesmos valores de diâmetro e de comprimento, 30,

    40 e 50 centímetros de diâmetro e comprimentos de 4, 5 e 6 metros. Em seguida,

    foram obtidos os valores de a partir de tabelas, no qual entram-se com , α e βC

    informações do tipo de solo e do tipo de estaca, neste momento foram atribuídos

    valores referentes a argilas quando necessário, uma vez que a literatura não trata de

    solos argilo siltosos quando no cálculo de Décourt-Quaresma.

    Em seguida, calculou-se a área da ponta da estaca, o perímetro e o

    comprimento, para as dimensões pré-determinadas, ou seja, diâmetros de 30, 40 e

    50 centímetros e comprimentos de 4, 5 e 6 metros.

    Neste modelo de cálculo também foi feito uma análise dos ensaios de

    sondagem para determinação do Nspt, tanto da ponta como da lateral das estacas.

    Entretanto, neste método, o Nspt da ponta da estaca é uma média dos seus valores

    um metro acima e um metro abaixo da sua extremidade e o Nspt lateral é uma

  • 44

    média entre os valores de Nspt distintos e em contato com o lado da estaca, no

    entanto, nesse modelo em especial, é desconsiderado um metro final da

    extremidade da estaca pois este já foi considerado para o cálculo do Nspt da ponta.

    Para encerrar, os valores obtidos foram empregados na equação da

    resistência total (14). Estes resultados foram organizados em uma tabela para

    melhor compreensão e visualização.

    De forma análoga a formulação de Aoki-Velloso, foi obtida a força limite,

    através da tensão limite de 5 MPa e da área calculada por meio do diâmetro da

    estaca.

    Para o cálculo das cargas admissíveis foi utilizada a equação 15, que é

    composta por duas parcelas, uma referente a resistência lateral e outra da

    resistência da ponta da estaca, sabendo-se disso, a obtenção das cargas

    admissíveis é feita pela divisão de cada parcela pelo seu respectivo fator de

    segurança, que corresponde a 1,3 para a fração correspondente a lateral e 4 para a

    parcela da ponta.

    Para escolher qual método que será utilizado para o dimensionamento dos

    elementos de fundação, comparam-se estes e utiliza-se o método que atingir o

    menor valor, respeitando assim a segurança dos cálculos.

    3.3 DIMENSIONAMENTO DA FUNDAÇÃO

    Após obter os valores de cargas admissíveis inicia-se o dimensionamento da

    fundação partindo dos diâmetros pré-estabelecidos que são 30, 40 e 50 centímetros.

    Antes de começar a análise foram determinadas algumas condições, são elas:

    ● utilizar preferencialmente diâmetro de 40 cm, o comprimento será

    definido de acordo com o valor da carga;

    ● seguir um distanciamento recomendado entre as estacas de 3 (3 ϕ

    vezes o diâmetro da estaca), essa distância será modificada caso não

    atenda as cargas de momento;

  • 45

    ● utilizar no mínimo duas estacas por pilar, devido a dificuldade, na hora

    da execução, de alinhamento dos eixos do pilar e da estaca.

    Em seguida, é efetuado a divisão da força normal (Fz) do pilar por um número

    qualquer de estacas. Neste momento, deve-se analisar o resultado desta divisão,

    valores muito inferiores em relação às cargas admissíveis demonstram um

    superdimensionamento dos elementos de fundação, e valores muito altos ou

    superiores em relação às cargas admissíveis devem ser recalculados. Caso

    excedam os valores divide-se a força normal do pilar por um número maior de

    estacas.

    Para análise de momento, primeiramente, escolhe-se uma prévia disposição

    das estacas para que possa fazer um cálculo de equilíbrio de momento, que

    depende diretamente do eixo de atuação do momento e da disposição das estacas

    no bloco. Utilizando como base a Figura 11, a somatória de momentos no ponto A ou

    no ponto B tem que ser igual a zero. Utilizando esta regra, conhecendo-se o valor de

    momento e estipulando a distância L como 3 vezes o diâmetro da estaca utilizada, é

    encontrado a parcela de Fz correspondente a cada estaca.

    Figura 11 - Esquema do equilíbrio de forças utilizado.

  • 46

    Após obter-se a somatória de forças no eixo Z da estaca é feita a avaliação

    da capacidade de carga admissível para cada estaca, caso seja extrapolado esse

    valor efetua-se a mudança de diâmetro e/ou de comprimento da estaca. Se mesmo

    depois das mudanças o valor de carga for maior que a capacidade de carga da

    estaca o cálculo é refeito desde o começo com uma quantidade maior de estacas.

    Esta parte do dimensionamento da estaca se trata de cálculos por tentativa,

    ou seja, busca-se a melhor solução para enquadramento do elemento de fundação.

  • 47

    4 RESULTADOS

    Neste capítulo, serão apresentadas as análises realizadas através do

    conhecimento teórico em conjunto com os valores obtidos através das formulações

    matemáticas.

    Por meio dos relatórios de sondagem foi verificado um solo

    predominantemente argilo siltoso. Ao entorno do terreno não há construções ou

    qualquer tipo de delimitação que possa influenciar de forma prejudicial a esta nova

    obra, ou causar algum tipo de incômodo a possíveis moradores.

    A partir das informações obtidas por meio dos ensaios geotécnicos e estudos

    deste caso foi verificado que a melhor alternativa para o tipo de fundação seria a

    estaca escavada, pelo fato da obra possuir pilares com altas cargas e muito

    próximos, que, no caso de adotar uma solução por fundação superficial, resultaria na

    interferência entre estes elementos, por esse motivo escolhe-se uma fundação

    profunda. E por fim, mediante a um solo argiloso siltoso, rijo à duro, escolhe-se a

    estaca do tipo escavada, pela dureza encontrada neste tipo de solo.

    Os valores exibidos na Tabela 1 são correspondentes aos cálculos de

    resistência pelo método de Aoki-Velloso através da formulação matemática (10).

    Com auxílio dos quadros 8 e 9 determinou-se que , , e , 2 MPaK = 0 2 %α = 4 F 1 = 3

    . Os valores de utilizados nos cálculos estão demonstrados na Tabela 2.F 2 = 6 N spt

    Em seguida, considerou-se um fator de segurança equivalente a 2 para

    elaboração da carga admissível, conforme apresentado na Tabela 3. Os valores

    apresentados no centro da tabela 1 e 3 estão expressos em Tonelada-força (tf) e na

    tabela 2 em golpes do amostrador feitos pelo ensaio de SPT.

  • 48

    Tabela 1 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 39 60 86

    5 52 81 116

    6 59 90 127

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

    Tabela 2 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Aoki-Velloso para cada

    profundidade.

    L efetivo (m) NL NP

    4 35 37

    5 38 50

    6 40 50

    Tabela 3 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso com fator de segurança.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 19 30 43

    5 26 40 58

    6 29 45 63

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

    Para a realização dos cálculos pelo método de Décourt-Quaresma utilizou-se

    os valores de Nspt expressos na Tabela 4. Com auxílio dos quadros 3, 4 e 5

    determinou-se . A Tabela 5 indica os valores 20 kPa, α , 5 e β , C = 1 ′ = 0 8 = 0 8

    correspondentes aos cálculos de resistência pelo método de Décourt-Quaresma,

  • 49

    através do equacionamento matemático (14). Posteriormente após a aplicação dos

    fatores de segurança, seguindo a equação 15 de carga admissível, tem-se os

    valores mostrados na Tabela 6. Os valores apresentados no centro da tabela 4 e 6

    estão expressos em Tonelada-força (tf) e na tabela 5 em golpes do amostrador feitos

    pelo ensaio de SPT.

    Tabela 4 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Décourt-Quaresma para cada

    profundidade.

    L efetivo (m)

    Delta L (m) NL Np

    4 3 35 41

    5 4 35 46

    6 5 38 49

    Tabela 5 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 58 90 129

    5 72 110 156

    6 87 131 184

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

  • 50

    Tabela 6 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma com os fatores de

    segurança.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 30 50 75

    5 35 58 86

    6 40 65 97

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

    Após o cálculo das cargas admissíveis através dos dois modelos

    matemáticos, foi escolhido o método de Aoki-Velloso, pois este apresentou valores

    menores de carga admissível. Tendo em vista a segurança dos cálculos e do

    dimensionamento, foi selecionado este método a fim de evitar possíveis acidentes.

    Após a escolha do método para o cálculo das resistências admissíveis,

    determinou-se as quantidades e os comprimentos necessários, que cada elemento

    de estaca precisaria possuir, para atender as cargas provenientes dos pilares

    (Apêndice A). Quando as cargas resultantes dos pilares forem muito elevadas,

    aumentar o número de estacas acaba sendo inviável a obra, visto que isso

    inviabilizaria o processo de execução pelo aumento de recursos, neste momento, foi

    feito um aumento da distância entre as estacas a fim de diminuir a ação da

    sobreposição dos momentos aplicados nesses elementos.

    Tabela 7 - Dimensionamento das estacas de fundação.

    Pilar Diametro Comprimento Quant. Espaçamento

    (cm) (m) (ud) (m)

    P1 40 4 4 1,2

    P8 40 5 3 1,2

    P11 40 5 6 1,5

    P12 40 5 4 1,2

  • 51

    Tabela 7 - Dimensionamento das estacas de fundação (cont.).

    Pilar Diametro Comprimento Quant. Espaçamento

    (cm) (m) (ud) (m)

    P13 40 4 3 1,2

    P14 * * * *

    P15 40 4 4 1,2

    P16 40 4 3 1,2

    P17 50 5 6 1,5

    P20 40 6 2 1,2

    P21 50 6 6 2

    P22 * * * *

    P23 40 5 3 1,5

    P24 40 5 6 1,2

    P25 50 5 6 1,5

    P30 40 5 2 1,2

    P33 50 6 4 1,5

    P35 40 6 4 1,5

    P37 30 4 2 1

    P38 40 4 2 1,2

    P39 30 5 2 1

    P40 30 5 2 1

    P41 50 5 6 1,5

    P42 50 5 7 1,5

    P43 40 5 6 1,2

    P44 40 6 6 1,2

    P45 40 5 4 1,2

    P46 40 6 6 1,2

  • 52

    Tabela 7 - Dimensionamento das estacas de fundação (cont.).

    Pilar Diametro Comprimento Quant. Espaçamento

    (cm) (m) (ud) (m)

    P47 * * * *

    P48 * * * *

    P49 40 5 4 1,2

    P50 50 6 4 1,5

    P51 40 6 3 1,2

    P52 40 5 4 1,2

    P53 40 5 3 1,2

    P54 40 5 3 1,2

    P55 30 6 4 1

    Após o dimensionamento das estacas, foi executado o projeto geotécnico

    analisando-se sempre a disposição destas estacas de forma a permitir que a ação

    dos momentos seja o mais uniforme possível entre os elementos.

  • 53

    5 CONCLUSÃO

    A elaboração do presente trabalho atendeu os objetivos propostos, uma vez

    que a ideia central era analisar e interpretar um conjunto de documentos pré

    determinados, resultando na concepção de um projeto geotécnico adequado. Essa

    primeira interpretação dos dados, proporcionou base para a tomada de decisões

    importantes, como o tipo de fundação mais adequado ao solo proposto.

    Ao longo deste trabalho, assim como na prática dos profissionais geotécnicos

    foram feitos comparações entre métodos matemáticos que nos proporcionam a

    determinação das cargas de ruptura, para que em seguida fosse feito uma seleção

    do modelo matemático que melhor atendia às condições de segurança dos cálculos,

    visto que os responsáveis técnicos, tem a obrigatoriedade de resguardar a

    sociedade civil de qualquer possível incidente originado por um dimensionado

    ineficiente. Logo escolheu-se o método Aoki-Velloso, visto que seus valores de

    cargas admissíveis resultaram em números menores.

    A elaboração do projeto geotécnico se deu através da finalização dos

    cálculos, onde foi determinado a disposição das estacas da melhor forma possível,

    objetivando sempre que a ação dos momentos seja o mais uniforme entre os

    elementos. A partir de toda esta análise gerou-se uma prancha, contida no anexo A,

    com os blocos de coroamento, bem como as estacas que os compõem.

    Em conjunto, desenvolveu-se um parecer técnico onde é descrito as tomadas

    de decisões em relação ao tipo de fundação adotada, e um memorial de cálculo,

    onde fez-se presente um passo a passo da execução, para determinar o número de

    estacas necessárias e suas características como diâmetro e profundidade para um

    pilar qualquer.

    Durante o projeto não foi abordado o tema recalques, por se tratar de um solo

    argilo siltoso de dureza média à dura.

    O projeto foi representado de forma acessível, com detalhamentos acerca do

    diâmetro de cada estaca e das suas respectivas profundidades, se preocupando

    sempre em facilitar a interpretação do pessoal de campo no momento da execução.

  • 54

    REFERÊNCIAS AOKI, N.; VELLOSO, D.A. An Approximate method to estimate the bearing capacity of piles. In: PANAMERICAN CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS ENGINEERING, 5., 1975, Buenos Aires. Proceedings... Buenos Aires, 1975. V. 1. P. 367-376. ARRUDA, Glacy Clóris Duarte. Metodologia Científica: projetos de pesquisa. 1 ed. Curitiba: Camões, 2008 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Manual de Estruturas: Fundações. Disponível em: . Acesso em: 14 mai. 2017. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122 : Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2010. ______. NBR 6118 : Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. ______. NBR 6484 : Solo - sondagem de simples reconhecimento com SPT. Rio de Janeiro, 2001. ______. NBR 8036 : Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro, 1983. ______. NBR 8681 : Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro, 2003. ______. NBR 12069/MB 3406 : Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT). Rio de Janeiro, 1991. BRANDI, José Luiz G. Notas de aula no curso de bacharelado em engenharia civil. Curso promovido pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2016. Mimeografado.

  • 55

    CERNICA, John N.. Geotechnical Engineering: Foundation Design. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1995. CINTRA, José Carlos A.; AOKI, Nelson. Fundações por estacas: projeto geotécnico. 1ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. DEERE, D.U.; HENDRON, A.J.; PATTON, F.D.; CORDING, E.J. Design of surface and near surface construction in rock. In Failure and breakage of rock, proc. 8th. New York: Soc. Min. Engrs, Am. Inst. Min. Metall. Petrolm Engrs, 1967. GOMIDE, Tito Lívio Ferreira. Inspeção Técnica de Vizinhança. Disponível em . Acesso em: 14 mai. 2017. HACHICH, W. et al. (ed.) Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. LUKIANTCHUKI, Juliana Azoia. Interpretação de resultados do ensaio SPT com base em instrumentação dinâmica. 2012. 365f. Tese (Doutorado em Ciências) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012. SCHMERTMANN, J. H. Static cone to compute static settlement over sand, Journal of the Soil Mech. and Found. Div. ASCE, 96(SM3), p. 1011-1043,1970. SCHNAID, Fernando; ODEBRECHT, Edgar. Ensaios de campo e suas aplicações à engenharia de fundações. 2 ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. TELLES, Pedro Carlos da Silva. História da Engenharia no Brasil (séculos XVI a XIX). Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1984. VELLOSO, Dirceu de A.; LOPES, Francisco de R.. Fundações: critérios de projeto, investigação do subsolo, fundações superficiais, fundações profundas. São Paulo: Oficina de Textos, 2010.

  • 56

    APÊNDICES

    APÊNDICE A - Relatório Geotécnico

    RELATÓRIO GEOTÉCNICO

    Curitiba - Paraná Dezembro de 2017

  • 57

    RELATÓRIO GEOTÉCNICO 1. INTRODUÇÃO

    O presente relatório tem como objetivo principal apresentar, tanto aspectos

    gerais e específicos da rotina básica adotada no desenvolvimento de um projeto

    quanto breves orientações e/ou procedimentos destinados à sua boa construção.

    Nessa direção, estão relacionados os principais documentos utilizados,

    características da edificação, terreno e subsolo de interesse, perfis de investigação,

    cálculos geotécnicos e quantidades provenientes do lançamento proposto.

    Este parecer técnico traz os estudos realizados para a caracterização do

    subsolo, que tem como finalidade definir as condições de implantação do prédio e as

    condições da fundação. Além de descrever os cálculos realizados para o

    dimensionamento dos elementos de fundação, bem como o croqui final da

    disposição dos mesmos.

    2. DOCUMENTOS CONSULTADOS

    Os documentos consultados para a elaboração do projeto geotécnico de

    fundação foram:

    ● Projeto Topográfico;

    ● Projeto Estrutural - Planta de Locação e Carga dos Pilares;

    ● Relatório de Investigação Geotécnica - Sondagens à Percussão.

    3. DESCRIÇÃO DO EDIFÍCIO

    Edifício de habitação coletiva em estrutura convencional de concreto armado,

    área total construída de 3600 m2 e seis pavimentos, sendo um subsolo.

  • 58

    3.1 DESCRIÇÃO DO TERRENO DE IMPLANTAÇÃO

    O terreno estudado possui um desnível de 3% em relação ao fundo, uma área

    de 3600m², no qual 1280m² serão utilizadas para a implantação do prédio. Ao

    entorno da edificação não há restrições de qualquer natureza em suas divisas.

    3.2 DESCRIÇÃO DO SUBSOLO

    A partir dos estudos de sondagem foi verificado a existência de um solo

    predominantemente argilo siltoso que possui uma espessura constante de 10 m até

    o limite impenetrável das sondagens à percussão.

    Posições estáticas do lençol freático foram encontradas na profundidade de

    2,10 m, com níveis variando entre 0,4 m e 0,7 m, todos acima do nível de escavação

    do subsolo.

    4. FUNDAÇÃO DA ESTRUTURA

    4.1 PARECER TÉCNICO

    Com base nos dimensionamentos para definição da capacidade de carga por

    interação solo/estaca, associado a intensidade dos carregamentos e a proximidade

    em que se encontram os pilares, utiliza elementos de fundação profunda tipo estaca.

    4.2 SOLUÇÃO ADOTADA

    Este relatório técnico contempla uma solução em estacas escavadas, visto

    que o solo da obra em questão se trata de um solo argilo siltoso e que o projeto do

    edifício apresenta, em alguns pilares, grandes cargas.

  • 59

    4.3 ESTACAS ESCAVADAS NÃO CONFINADAS

    4.3.1 MÉTODO EXECUTIVO BÁSICO

    A execução deste método segue os seguintes passos:

    ● Nivelamento da plataforma de perfuração;

    ● Locação das estacas;

    ● Execução do pré-furo;

    ● Realocação da estaca;

    ● Perfuração, medida entre o nível do terreno e o nível da ponta da estaca;

    ● Limpeza do fundo;

    ● Concretagem até 2,5 metros de profundidade abaixo da cota de arrasamento

    prevista;

    ● Inserção da armadura;

    ● Concretagem do trecho final, com 5 centímetros acima da cota de

    arrasamento prevista;

    ● Colocação de areia grossa sobre a cabeça da estaca.

    As cotas de arrasamento dependem de alguns parâmetros definidos no

    projeto estrutural.

    4.3.2 NOTAS E RECOMENDAÇÕES PARA EXECUÇÃO

    Apesar de um procedimento simples, é de suma importância que o processo

    de perfuração tenha o acompanhamento de um responsável técnico, e também, que

    se tenha alguns cuidados, tais como:

    ● É indicado que seja feita uma verificação prévia da locação dos piquetes

    demarcados para perfuração.

    ● No momento da cravação é necessário verificar o alinhamento do trado para

    evitar uma possível inclinação do mesmo.

    ● É recomendado que seja feito uma averiguação no momento da perfuração,

    se o trado utilizado possui diâmetro correspondente ao determinado em

    projeto.

  • 60

    ● Durante o manuseio da máquina, é necessário ater-se aos piquetes de

    locação referentes a perfuração, para que estes não se percam em meio ao

    terreno, caso isso ocorra, é imprescindível contactar a equipe topográfica

    responsável.

    4.4 BLOCOS DE COROAMENTO SOBRE ESTACAS

    4.4.1 MÉTODO EXECUTIVO BÁSICO

    ● Escavação, escoramento quando necessário, e nivelamento do terreno no

    fundo da cava.

    ● Arrasamento das estacas com corte mínimo de 5 cm.

    ● Imediata raspagem, limpeza final e lançamento do concreto magro de lastro

    em toda a área de fundo da cava do bloco, com espessura mínima de 5 cm.

    ● Montagem da forma, armadura, limpeza final e concretagem.

    ● Desenforma somente após a cura do concreto estrutural.

    ● Reaterro compactado, em camadas de 25 cm no máximo.

    5. ENSAIOS DE CAMPO

    Para a caracterização geotécnica do terreno foram executados ensaios de

    campo à percussão do tipo SPT em conformidade com a NBR 6484

    5.1 QUANTO AO CROQUI DE LOCALIZAÇÃO DOS FUROS

    O croqui a seguir apresentado (Figura 12) sem escala regular, tem a função

    de identificar os furos de sondagem executados no terreno.

  • 61

    Figura 12 - Croqui com a locação dos furos para sondagem do terreno

    5.2 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO

    Para a caracterização do solo do terreno foram feitos três ensaios de

    sondagem do tipo SPT, que resultou nos seguintes documentos:

  • 62

    BOLETIM SPT01

  • 63

    BOLETIM SPT02

  • 64

    BOLETIM SPT03

  • 65

    6. MEMÓRIAS DE CÁLCULO GEOTÉCNICO

    6.1 MÉTODO AOKI & VELLOSO

    A partir das tabelas referentes ao método Aoki-Velloso, ao estudo geotécnico

    e ao método escolhido para execução da fundação, determinou-se os seguintes

    valores para as incógnitas da formulação: , , e , 2 MPa 2 kPaK = 0 2 = 2 %α = 4 F 1 = 3

    .F 2 = 6

    Para efetuar os cálculos utiliza-se os valores de números de golpes (Nspt) da

    tabela abaixo:

    Tabela 1 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Aoki-Velloso para cada

    profundidade.

    L efetivo (m) NL NP

    4 35 37

    5 38 50

    6 40 50

    Cálculo da carga de ruptura para estaca de 30 cm de diâmetro e 4 m de

    comprimento:

    (α L )R = F 1K N* p

    * Ap +UF 2 ∑

    n

    1* K * NL * Δ ′

    , 71 (0, 4 2 5 )R = 322 37* * 0 0 + 6

    0,942 ∑n

    10 * 2 * 3 * 4

    8, 39 tf R = 3 6 ≃

    Cálculo da carga admissível para a estaca de 30 cm de diâmetro e 4 m de

    comprimento:

    F P a = R / S 9 2 P a = 3 / 9 tfP a = 1

  • 66

    Para o cálculo da força limite da estaca de 30 cm de diâmetro:

    σ = AF

    σlim = AF lim

    F lim = σlim × A

    00 , 71F lim = 5 × 0 0

    5, 4 tfF lim = 3 3

    Após realizar os cálculos variando diâmetro e comprimento obtém-se as

    tabelas abaixo. Os valores apresentados no centro da tabela 2 e 3 estão expressos

    em Tonelada-força (tf).

    Tabela 2 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 39 60 86

    5 52 81 116

    6 59 90 127

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

    Tabela 3 - Resultados obtidos através do método Aoki-Velloso com fator de segurança.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 19 30 43

    5 26 40 58

    6 29 45 63

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

  • 67

    6.2 MÉTODO DÉCOURT & QUARESMA

    A partir das tabelas referentes ao método Décourt-Quaresma, ao estudo

    geotécnico e ao método escolhido para execução da fundação, determinou-se os

    seguintes valores para as incógnitas da formulação: .20 kPa, α , 5 e β , C = 1 ′ = 0 8 = 0 8

    Para efetuar os cálculos utiliza-se os valores de número de golpes (Nspt) da

    tabela abaixo:

    Tabela 4 - Valores de Nspt utilizados para cálculo no método de Décourt-Quaresma para cada

    profundidade.

    L efetivo (m)

    Delta L (m) NL Np

    4 3 35 41

    5 4 35 46

    6 5 38 49

    Cálculo da carga de ruptura para estaca de 30 cm de diâmetro e 4 m de

    comprimento:

    0 R = α′ * C * N p * Ap + β * 1 * ( 3NL + 1) * U * L , 5 20 1 , 71 , 0 , 42 R = 0 8 * 1 * 4 * 0 0 + 0 8 * 1 * ( 335 + 1) * 0 9 * 3 78 kN 57, tfR = 5 = 8

    8 tfR = 5

    Cálculo da carga admissível para a estaca de 30 cm de diâmetro e 4 m de

    comprimento:

    P a =RL1,3 + 4

    RP

    P a = 1,3α C N A′* * p* p + 4

    β 10 +1 U L* *( 3NL )* *

    P a = 1,30,85 120 41 0,071* * * + 4

    0,8 10 ( +1) 0,942 3* * 335

    * *

  • 68

    P a = 1,3297 + 4

    286

    P a = 1,3228 + 4

    72

    50 kN 35 tfP a = 3 =

    Para o cálculo da força limite se mantém igual para ambos o métodos,

    portanto .5, 4 tfF lim = 3 3

    Após realizar os cálculos variando diâmetro e comprimento obtém-se as

    tabelas abaixo. Os valores apresentados no centro da tabela 5 e 6 estão expressos

    em Tonelada-força (tf).

    Tabela 5 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 58 90 129

    5 72 110 156

    6 87 131 184

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

    Tabela 6 - Resultados obtidos através do método Décourt-Quaresma com os fatores de

    segurança.

    L efetivo (m) Diâmetro (cm)

    30 40 50

    4 30 50 75

    5 35 58 86

    6 40 65 97

    F lim (tf) 35,3 62,8 98,2

  • 69

    Após obter os resultados das cargas admissíveis através dos dois modelos

    matemáticos é escolhido o método de Aoki-Velloso, visto que este apresentou

    valores menores de carga admissível. Tendo em vista a segurança dos cálculos e do

    dimensionamento, foi selecionado este método a fim de evitar possíveis acidentes.

    6.3 DIMENSIONAMENTO DO ELEMENTO DE FUNDAÇÃO

    Com a tabela das cargas admissíveis pode-se dar início ao dimensionamento

    da fundação. Para começar a análise foi determinado algumas condições:

    ● utilizar preferencialmente diâmetro de 40 cm, o comprimento será

    definido de acordo com o valor da carga;

    ● seguir um distanciamento recomendada entre as estacas de 3 (3 ϕ

    vezes o diâmetro da estaca), essa distância será modificada caso não

    atenda as cargas de momento;

    ● utilizar no mínimo duas estacas por pilar, devido a dificuldade, na hora

    da execução, de alinhamento dos eixos do pilar e da estaca.

    Utilizando como exemplo o pilar P1. Este pilar tem Fz = 111, Fx = -3, Mx = 0 e

    My = -5, começa analisando Fz, por se tratar de uma força de valor média,

    escolheu-se dividir por 4 estacas, ou seja, cada estaca aguentaria um Fz de 27,75 tf.

    A força Fx é contida pelo engaste da estaca no solo, por conta disso não é

    necessário nenhuma análise. O momento Mx também não precisa ser analisado,

    pois é igual a zero.

    Para análise do momento My, primeiramente vemos qual será a predisposição

    das estacas e qual o eixo será aplicado a carga Figura 13. Fazendo um corte no

    paralelo ao eixo x é possível visualizar a situação da da Figura 11.

  • 70

    Figura 13 - Planta de um pilar

    Figura 11 - Esquema do equilíbrio de forças utilizado

    A partir da Figura 11 faz-se a análise das forças recebidas pelas estacas

    devido a um momento aplicado no bloco de coroamento. Pela figura podemos

    identificar que se trata da análise de uma viga bi-apoiada, visto isso é feito o

    somatório em uma das extremidades da viga. Sendo , , φL = 3 diâmetro da estacaφ =

    no caso do pilar P1 será utilizado estacas de 40 cm, ou seja, L=1,2 m.

    MA = 0

    MF B × L + = 0

  • 71

    , 5F B × 1 2 + = 0

    , 6 tf F B = − 4 1

    Analogamente a esse cálculo, obtém-se .4, 6 tfF A = 1

    Como o bloco de coroamento é composto de quatro estacas, ou seja, tanto no

    lado A quanto no lado B existe uma segunda fileira de estacas que não é possível

    fazer a visualização em corte, nos dividimos o e o obtido por dois.F A F b

    A partir destes resultados pode-se definir quanto de carregamento cada

    estaca aguenta fazendo o somatório das forças e com isso definir o comprimento

    final da estaca.

    As duas estacas do lado direito do bloco irá aguentar um Fz = 29,83 tf e as

    duas estacas do lado esquerdo aguentarão um Fz = 25,67 tf. Com isso foi escolhido

    a estaca de 40 cm de diâmetro com 4 m de comprimento para ser capaz de resistir a

    essas cargas sem romper.

    Fazendo esta mesma análise para cada pilar obtêm-se os valores tabelados a

    seguir:

    Tabela 7 - Dimensionamento das estacas de fundação.

    Pilar Diametro Comprimento Quant. Espaçamento

    (cm) (m) (ud) (m)

    P1 40 4 4 1,2

    P8 40 5 3 1,2

    P11 40 5 6 1,5

    P12 40 5 4 1,2

    P13 40 4 3 1,2

    P14 * * * *

    P15 40 4 4 1,2

    P16 40 4 3 1,2

    P17 50 5 6 1,5

    P20 40 6 2 1,2

  • 72

    P21 50 6 6 2

    P22 * * * *

    P23 40 5 3 1,5

    P24 40 5 6 1,2

    P25 50 5 6 1,5

    P27 40 5 3 1,2

    P30 40 5 2 1,2

    P33 50 6 4 1,5

    P35 40 6 4 1,5

    P37 30 4 2 1

    P38 40 4 2 1,2

    P39 30 5 2 1

    P40 30 5 2 1

    P41 50 5 6 1,5

    P42 50 5 7 1,5

    P43 40 5 6 1,2

    P44 40 6 6 1,2

    P45 40 5 4 1,2

    P46 40 6 6 1,2

    P47 * * * *

    P48 * * * *

    P49 40 5 4 1,2

    P50 50 6 4 1,5

    P51 40 6 3 1,2

    P52 40 5 4 1,2

    P53 40 5 3 1,2

    P54 40 5 3 1,2

    P55 30 6 4 1

  • 73

    7. QUANTIDADES E ESPECIFICAÇÕES

    Salienta-se que o dimensionamento deverá obedecer aos parâmetros técnico

    estabelecidos na NBR 6122. As quantidades utilizadas de cada tipo de estacas

    estão descritos na tabela resumo a seguir, juntamente com o total de concreto.

    Tabela 8 - Resumo das quantidades de estaca e volume de concreto.

    Diâmetro Comprimento Quant. Fck Slump Quant. Volume de

    concreto

    (cm) (m) (ud) (Mpa) (mm) (ml) (m³)

    30 4 2 20 140 +/- 20 8 0,565

    30 5 4 20 140 +/- 20 20 1,414

    30 6 4 20 140 +/- 20 24 1,696

    40 4 16 20 140 +/- 20 64 8,042

    40 5 51 20 140 +/- 20 255 32,044

    40 6 21 20 140 +/- 20 126 15,834

    50 5 25 20 140 +/- 20 125 24,544

    50 6 14 20 140 +/- 20 84 16,493

    Total 101 m³

    Na tabela 9, abaixo, apresenta um resumo do total de aço utilizado nas

    armaduras das estacas. Considera-se que cada estaca tem uma taxa de aço de

    0,5% da área de sua seção transversal e que a armadura tem um comprimento de

    2m.

  • 74

    Tabela 9 -Resumo do total de armadura em quilos.

    Diâmetro Quant. Armadura (0,5% At) Bitola Nº de Barras Total (kg)

    (cm) (ud) (cm²) (mm)

    30 10 3,53 10 5 60

    40 88 6,28 12,5 5 880

    50 39 9,82 16 5 624

    8. PROJETO GEOTÉCNICO

  • ELEVADOR

    DIVISA

    DIVISA

    DIVISA

    RUA XXXX

    N.SS=-1,81m

    P37

    40x25

    P38

    40x25

    P39

    60x20

    P40

    60x20

    P43

    100x25

    P42

    100x25

    P41

    90x25

    P1

    60x25

    P8

    70x20

    P44

    100x20

    P15

    60x25

    P11

    80x27

    P12

    60x27

    P13

    60x27

    P16

    70x19

    P17

    227x19

    P45

    25x80

    P46

    25x90

    P20

    70x19

    P21

    227x19