CAPÍTULO 3 - FUNDAÇÕES .Figura 3.4 – Geometria de uma sapata isolada (Alonso, 2001) 3.3....

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    31-Jan-2018
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  • CAPTULO 3 - FUNDAES DIRETAS 3.1. DEFINIO E TIPOS

    De acordo com a NBR 6122/1996, as fundaes diretas ou superficiais so aquelas em que a carga transmitida ao solo, predominantemente pelas tenses distribudas sob a base do elemento estrutural de fundao, estando assente a uma profundidade inferior a duas vezes o valor da menor dimenso do elemento estrutural da fundao. Os elementos de fundao superficial que se enquadram nesta definio so:

    Sapatas isoladas: elementos de concreto armado dimensionados de forma que as tenses de trao geradas no sejam resistidas pelo concreto e sim pelo ao;

    Sapatas associadas: sapata comum a vrios pilares cujos centros gravitacionais no estejam situados no mesmo alinhamento.

    Sapatas corridas: sapata sujeita a ao de uma carga distribuda linearmente. Radis: fundao superficial que abrange todos os pilares de uma determinada obra

    ao mesmo tempo; Vigas de fundao: elemento de fundao comum a vrios pilares cujos centros

    gravitacionais estejam situados no mesmo alinhamento; Blocos: elementos de grande rigidez executados com concreto simples ou ciclpico,

    portanto, no armados, dimensionados de modo que as tenses de trao produzidas sejam resistidas unicamente pelo concreto;

    M

    B

    COTA DE ASSENTAMENTO

    P

    MAXMIN

    h < 2B

    Figura 3.1 Fundao superficial

    A Tabela 1.1, apresentada no Captulo 1, apresenta as situaes para as quais os tipos

    de fundao acima descritos so aplicveis. 3.2. PROCEDIMENTOS GERAIS DE PROJETO

    De acordo com a prpria definio, os blocos de fundao devem ser dimensionados, ou seja, devem ter dimenses tais que as tenses de trao geradas sejam totalmente resistidas pelo prprio concreto. O dimensionamento dos blocos consiste na definio das suas dimenses em planta e da sua altura, conforme mostrado na Figura 3.2.

  • Figura 3.2 Dimenses do bloco de fundao (Alonso, 2001)

    Para que as tenses geradas sejam resistidas pelo concreto, o bloco deve apresentar a

    altura h, calculada pela expresso apresentada na Figura 3.2 em funo do valor de a, e do ngulo , obtido a partir da Figura 3.3 apresentada a seguir, em funo da relao s/t, calculados como:

    s = base

    prpriopilar

    APP +

    ,10

    ckt

    f= para fck < 18 MPa, ou

    t = 0,06 fck + 0,7 (MPa), para fck > 18 MPa Onde: s: tenso mxima que pode ser transmitida ao solo; t: resistncia trao do concreto, segundo NBR 6122/1996; fck:resistncia caracterstica do concreto aos 28 dias; Ppilar: carga do pilar; Pprprio: peso prprio do bloco; Abase: rea da base do bloco;

  • Figura 3.3 Dimensionamento do bloco de fundao valor de (Alonso, 2001) O projeto de sapatas isoladas consiste inicialmente na definio da rea da base

    necessria para transmitir ao solo as tenses (s) que este possa suportar sem sofrer recalques excessivos, nem atingir a ruptura. Desta forma a rea da base, em funo dos parmetros j definidos anteriormente pode ser calculada como:

    s

    prpriopilarbase

    PPA

    +

    =

    Segundo Alonso (2001), a partir do conhecimento da rea da base da sapata procede-

    se determinao das suas dimenses em planta, levando-se em considerao: a) O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de carga do pilar, no caso de a sapata estar submetida apenas a cargas verticais; b) A sapata no dever ter nenhuma dimenso menor que 0,6 m; c) Sempre que possvel, as dimenses da sapata devem ser escolhidas condicionando a forma da sapata forma do pilar, ou de modo que a relao entre a e b, mostradas na Figura 3.4, esteja entre 2,0 e 2,5; d) A sapata apresente o mesmo balano nas duas direes, ou seja, o valor de d;

    Desta forma podem ocorrer as seguintes situaes:

    a) Pilar de seo quadrada: a sapata mais indicada ser com base quadrada; b) Pilar de seo transversal retangular: a base da sapata ser tambm retangular, preservando as seguintes relaes:

    a b = a0 b0 a a0 = 2d b b0 = 2d

    c) Pilar de seo em forma de U, L, Z, etc: deve-se substituir o pilar real por um outro fictcio de forma retangular circunscrito ao mesmo e que tenha o seu centro de gravidade coincidente com o centro de carga do pilar real.

  • Figura 3.4 Geometria de uma sapata isolada (Alonso, 2001)

    3.3. CAPACIDADE DE CARGA DAS FUNDAES E TENSO ADMISSVEL DOS

    SOLOS A capacidade de carga de uma fundao (r) definida como a tenso transmitida pelo

    elemento de fundao capaz de provocar a ruptura do solo ou a sua deformao excessiva. A capacidade de carga das fundaes depende de uma srie de variveis, como por exemplo, das dimenses do elemento de fundao, da profundidade de assentamento, das caractersticas dos solos, etc.

    Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga dos solos pode ser calculada por vrios mtodos, destacando-se:

    Provas de carga sobre placas, cujos resultados devem ser interpretados levando-se em considerao as relaes de comportamento entre a placa e a fundao real;

    Mtodos tericos, como as formulaes clssicas desenvolvidas por Terzaghi (1943), Meyehof (1963), Vsic (1974), etc., que so baseadas principalmente nas propriedades de resistncia ao cisalhamento e compressibilidade dos solos;

    Mtodos empricos, nos quais a capacidade de carga obtida com base na descrio das condies do terreno e em tabelas de tenses bsicas;

    Mtodos semi-empricos: aqueles em que as propriedades dos materiais so estimadas por meio de correlaes e so usadas em teorias da Mecnica dos Solos.

    De acordo com a NBR 6122/1996, a tenso admissvel de uma fundao direta a

    tenso aplicada ao solo que provoca apenas recalques que a construo pode suportar sem inconvenientes, oferecendo segurana satisfatria contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento estrutural, podendo ser obtida segundo duas filosofias de projeto diferentes:

    a) Aplicando-se um fator de segurana global capacidade de carga obtida por qualquer um dos mtodos citados anteriormente. Neste caso, o valor deste fator de segurana depende da preciso da metodologia empregada para o clculo da capacidade de carga, sendo normalmente, definida pelo seu autor em funo das incertezas envolvidas (estimativas dos carregamentos, propriedades dos solos, etc); b) Pela aplicao dos fatores de segurana parciais, definidos na Tabela 2.2 apresentada anteriormente, aos parmetros de resistncia do macio de solos (Cintra et al., 2003). Neste caso, a tenso admissvel igual ao valor da capacidade de carga obtida por qualquer mtodo a partir dos parmetros de resistncia do solo empregados.

  • 3.3.1. PROVA DE CARGA SOBRE PLACAS ENSAIO DE PLACA Este ensaio procura reproduzir, no campo, o comportamento da fundao direta sob a ao

    das cargas que lhe sero impostas pela estrutura. Segundo Alonso (1983), o ensaio normalmente realizado transmitindo-se uma determinada presso ao macio de solo por meio de uma placa rgida de ferro fundido com dimetro de 80 cm. Esta placa carregada por meio de um macaco hidrulico que reage contra um sistema de reao qualquer, que pode ser uma

    caixa carregada, ou um grupo de tirantes, conforme esquematicamente mostrado na Figura 3.5 e na

    Figura 3.6.

    Figura 3.5 Ensaio de placa (Alonso, 1983)

    (a) Vista geral do sistema de reao (b) Detalhe da aplicao da carga

    Figura 3.6 Realizao de ensaio de placa in situ

  • Com base no valor da presso aplicada, que lida em um manmetro acoplado ao macaco hidrulico, e no recalque medido traa-se a curva presso x recalque, mostrada na Figura 3.7, que permite avaliar o comportamento do macio de solo.

    Figura 3.7 Exemplo de curva presso x recalque (Alonso, 1983)

    As curvas apresentadas esquematicamente na Figura 3.7 indicam que o solo pode

    apresentar duas formas de ruptura distintas: a ruptura geral, e a ruptura global. Os solos que apresentam tenso de ruptura, ou capacidade de carga, bem definida (r) so denominados como solos de ruptura geral, sendo este tipo de comportamento tpico de areias compactas e de argilas rijas (Cintra et al., 2003). Caso o material no apresente uma tenso de ruptura bem definida, diz-se que o mesmo apresenta uma ruptura local, sendo este um comportamento caracterstico de solos de baixa resistncia, como por exemplo, as areias fofas e as argilas moles (Cintra et al., 2003).

    Vrios so as metodologias para a interpretao da curva presso x recalque e a determinao da tenso de ruptura, ou da capacidade de carga (r), como por exemplo, o processo grfico de Van der Veen, descrito em Alonso (1998). Segundo Alonso (1983), a tenso admissvel dos solos pode ser obtida de forma mais simplista a partir do ensaio de placa atravs das seguintes expresses:

    a) Para solos de ruptura geral:

    2r

    s

    =

    Onde: s: tenso admissvel do solo; r: tenso de ruptura verificada no ensaio de placa.

    b) Para solos de ruptura local:

    10

    25

    2

    s

    Onde: 25: tenso correspondente a um valor de recalque igual a 25 mm; 10: tenso correspondente a um valor de recalque igual a 10 mm;

  • 3.3.2. MTODOS TERICOS FORMULAO CLSSICA DE TERZAGHI (1943) Terzaghi em 1943 apresentou uma metodologia para o clculo da capacidade de carga

    de fundaes superficiais que tem como principais hipteses (Cintra et al., 2003): Comprimento L do elemento de fundao bem maior que a largura B (L/B > 5); Profundidade de assentamento inferior largura da sapata (h B), significando a

    desconsiderao da resistncia ao cisalhamento da camada de solo sobrejacente cota de assentamento da sapata;

    O macio caracteriza-se por apresentar ruptura generalizada. O processo de ruptura do macio de solo onde se apia uma fundao direta pode ser

    considerado conforme esquematicamente mostrado na Figura 3.8. Nesta figura pode-se observar que a superfcie potencia