Estudo sobre Fundamentos de Fundações: Aspectos Gerais e Prospecção Geotécnica

FUNDAÇÕES Doctum Faculdades Integradas de Teofilo Otoni Prof Maximiliano Ribeiro de Godoy 10 Introdução Carregamento Carregamento Carregamento Carregamento Carregamento É o elemento estrutural que transmite ao terreno a carga de uma edificação O custo de uma fundação varia entre 3 e 10 do CGO Custo Geral da Obra Uma fundação mal projetada pode ocasionar um custo de 5 a 10 vezes maior que a da escolha adequada 11 GENERALIDADES O estudo de uma fundação que atenda perfeitamente aos requisitos de cargas e desempenho em serviço deve contemplar 11 GENERALIDADES Conhecimento da topografia local Perfil Geotécnico do Subsolo Taludes Investigações geotécnicas NANível de água Estimativa de Capacidade de Carga Erosão Estimativa de Recalques 11 GENERALIDADES Tipo e uso da edificação Dados da obra Sistema estrutural Cargas resultantes no de pavimentos Dados de construções vizinhas Tipo de estruturas e fundações Desempenho das fundações Existência de subsolo Equipamentos disponíveis 11 GENERALIDADES do solo devido as cargas transmitidas Um projeto de fundações deve garantir da fundação elemento estrutural propriedade de deformabilidade Recalques compatíveis com a Superestrutura determinação de recalques admissíveis Segurança à ruptura FUNDAÇÕES 20 Prospecção Geotécnica 21 GENERALIDADES Custo que varia de 005 a 05 do CGO Objetivo Definir a estratigrafia e natureza do subsolo Prop físicas e mecânicas do solo Lençol freático Seleção do tipo do ensaio depende Condições geólogicas Requisitos de projeto Tipo e modelo executivo 21 GENERALIDADES Podem ser Investigação preliminar Investigação complementar Investigação executiva 22 Especificações 221 NÚMERO DE FUROS Nunca dever ser inferior a 3 Para grandes áreas 1 furo a cada 200m2 até 1200 m2 e após 1 furo a cada 400 m2 restantes 222 DISPOSIÇÃO Devem ser distribuidos em planta cobrindo toda a área A máxima distância entre furos é 25 m 223 PROFUNDIDADE Função do tipo de edifício da forma da área carregada e das condições geotécnicas locais A sondagem deve ser abranger todas as camadas impróprias ao apoio de fundações Quando atingindos solos de alta capacidade seu valor deve ser confirmado em 3 camadas subsequentes 223 PROFUNDIDADE A NBR 8036 no item 4122 As sondagens devem ser levadas até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais fixandose como critério aquela profundidade onde o acréscimo de pressão no solo devido às cargas estruturais aplicadas for menor do que 10 da pressão geostática efetiva 23 Métodos e técnicas de exploração 23 MÉTODOS E TÉCNICAS DE EXPLORAÇÃO Poços Blocos indeformados Ensaios de caracterização Adensamento deformabilidade Cisalhamento resistência 23 MÉTODOS E TÉCNICAS DE EXPLORAÇÃO Sondagem a trado Exame visual táctil do solo Determinação do NA 24 SPT 24 SPT NBR 6484 Ensaio utilizado no Brasil Constitui em uma medida de RESISTÊNCIA dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento Realizado através da cravação de um amostrador padrão com um martelo de 65 kgf em queda livre 75cm 24 SPT 24 SPT É tomado o número de golpes necessários para se cravar o amostrador padrão em 45 cm sendo a contagem realizada de 15 em 15 cm O Nspt fica definido como sendo o número de golpes necessários para se cravar os últimos 30 cm do amostrador O ensaio é realizado de m em m O avanço até a próxima profundidade é feito através de um trépano com circulação de água 24 SPT O relatório traz informações do NA profundidade e classificação das camadas e gráfico de golpes 24 SPT Vantagens Simplicidade do equipamento Baixo Custo Obtenção de um valor numérico que pode ser relacionado com regras empíricas de projetos 24 SPT Desvantagens Possibilidade de distorção dos resultados causados pelo incorreto emprego da técnica adotada pelo operador Determinação apenas de um parâmetro do ensaio para a aplicação de correlações com propriedades do solo EXERCÍCIO Ex 1 Desenhar um perfil geotécnico dos solos baseado no ensaio SPT triplo simples Ex 2 Determine a sapata quadrada para o pilar P5 com PK550kn na cota de assentamento Df170m considere ensaio dado 24 SPT 25 SPT T 25 SPT T Ensaio NOVO Mesmo procedimento do SPT Após SPT é aplicado um torque no amostrador padrão e tomados os valores máximos e residuais Muito mais eficiente na estimativa de atrito lateral em estacas principalmente em estacas Hélice Continua e ômega 25 SPT T O Torque máximo é o momento de torção máximo necessárioà rotação do amostrador O Torque residual é momento que permace constante após o rompimento do solo 25 SPT T 25 SPT T 26 CPT 26 CPT O ensaio CPT consiste da cravação estática de uma ponteira cônica de ângulo apical de 60º com seção transversal normalmente de 10 cm2 ou 15 cm2 a velocidade constante 20 5 mms medindose a força necessária à referida cravação que compreende duas parcelas de resistência uma de ponta e outra relativa ao atrito lateral 26 CPT Quando é feito também o acompanhamento da poropressão devido aos esforçõs de cravação o ensaio é conhecido como CPTU 26CPT 26 CPT 26 CPT qt kPa qt u u0 kPa Bs Rt 27 PMT 27 PMT Empregado na determinação de características de DEFORMABILIDADE e Resistência do solo Segundo Baguelin 1978 o ensaio pressiométrico é baseado na expansão da cavidade cilíndrica formada no solo com o objetivo de se medir a relação entre a pressão e a deformação do solo 27 PMT A definição é a de uma sonda cilíndrica projetada para aplicar uma pressão radial uniforme às paredes de um furo através de uma membrana flexível promovendo a conseqüente expansão de uma cavidade cilíndrica na massa do solo 27 PMT Existem 3 tipos de pressiômetro Pressiômetro de préfuro Pressiômetro autoperfurante e Pressiômetro autocravável 27 PMT O de préfuro é o que mais utilizado onde se destaca o Pressiômetro de Ménard 103 Ds diâmetro do furo 12 Ds o diâmetro nominal da sonda é de 63 mm 27 PMT O pressiômetro de Menard é subdividido em 4 partes Unidade de Controle Caixa de Monitoramento Sonda Pressiométrica Mangueira de Conexão Fonte de Pressão 27 PMT 27 PMT A caixa de monitoramento possui a função de interligar a fonte de energia a sonda pressiométrica Ela controla os acréscimos de pressões geradas e o deslocamento da água e gás para a sonda pressiométrica 27 PMT A sonda pressiométrica é composta por três células superpostas sendo uma célula definida como célula central e duas células ditas células de guarda 27 PMT A célula central na qual há a deformação com a introdução de água sobre pressão encontrase no meio da sonda ela é constituída por um recobrimento de borracha bainha envolvendo o corpo metálico núcleo da sonda Para que a água fique limitada à célula central as extremidades da bexiga são presas ao núcleo por meio de anéis de vedação 27 PMT As células de guarda se encontram ladeando superiormente e inferiormente a célula central estas são preenchidas com gás com a mesma pressão que a medida na célula central com isso não há o desbalanceamento causado pela força na célula central com a mudança de comprimento Elas são constituídas por uma membrana de borracha que recobre a sonda em toda sua extensão 27 PMT A mangueira de conexão é bipartida sendo necessária para se levar à água pressurizada e gás à sonda contidos na caixa de monitoramento A fonte de pressão utilizada é um cilindro de nitrogênio N2 Ela é conectada a caixa de monitoramento e serve como o próprio nome diz fonte de pressão para que este seja levado à sonda bem como a água pressurizada 27 PMT O ensaio se dá através da aplicação de pressão na sonda contida dentro de um préfuro existente Tais pressões são aplicadas em intervalos de 1 min devendose ter em um ensaio de 8 a 14 incrementos de pressão Fazse então a leitura do volume de água deslocado em intervalos de 15 30 e 60 seg a cada acréscimo de pressão Finalizado o ensaio repetemse os procedimentos acima em nova profundidade O ensaio é limitado ao tamanho da sonda ou seja deve tomar o cuidado para que uma mesma camada não seja ensaiada mais de uma vez 27 PMT O ensaio apresenta gráficos de ΔV x ΔP de onde se obtêm parâmetros de deformabilidade E G e resistência pressão limite Pl e pressão de fluência Pf 28 DMT 28 DMT O DMT é subdividido em Lâmina dilatométrica Haste de inserção Cabo eletropneumático e pneumático Caixa de Controle e Tanque de gás 28 DMT A lâmina dilatométrica é uma lâmina de aço inoxidável possuidora de uma membrana circular fina de 60 mm de diâmetro situada em uma das faces A região superior da lâmina é conectada a caixa de monitoramento através do cabo eletropneumático Sua cravação na camada de solo é feita por meio de um sistema de reação De trás da membrana existe um disco rígido que aciona a expansão e contração da membrana 28 DMT 28 DMT 28 DMT O cabo eletropneumático consiste de um fio de aço inoxidável dúctil envolvido por um tubo de náilon com conectores especiais em cada extremidade este interliga a caixa de controle à lâmina dilatométrica 28 DMT A caixa de controle possui funções básicas de monitorar e controlar a pressão de gás fornecida à lâmina e tornar perceptível a posição da membrana Ela possui dois manômetros Normalmente o tanque de gás é composto por nitrogênio fornecido em garrafas metálicas 28 DMT Após a cravação da lâmina dilatométrica a profundidade a ser ensaiada a membrana se encontra em condição contraída devido ao empuxo ativo do solo sendo esta diferente que a tensão horizontal real do solo A pressão para a expansão da membrana é então aplicada ouvindose um sinal de áudio ininterrupto vindo da caixa de controle Tal sinal é cessado quando a membrana é expandida a 005 mm sendo considerada como a pressão posteriormente corrigida pela calibração necessária para que o solo esteja na sua posição teórica antes da lâmina ter sido inserida no terreno Lêse a pressão no manômetro denominada A 28 DMT Em seguida a expansão da membrana é continuada acrescendo lentamente a pressão de gás Quando a lâmina se encontra com 11 mm de expansão o sinal de áudio é novamente acionado lendose a leitura B no manômetro e repetese o desligamento do sinal A membrana é então desinflada através do alívio de pressão até que a membrana retorne a sua posição inicial assentada Neste ponto o sinal pode ser acionado novamente e se obtém a leitura denominada C Nova profundidade é escolhida e repetemse os passos descritos acima 28 DMT A P0 Pressão geostática inicial B P1 Pressão de deslocamento 11 mm C P2 Pressão residual 28 DMT A interpretação dos ensaios dilatómetricos possibilita a estimativa do coeficiente de empuxo no repouso k0 módulo de elasticidade E razão de sobre adensamento OCR resistência ao cisalhamento não drenado de argilas Su e ângulo de atrito φ em areias Mostra também a classificação do solo baseado no seu comportamento mecânico 28 DMT MARCELODMTO2dat DILATOMETER TEST D M T UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA MARCELO TESE MESTRADO INTERPRETED GEOTECHNICAL PARAMETERS TEST DMT 02 30082010 28 DMT DMT 01 LEGEND Z Depth Below Ground Level P0P1P2 Corrected ABC readings Id Material Index Ed Dilatometer modulus Ud Pore Press Index P2U0P0U0 Gamma Bulk unit weight Sigma Effective overb stress U0 Pore pressure INTERPRETED PARAMETERS Phi Safe floor value of Friction Angle Ko In situ earth press coeff M Constrained modulus at Sigma Cu Undrained shear strength Ocr Overconsolidation ratio OCR relative OCR generally realistic If accurate independent OCR available apply suitable OCR Factor SOUNDING PARAMETERS DeltaA 15 kPa DeltaB 40 kPa GammaTop 170 kNm3 FactorEd 347 Zm 00 kPa Zabs Zw Zfinal 29072010 MARCELODMTO1dat UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA MARCELO TESE MESTRADO Water Level below end of sounding Reduction formulae according to Marchetti ASCE GeotJnlMar 1980 Vol109 299321 Phi according to TC16 ISSMGE 2001 Z A B C P0 P1 P2 Gamma Sigma U0 Id Kd Ed Ud Ko Ocr Phi M Cu DMT 01 m kPa kPa kPa kPa kPa kPa kNm3 kPa kPa MPa Deg MPa kPa DESCRIPTION 02 275 810 266 770 186 3 0 189 782 175 48 778 SILTY SAND 04 160 540 159 500 177 7 0 215 223 118 44 386 SILTY SAND 06 280 530 285 490 167 11 0 072 268 71 33 573 244 60 CLAYEY SILT 08 70 310 76 270 167 14 0 256 54 67 38 131 SILTY SAND 10 70 360 73 320 167 17 0 337 42 86 36 150 SAND 12 70 350 74 310 167 21 0 320 36 82 35 132 SILTY SAND 14 110 470 110 430 177 24 0 292 46 111 37 202 SILTY SAND 16 80 340 85 300 167 28 0 254 31 75 35 108 SILTY SAND 18 40 250 47 210 167 31 0 344 15 56 31 49 SAND 20 90 220 101 180 157 34 0 078 30 27 078 18 35 12 CLAYEY SILT 22 100 280 109 240 157 37 0 121 29 46 58 SANDY SILT 24 30 210 39 170 167 40 0 339 10 46 28 39 SAND 26 140 340 148 300 157 44 0 103 34 53 086 23 75 19 SILT 28 130 350 137 310 157 47 0 127 29 60 78 SANDY SILT 30 200 500 203 460 167 50 0 127 40 89 144 SANDY SILT 32 110 280 119 240 157 53 0 101 22 42 060 12 42 13 SILT 34 130 320 138 280 157 57 0 103 24 49 066 14 54 16 SILT 36 170 480 172 440 167 60 0 155 29 93 121 SANDY SILT 38 260 540 264 500 167 63 0 090 42 82 10 32 133 35 SILT 40 260 500 266 460 167 66 0 073 40 67 099 30 106 35 CLAYEY SILT 29 ENSAIO DE PALHETA VANE TEST 29 VANE TEST Ensaio de palheta tem por objetivo determinar a resistência nãodrenada do solo Su Utilizase uma palheta de seção cruciforme que cravada em argilas saturadas de consistência mole a rija é submetida ao torque necessário para cisalhar o solo por rotação Rotação de 6 06 o min e feito leituras a cada 2 o para determinação da curva torque X rotação Diâmetro da palheta 13 1mm e altura de 130mm 29 VANE TEST 29 VANE TEST