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Engenharia Civil ·
Fundações e Contenções
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UNIDADE CURRICULAR DE NOME DA UC Prof 1 e Prof 2 Estruturas de fundações e contenções Aula Revisão Prof Rafaela Amaral Aula 2 Fundações diretas a carga é transmitida ao terreno predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação e a cota de assentamento é inferior a duas vezes a menor dimensão do elemento de fundação Fundações profundas a transferência de carga ao terreno é realizada em parte pelo atrito da superfície lateral em parte pela ponta do elemento de fundação Métodos de sondagem SPT standard penetration test Abreviatura do nome do ensaio pelo qual se determina o índice de resistência a penetração N com amostragem de solo N Abreviatura do índice de resistência a penetração do SPT cuja determinação se da pelo numero de golpes correspondente a cravação de 30 cm do amostradorpadrão apos a cravação inicial de 15 cm utilizandose corda de sisal para levantamento do martelo padronizado 0 15 30 45 60 N SPT Índice de Resistência à Penetração N Índice de Resistência à Penetração N nº de golpes necessários à cravação do amostrador 2ª e 3ª camadas N 20 golpes 1 golp e 30 golpes Algumas das principais informações obtidas deste tipo de sondagem são Classificação tatil visual dos solos em cada camada Capacidade de carga do solo em diversas profundidades Identificação das camadas de solo que compõem o subsolo Existência ou inexistência de lençol freatico bem como o nível inicial e apos 24 horas Procedimentos da sondagem a percussão 1 Amostrador Padrão Quando se atinge 1 m de profundidade de perfuração a equipe de sondagem posiciona o amostrador padrão para realizar os testes de resistência a percussão 2 Marcação Realizase a marcação de um segmento de 45 cm com o uso de um giz este segmento é dividido em três partes iguais de 15 cm cada A marcação funciona como uma referência para a contagem de golpes do martelo em cada segmento 3 Posicionamento do Martelo Para iniciar a cravação é necessario posicionar o martelo a 75 cm de altura O procedimento segue com golpes até que sejam cravados os primeiros 45 cm Registra o numero de golpes necessarios para cravar o amostrador a cada 15 cm 4 Coleta das amostras Apos realizar a cravação dos 45 cm é retirado o amostrador padrão e iniciase a coleta de amostras do solo até que se encontre o nível do freatico 5 Realização de testes de umidade Se é percebido que ha umidade no solo escavado é necessario realizar um teste de umidade para saber se foi atingido o nível saturado O procedimento é realizado por um equipamento denominado piu que ao entrar em contato com a agua ira emitir um som Assim a partir deste ponto é utilizado o método de lavagem que permite coletar material escavado pela circulação de agua com a ajuda de uma bomba motorizada O resultado do ensaio SPT corresponde à quantidade de golpes necessária para fazer penetrar no fundo do furo o barrilete amostrador nos seus últimos 30 cm 6Torquímetro Quando é terminado a cravação do amostrador acoplase o torquímetro a fim de se obter as medidas de torque maximo e toque residual Solo Nº de golpes N Compaci dade Resistência kgfcm² AREIA E SILTE 04 muito fofa 0 1 58 fofa ou pouco compacta 1 2 918 mediana mente compacta 2 3 1930 compacta 3 4 3150 muito compacta 4 6 ROCHA SÃ impenetra vel 100 Solo Nº de golpes N Consistên cia Resistência kgfcm² ARGILA 02 muito mole 0 025 35 mole 05 1 610 média 15 3 1119 rija 3 4 2030 muito rija 4 5 3140 dura 5 8 Fonte SERAPHIM J H C Sistemas Estruturais Fundações Apostila Santos 1997 1 Qual o tipo de solo existente na profundidade de 4 metros de solo 2 Qual o numero de golpes do ensaio SPT de sondagem nessa profundidade 3 Qual a resistência a compressão desse solo 4 Qual o nível do lençol freatico Exemplo Aula 2 Aula 4 Fundação direta se caracterizam pela transmissão da carga ao solo através de pressões distribuídas em sua base Classificação das sapatas Isolada Carga concentrada de um unico pilar Distribui a carga nas duas direções Corrida Carga linear parede Distribui a carga em apenas uma direção Associada Cargas concentradas de mais de um pilar transferidas através de uma viga que as associa Utilizada quando ha interferência entre duas sapatas isoladas Alavancada Carga concentrada transferida através de vigaalavanca É utilizada em pilar de divisa com o objetivo de centrar a carga do pilar com a area da sapata Dimensões das sapatas Balanços abas iguais nas duas direções Balanços não iguais nas duas direções Sapata rígida ou é a altura da sapata é dimensão da sapata em determinada direção é a dimensão do pilar em determinada dimensão carga permanente peso proprio das estruturas carga de revestimento carga variavel utilização vento tensão admissível do solo Exemplo Aula 4 Prédimensionar uma sapata de fundação superficial para um pilar com seção transversal 20X40cm que transfere a sapata uma carga vertical centrada total de 800KN característico tensão admissível do solo de 030MPa e momento fletores solicitantes externos inexistentes Balanços abas iguais nas duas direções ou Sapata 160X180 e Aula 6 Capacidade de Carga dos Solos a tensão que provoca a ruptura do maciço de solo em que a fundação esta assente apoiada embutida A ação gera uma tensão pressão no solo O solo pode responde com uma reação limite tensão de ruptura que conceituase genericamente de capacidade de carga do solo 𝑄 𝑝𝑟 Determinação da capacidade de carga dos solos Teoria de Rankine Teoria de Terzaghi Fórmula de Rankine Tensão limite de ruptura de Rankine solos não coesivos Tensão limite de ruptura de Rankine solos coesivos Sendo coeficiente de empuxo passivo Fórmula de Terzaghi Sapata corrida coesão atrito sobrecarga Para os dois tipos de ruptura podese obter em função de os valores de e A linha contínua referese a ruptura do tipo generalizada e a linha tracejada do tipo localizada Valores dos fatores de capacidade de carga e Terzaghi e Peck 1967 Valores dos fatores de capacidade de carga e Terzaghi e Peck 1967 Ocorrência do NA No caso de ocorrer nível dagua abaixo e coincidente com a cota de assentamento e uma fundação superficial considerando que o calculo da capacidade de carga do solo considera o estado de tensões efetivas devese usar o peso específico de solo submerso na parcela referente ao atrito na base o que implicara na redução do valor da capacidade de carga do solo como esperado Fundações de Outras Geometrias é a largura total da fundação ou seja sendo a semilargura e são fatores de capacidade de carga e são fatores de forma Qual a dimensão que deve ter uma sapata quadrada para suportar uma carga centrada de 105 t a uma profundidade de 15 m em uma argila que se pode adotar coesão de 50 kPa E se a profundidade de assentamento fosse 2 m Exemplo Aula 6 𝑃𝑟𝑏𝑠𝑐𝑐 𝑁𝑐 1 2 𝛾 𝑠𝛾𝐵 𝑁𝛾𝑠𝑞𝛾 h 𝑁𝑞 Aula 8 Recalque total de sapata deslocamento vertical para baixo da base da sapata em relação a uma referência fixa indeslocavel como o topo rochoso Recalque diferencial relativo entre duas sapatas São mais preocupantes onde recalque absoluto recalque imediato ou recalque elástico recalque primário ou recalque por adensamento recalque por compressão secundária Solos em geral areias siltes e argilas não saturadas Argilas moles saturadas Argilas muito molesmarinhas e solos orgânicos 𝐌o 𝐝𝐮𝐥𝐨 𝐝𝐞 𝐝𝐞𝐟𝐨𝐫𝐦𝐚𝐛𝐢𝐥𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 𝐂𝐨𝐞𝐟𝐢𝐜𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐏𝐨𝐢𝐬𝐬𝐨𝐧 Meio elastico homogêneo MEH Meio elastico não homogêneo o valor de é constante com a profundidade como é o caso das argilas sobreadensadas o valor de é variavel com a profundidade como é o caso das areias consideradas um meio linear não homogêneo Meio elástico homogêneo MEH Camada semiinfinita Onde tensão na superfície de contato entre a sapata e o solo PA menor dimensão da sapata coeficiente de Poisson do maciço de solo modulo de deformabilidade do solo considerado constante com a profundidade fator de influência que depende da forma e rigidez da sapata Meio elástico homogêneo MEH Camada infinita sobrejacente a um material muito rígido ou praticamente indeformavel cujo o topo pode ser considerado indeslocavel como costuma ser o topo rochoso onde recalque imediato de camada finita de argila homogênea fator de influência do embutimento da sapata obtido por grafico fator de influência da espessura da camada de solo obtido por grafico tensão na superfície de contato entre a sapata e o solo PA menor dimensão da sapata modulo de deformabilidade do solo Método da sapata fictícia Calculase o valor de recalque para cada camada assim o recalque final é igual a soma dos recalques de cada camada O calculo do recalque na primeira camada é feito normalmente com a equação Caso de multicamadas Na maioria dos casos o solo sobre o qual esta assentada a fundação é constituído de varias camadas com propriedades mecânicas diferentes Método da sapata fictícia Sapata fictícia na segunda camada O recalque nas camadas mais profundas é calculado considerandose uma sapata fictícia apoiada no topo de cada camada A sapata fictícia tem dimensões ampliadas através da propagação 12 A tensão no contato solosapata fictícia é igual a O recalque nas camadas inferiores deve ser calculado até que se encontre uma variação menor do que 10 no valor do recalque total Exemplo Aula 8 Considere uma sapata rígida de 150m x 150m de base assentada a uma profundidade de 10m sobre uma camada de argila saturada sobreadensada que pode ser considerada como semiinfinita Sabendo que a mesma recebe da superestrutura uma carga de 300 kN e que a Nspt dessa camada é igual a 12 estime o recalque imediato previsto para essa sapata Camada semiinfinita de argila sobreadensada e com o Nspt constante ao longo de sua profundidade tensão média na superfície de contato coeficiente de Poisson modulo de deformabilidade do solo Fator de influência Considere agora a mesma sapata da questão anterior 150m x 150 m agora assentada em um solo cujo perfil é apresentado na figura abaixo Para estimar o recalque da camada 1 vamos considerar que o impenetravel se encontra na interface entre as camadas 1 e 2 Logo utilizaremos a formulação de camada finita 1 camada hH10m e B150m Logo temos os seguintes valores para a determinação de e logo e tensão média na superfície de contato modulo de deformabilidade do solo 2 camada Agora a partir do espraiamento de tensões iremos considerar uma sapata fictícia na interface de contato entre as camadas 1 e 2 Para isso considerando um espraiamento de 12 Então para o calculo do recalque imediato para a camada 2 teremos uma sapata fictícia com B250m apoiada no topo da camada Sabemos que a carga que vem da superestrutura é a mesma 300 kN tensão média na superfície de contato modulo de deformabilidade do solo Logo temos os seguintes valores para a determinação de e logo e Aula 10 Fundações profundas elemento de fundação que transfere a carga ao terreno ou pela base resistência de ponta ou por sua superfície lateral resistência de fuste ou por uma combinação das duas devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta e no mínimo 30 m Tubulões elemento de fundação profunda de forma cilíndrica em que pelo menos na sua fase final de execução ha a descida de operario o tubulão não difere da estaca por suas dimensões mas pelo processo executivo que envolve a descida de operario Estacas elemento de fundação profunda executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos execução esta que pode ser por cravação a percussão prensagem vibração ou por escavação ou ainda de forma mista envolvendo mais de um destes processos São usadas quando os solos superficiais têm baixa capacidade de carga e são compressíveis impedindo o emprego das fundações rasas Dimensões dos tubulões A altura mínima do rodapé 20 cm Fuste em que Base Altura de base 180 m exceto para tubulões a ar comprimido Fuste Base Parâmetros de dimensionamento de tubulões segundo a NBR 6122 2019 carga do pilar kN tensão admissível do solo kNm² 1ª tentativa dois tubulões circulares e 2ª tentativa um tubulão em falsa elipse e um tubulão circular Supondo que P1 P2 e fazendo a base do tubulão do pilar mais carregado em falsa elipse temos sendo 3ª tentativa dois tubulões em falsa elipse sendo e Adotar Excentricidade Sendo a folga necessária para apoiar as formas dos pilares Reação do tubulão de divisa sendo em que mas se a condição não for atendida você devera adotar um novo e recalcular Blocos de coroamento Numero de estacas Reação vertical admissível da estaca carga vertical inclui peso proprio Blocos com cargas excêntrica Aula 12 No modelo de bielas e tirantes a biela é a representação do concreto comprimido e o tirante é das armaduras tracionadas BLOCO SOBRE UMA ESTACA Cargas elevadas edifícios de multiplos pavimentos Cargas baixas edificações de pequeno porte casas sobrados galpões etc Dimensão do bloco para cargas elevadas Dimensão do bloco para cargas baixas Sendo a estaca circular o bloco resulta quadrado em planta com Altura util do bloco Altura do bloco para cargas baixas Altura do bloco para cargas elevadas Nota Verificar que a altura util deve ser maior que o comprimento de ancoragem da armadura principal do pilar Obs altura util é a distância do CG da armadura de tração até a fibra mais comprimida do elemento BLOCO SOBRE DUAS ESTACAS Espaçamento mínimo entre as estacas para estacas prémoldadas para estacas moldadas no local Polígono de forças do bloco sobre duas estacas Força de tração na base do bloco Força de compressão nas bielas de concreto Altura Útil As bielas comprimidas de concreto não apresentam risco de ruptura por punção desde que o ângulo fique no intervalo e Altura do bloco A NBR 6118 prescreve que o bloco deve ter altura suficiente para permitir a ancoragem da armadura de arranque dos pilares Nessa ancoragem podese considerar o efeito favorável da compressão transversal às barras decorrente da flexão do bloco Sendo lado de uma estaca de seção quadrada com area igual a da estaca de seção circular Verificação das Bielas A seção ou area das bielas varia ao longo da altura do bloco e por isso são verificadas as seções junto ao pilar e junto as estacas sendo area da biela area do pilar area da estaca Considerando a equação basica de tensão e a força nas bielas de concreto a tensão normal de compressão na biela relativa ao pilar e a estaca é No pilar Na estaca Para evitar o esmagamento do concreto as tensões atuantes devem ser menores que as tensões resistentes maximas ou ultimas coeficiente que leva em consideração a perda de resistência do concreto ao longo do tempo devida a cargas permanentes efeito Rüsch A condição de segurança sera atendida se e No pilar Na estaca Para uma estimativa do comprimento do bloco sobre duas estacas como o comprimento de ancoragem não é conhecido logo de início podese estimar um diâmetro para a barra da armadura principal e assim definirse o comprimento de ancoragem basico Tabelas proximo slide para região de boa ancoragem e sem gancho sendo o cobrimento da armadura TABELA 3 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM b cm PARA Asef Ascalc CA50 nervurado Projetar pelo método das bielas o bloco sobre duas estacas escavadas do tipo Strauss com diâmetro de 42cm suportando a solicitação axial de 70tf proveniente de um pilar 40x40cm Exemplo Aula 12 Diâmetro da estaca 42 cm Espaçamento mínimo entre as estacas para estacas moldadas no local Adotado Altura util Adotando Altura do bloco Sendo adotando Comprimento do bloco Da tabela para C25 adotando sem gancho região de boa aderência Verificação das Bielas C25 Valor de calculo Tensão limite No pilar KNcm² OK Na estaca KNcm² OK Aula 14 Encurtamento elastico da propria estaca Recalque da base deformações do solo subjacentes a base da estaca até o indeslocavel Recalque total da cabeça da estaca Em diversos projetos a capacidade de carga não é o fator limitante mas sim o recalque que a estrutura pode suportar em seu estado limite de serviço ELS Metodologia adaptada de Aoki 1979 Encurtamento elástico da estaca Sendo area da seção transversal do fuste da estaca modulo de elasticidade da estaca suposto constante Recalque do solo a para estaca prémoldada para hélice contínua Franki e estacão para Strauss e escavada a seco para aço Para madeira a ordem de grandeza é Sendo o diâmetro da base da estaca Sendo diâmetro do fuste da estaca O acréscimo de tensões na camada sera Recalque devido ao solo pode ser estimado pela Teoria da Elasticidade Linear Sendo modulo de deformabilidade da camada do solo Sendo modulo de deformabilidade do solo antes da execução da estaca tensão geostatica no centro da camada expoente que depende da natureza do solo para materiais granulares e para argilas duras e rija em areia temos o aumento do modulo de deformabilidade em função do acréscimo de tensões o que não ocorre nas argilas Aoki 1984 considera para estaca cravada para estaca hélice contínua para estacas escavadas Em que é o coeficiente empírico do método AokiVelloso 1975 função do tipo de solo MÉTODO POULOS E DAVIS 1980 Poulos e Davis 1980 chegaram a seguinte equação para estacas de ponta isto é aquela que a estaca esta apoiada em uma camada resistente de solo Exemplo Aula 14 Para o boletim de sondagem dado pedese quantas estacas prémoldadas de concreto serão necessarias em um bloco de coroamento que recebe um pilar com carga de 475 tf e momento fletor de 79 tfm O fornecedor das estacas tem em estoque estacas com 320 mm de diâmetro comprimento de 8 m e fck de 20 MPa Foi decidido a utilização de 2 estacas de 12 m NMF Md 7908 9875 tf NMAX Nadotado NMF 49875 9875 5975 tf NMIN Nadotado NMF 49875 9875 400 tf Método Empírico ρ PI EsD 1º Passo Cálculo do P P NMAX NMIN2 5975 4002 49875 tf 49875 kN 3º Passo Fator de Influência I 33 Coeficiente de correção da camada finita Rh QUE TENHAMOS UM EXCELENTE SEMESTRE LETIVO MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO
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Penetração N nº de golpes necessários à cravação do amostrador 2ª e 3ª camadas N 20 golpes 1 golp e 30 golpes Algumas das principais informações obtidas deste tipo de sondagem são Classificação tatil visual dos solos em cada camada Capacidade de carga do solo em diversas profundidades Identificação das camadas de solo que compõem o subsolo Existência ou inexistência de lençol freatico bem como o nível inicial e apos 24 horas Procedimentos da sondagem a percussão 1 Amostrador Padrão Quando se atinge 1 m de profundidade de perfuração a equipe de sondagem posiciona o amostrador padrão para realizar os testes de resistência a percussão 2 Marcação Realizase a marcação de um segmento de 45 cm com o uso de um giz este segmento é dividido em três partes iguais de 15 cm cada A marcação funciona como uma referência para a contagem de golpes do martelo em cada segmento 3 Posicionamento do Martelo Para iniciar a cravação é necessario posicionar o martelo a 75 cm de altura O procedimento segue com golpes até que sejam cravados os primeiros 45 cm Registra o numero de golpes necessarios para cravar o amostrador a cada 15 cm 4 Coleta das amostras Apos realizar a cravação dos 45 cm é retirado o amostrador padrão e iniciase a coleta de amostras do solo até que se encontre o nível do freatico 5 Realização de testes de umidade Se é percebido que ha umidade no solo escavado é necessario realizar um teste de umidade para saber se foi atingido o nível saturado O procedimento é realizado por um equipamento denominado piu que ao entrar em contato com a agua ira emitir um som Assim a partir deste ponto é utilizado o método de lavagem que permite coletar material escavado pela circulação de agua com a ajuda de uma bomba motorizada O resultado do ensaio SPT corresponde à quantidade de golpes necessária para fazer penetrar no fundo do furo o barrilete amostrador nos seus últimos 30 cm 6Torquímetro Quando é terminado a cravação do amostrador acoplase o torquímetro a fim de se obter as medidas de torque maximo e toque residual Solo Nº de golpes N Compaci dade Resistência kgfcm² AREIA E SILTE 04 muito fofa 0 1 58 fofa ou pouco compacta 1 2 918 mediana mente compacta 2 3 1930 compacta 3 4 3150 muito compacta 4 6 ROCHA SÃ impenetra vel 100 Solo Nº de golpes N Consistên cia Resistência kgfcm² ARGILA 02 muito mole 0 025 35 mole 05 1 610 média 15 3 1119 rija 3 4 2030 muito rija 4 5 3140 dura 5 8 Fonte SERAPHIM J H C Sistemas Estruturais Fundações Apostila Santos 1997 1 Qual o tipo de solo existente na profundidade de 4 metros de solo 2 Qual o numero de golpes do ensaio SPT de sondagem nessa profundidade 3 Qual a resistência a compressão desse solo 4 Qual o nível do lençol freatico Exemplo Aula 2 Aula 4 Fundação direta se caracterizam pela transmissão da carga ao solo através de pressões distribuídas em sua base Classificação das sapatas Isolada Carga concentrada de um unico pilar Distribui a carga nas duas direções Corrida Carga linear parede Distribui a carga em apenas uma direção Associada Cargas concentradas de mais de um pilar transferidas através de uma viga que as associa Utilizada quando ha interferência entre duas sapatas isoladas Alavancada Carga concentrada transferida através de vigaalavanca É utilizada em pilar de divisa com o objetivo de centrar a carga do pilar com a area da sapata Dimensões das sapatas Balanços abas iguais nas duas direções Balanços não iguais nas duas direções Sapata rígida ou é a altura da sapata é dimensão da sapata em determinada direção é a dimensão do pilar em determinada dimensão carga permanente peso proprio das estruturas carga de revestimento carga variavel utilização vento tensão admissível do solo Exemplo Aula 4 Prédimensionar uma sapata de fundação superficial para um pilar com seção transversal 20X40cm que transfere a sapata uma carga vertical centrada total de 800KN característico tensão admissível do solo de 030MPa e momento fletores solicitantes externos inexistentes Balanços abas iguais nas duas direções ou Sapata 160X180 e Aula 6 Capacidade de Carga dos Solos a tensão que provoca a ruptura do maciço de solo em que a fundação esta assente apoiada embutida A ação gera uma tensão pressão no solo O solo pode responde com uma reação limite tensão de ruptura que conceituase genericamente de capacidade de carga do solo 𝑄 𝑝𝑟 Determinação da capacidade de carga dos solos Teoria de Rankine Teoria de Terzaghi Fórmula de Rankine Tensão limite de ruptura de Rankine solos não coesivos Tensão limite de ruptura de Rankine solos coesivos Sendo coeficiente de empuxo passivo Fórmula de Terzaghi Sapata corrida coesão atrito sobrecarga Para os dois tipos de ruptura podese obter em função de os valores de e A linha contínua referese a ruptura do tipo generalizada e a linha tracejada do tipo localizada Valores dos fatores de capacidade de carga e Terzaghi e Peck 1967 Valores dos fatores de capacidade de carga e Terzaghi e Peck 1967 Ocorrência do NA No caso de ocorrer nível dagua abaixo e coincidente com a cota de assentamento e uma fundação superficial considerando que o calculo da capacidade de carga do solo considera o estado de tensões efetivas devese usar o peso específico de solo submerso na parcela referente ao atrito na base o que implicara na redução do valor da capacidade de carga do solo como esperado Fundações de Outras Geometrias é a largura total da fundação ou seja sendo a semilargura e são fatores de capacidade de carga e são fatores de forma Qual a dimensão que deve ter uma sapata quadrada para suportar uma carga centrada de 105 t a uma profundidade de 15 m em uma argila que se pode adotar coesão de 50 kPa E se a profundidade de assentamento fosse 2 m Exemplo Aula 6 𝑃𝑟𝑏𝑠𝑐𝑐 𝑁𝑐 1 2 𝛾 𝑠𝛾𝐵 𝑁𝛾𝑠𝑞𝛾 h 𝑁𝑞 Aula 8 Recalque total de sapata deslocamento vertical para baixo da base da sapata em relação a uma referência fixa indeslocavel como o topo rochoso Recalque diferencial relativo entre duas sapatas São mais preocupantes onde recalque absoluto recalque imediato ou recalque elástico recalque primário ou recalque por adensamento recalque por compressão secundária Solos em geral areias siltes e argilas não saturadas Argilas moles saturadas Argilas muito molesmarinhas e solos orgânicos 𝐌o 𝐝𝐮𝐥𝐨 𝐝𝐞 𝐝𝐞𝐟𝐨𝐫𝐦𝐚𝐛𝐢𝐥𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 𝐂𝐨𝐞𝐟𝐢𝐜𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐝𝐞 𝐏𝐨𝐢𝐬𝐬𝐨𝐧 Meio elastico homogêneo MEH Meio elastico não homogêneo o valor de é constante com a profundidade como é o caso das argilas sobreadensadas o valor de é variavel com a profundidade como é o caso das areias consideradas um meio linear não homogêneo Meio elástico homogêneo MEH Camada semiinfinita Onde tensão na superfície de contato entre a sapata e o solo PA menor dimensão da sapata coeficiente de Poisson do maciço de solo modulo de deformabilidade do solo considerado constante com a profundidade fator de influência que depende da forma e rigidez da sapata Meio elástico homogêneo MEH Camada infinita sobrejacente a um material muito rígido ou praticamente indeformavel cujo o topo pode ser considerado indeslocavel como costuma ser o topo rochoso onde recalque imediato de camada finita de argila homogênea fator de influência do embutimento da sapata obtido por grafico fator de influência da espessura da camada de solo obtido por grafico tensão na superfície de contato entre a sapata e o solo PA menor dimensão da sapata modulo de deformabilidade do solo Método da sapata fictícia Calculase o valor de recalque para cada camada assim o recalque final é igual a soma dos recalques de cada camada O calculo do recalque na primeira camada é feito normalmente com a equação Caso de multicamadas Na maioria dos casos o solo sobre o qual esta assentada a fundação é constituído de varias camadas com propriedades mecânicas diferentes Método da sapata fictícia Sapata fictícia na segunda camada O recalque nas camadas mais profundas é calculado considerandose uma sapata fictícia apoiada no topo de cada camada A sapata fictícia tem dimensões ampliadas através da propagação 12 A tensão no contato solosapata fictícia é igual a O recalque nas camadas inferiores deve ser calculado até que se encontre uma variação menor do que 10 no valor do recalque total Exemplo Aula 8 Considere uma sapata rígida de 150m x 150m de base assentada a uma profundidade de 10m sobre uma camada de argila saturada sobreadensada que pode ser considerada como semiinfinita Sabendo que a mesma recebe da superestrutura uma carga de 300 kN e que a Nspt dessa camada é igual a 12 estime o recalque imediato previsto para essa sapata Camada semiinfinita de argila sobreadensada e com o Nspt constante ao longo de sua profundidade tensão média na superfície de contato coeficiente de Poisson modulo de deformabilidade do solo Fator de influência Considere agora a mesma sapata da questão anterior 150m x 150 m agora assentada em um solo cujo perfil é apresentado na figura abaixo Para estimar o recalque da camada 1 vamos considerar que o impenetravel se encontra na interface entre as camadas 1 e 2 Logo utilizaremos a formulação de camada finita 1 camada hH10m e B150m Logo temos os seguintes valores para a determinação de e logo e tensão média na superfície de contato modulo de deformabilidade do solo 2 camada Agora a partir do espraiamento de tensões iremos considerar uma sapata fictícia na interface de contato entre as camadas 1 e 2 Para isso considerando um espraiamento de 12 Então para o calculo do recalque imediato para a camada 2 teremos uma sapata fictícia com B250m apoiada no topo da camada Sabemos que a carga que vem da superestrutura é a mesma 300 kN tensão média na superfície de contato modulo de deformabilidade do solo Logo temos os seguintes valores para a determinação de e logo e Aula 10 Fundações profundas elemento de fundação que transfere a carga ao terreno ou pela base resistência de ponta ou por sua superfície lateral resistência de fuste ou por uma combinação das duas devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta e no mínimo 30 m Tubulões elemento de fundação profunda de forma cilíndrica em que pelo menos na sua fase final de execução ha a descida de operario o tubulão não difere da estaca por suas dimensões mas pelo processo executivo que envolve a descida de operario Estacas elemento de fundação profunda executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos execução esta que pode ser por cravação a percussão prensagem vibração ou por escavação ou ainda de forma mista envolvendo mais de um destes processos São usadas quando os solos superficiais têm baixa capacidade de carga e são compressíveis impedindo o emprego das fundações rasas Dimensões dos tubulões A altura mínima do rodapé 20 cm Fuste em que Base Altura de base 180 m exceto para tubulões a ar comprimido Fuste Base Parâmetros de dimensionamento de tubulões segundo a NBR 6122 2019 carga do pilar kN tensão admissível do solo kNm² 1ª tentativa dois tubulões circulares e 2ª tentativa um tubulão em falsa elipse e um tubulão circular Supondo que P1 P2 e fazendo a base do tubulão do pilar mais carregado em falsa elipse temos sendo 3ª tentativa dois tubulões em falsa elipse sendo e Adotar Excentricidade Sendo a folga necessária para apoiar as formas dos pilares Reação do tubulão de divisa sendo em que mas se a condição não for atendida você devera adotar um novo e recalcular Blocos de coroamento Numero de estacas Reação vertical admissível da estaca carga vertical inclui peso proprio Blocos com cargas excêntrica Aula 12 No modelo de bielas e tirantes a biela é a representação do concreto comprimido e o tirante é das armaduras tracionadas BLOCO SOBRE UMA ESTACA Cargas elevadas edifícios de multiplos pavimentos Cargas baixas edificações de pequeno porte casas sobrados galpões etc Dimensão do bloco para cargas elevadas Dimensão do bloco para cargas baixas Sendo a estaca circular o bloco resulta quadrado em planta com Altura util do bloco Altura do bloco para cargas baixas Altura do bloco para cargas elevadas Nota Verificar que a altura util deve ser maior que o comprimento de ancoragem da armadura principal do pilar Obs altura util é a distância do CG da armadura de tração até a fibra mais comprimida do elemento BLOCO SOBRE DUAS ESTACAS Espaçamento mínimo entre as estacas para estacas prémoldadas para estacas moldadas no local Polígono de forças do bloco sobre duas estacas Força de tração na base do bloco Força de compressão nas bielas de concreto Altura Útil As bielas comprimidas de concreto não apresentam risco de ruptura por punção desde que o ângulo fique no intervalo e Altura do bloco A NBR 6118 prescreve que o bloco deve ter altura suficiente para permitir a ancoragem da armadura de arranque dos pilares Nessa ancoragem podese considerar o efeito favorável da compressão transversal às barras decorrente da flexão do bloco Sendo lado de uma estaca de seção quadrada com area igual a da estaca de seção circular Verificação das Bielas A seção ou area das bielas varia ao longo da altura do bloco e por isso são verificadas as seções junto ao pilar e junto as estacas sendo area da biela area do pilar area da estaca Considerando a equação basica de tensão e a força nas bielas de concreto a tensão normal de compressão na biela relativa ao pilar e a estaca é No pilar Na estaca Para evitar o esmagamento do concreto as tensões atuantes devem ser menores que as tensões resistentes maximas ou ultimas coeficiente que leva em consideração a perda de resistência do concreto ao longo do tempo devida a cargas permanentes efeito Rüsch A condição de segurança sera atendida se e No pilar Na estaca Para uma estimativa do comprimento do bloco sobre duas estacas como o comprimento de ancoragem não é conhecido logo de início podese estimar um diâmetro para a barra da armadura principal e assim definirse o comprimento de ancoragem basico Tabelas proximo slide para região de boa ancoragem e sem gancho sendo o cobrimento da armadura TABELA 3 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM b cm PARA Asef Ascalc CA50 nervurado Projetar pelo método das bielas o bloco sobre duas estacas escavadas do tipo Strauss com diâmetro de 42cm suportando a solicitação axial de 70tf proveniente de um pilar 40x40cm Exemplo Aula 12 Diâmetro da estaca 42 cm Espaçamento mínimo entre as estacas para estacas moldadas no local Adotado Altura util Adotando Altura do bloco Sendo adotando Comprimento do bloco Da tabela para C25 adotando sem gancho região de boa aderência Verificação das Bielas C25 Valor de calculo Tensão limite No pilar KNcm² OK Na estaca KNcm² OK Aula 14 Encurtamento elastico da propria estaca Recalque da base deformações do solo subjacentes a base da estaca até o indeslocavel Recalque total da cabeça da estaca Em diversos projetos a capacidade de carga não é o fator limitante mas sim o recalque que a estrutura pode suportar em seu estado limite de serviço ELS Metodologia adaptada de Aoki 1979 Encurtamento elástico da estaca Sendo area da seção transversal do fuste da estaca modulo de elasticidade da estaca suposto constante Recalque do solo a para estaca prémoldada para hélice contínua Franki e estacão para Strauss e escavada a seco para aço Para madeira a ordem de grandeza é Sendo o diâmetro da base da estaca Sendo diâmetro do fuste da estaca O acréscimo de tensões na camada sera Recalque devido ao solo pode ser estimado pela Teoria da Elasticidade Linear Sendo modulo de deformabilidade da camada do solo Sendo modulo de deformabilidade do solo antes da execução da estaca tensão geostatica no centro da camada expoente que depende da natureza do solo para materiais granulares e para argilas duras e rija em areia temos o aumento do modulo de deformabilidade em função do acréscimo de tensões o que não ocorre nas argilas Aoki 1984 considera para estaca cravada para estaca hélice contínua para estacas escavadas Em que é o coeficiente empírico do método AokiVelloso 1975 função do tipo de solo MÉTODO POULOS E DAVIS 1980 Poulos e Davis 1980 chegaram a seguinte equação para estacas de ponta isto é aquela que a estaca esta apoiada em uma camada resistente de solo Exemplo Aula 14 Para o boletim de sondagem dado pedese quantas estacas prémoldadas de concreto serão necessarias em um bloco de coroamento que recebe um pilar com carga de 475 tf e momento fletor de 79 tfm O fornecedor das estacas tem em estoque estacas com 320 mm de diâmetro comprimento de 8 m e fck de 20 MPa Foi decidido a utilização de 2 estacas de 12 m NMF Md 7908 9875 tf NMAX Nadotado NMF 49875 9875 5975 tf NMIN Nadotado NMF 49875 9875 400 tf Método Empírico ρ PI EsD 1º Passo Cálculo do P P NMAX NMIN2 5975 4002 49875 tf 49875 kN 3º Passo Fator de Influência I 33 Coeficiente de correção da camada finita Rh QUE TENHAMOS UM EXCELENTE SEMESTRE LETIVO MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO