Aula 5 - Sapatas: Fundações Diretas e Dimensionamento - Engenharia Civil

UNIDADE CURRICULAR DE NOME DA UC Prof 1 e Prof 2 Estruturas de fundações e contenções Aula 5 Prof Caroline Sales SAPATAS Fundações Diretas transferem carga ao solo pelo seu apoio direto sobre este Rasas apoiamse em a pequenas profundidades 20 a 30 m ou DB10em relação ao nivel do terreno circunvizinho 1 Considerações iniciais Dimensionamento de Sapatas NT L B Cb Ca b ho h d h B L P A S b B L B A L b A b B 2 4 1 2 a º 30 52 a a Ca h h tg O ho20 a 40 cm h 0850fp cm D Sapatas Rígidas em areia NT P F S Sapatas Rígidas em areia NT P F S contato Sapatas Rígidas em areia NT P F confinamento S contato r imediato cte Sapatas Rígidas em argila NT P F S contato Sapatas Rígidas em argila NT P F S contato Sapatas Rígidas em argila NT P F Argila S contato r cte Sapatas Rígidas em rocha NT P F Rocha coesão absoluta S contato Sapatas Flexíveis em areia NT P F S Sapatas Flexíveis em areia NT P F Scte confinamento para mobilizar a mesma tensão é preciso um recalque maior nas bordas Sapatas Flexíveis em argila NT P F S Sapatas Flexíveis em argila NT P F Scte Sapatas Rígidas tensões no solo NT P F S Circular Z 15B Quadrada Z 25B Corrida Z 40B 01S No geral ZaB Valores de a Barata 1984 LB a 1 20 15 25 2 30 3 35 4 40 5 43 10 53 20 55 1000 65 25B 30B 45B LB5 Sapatas Rígidas tensões no solo NT P F S Z Sapatas Flexíveis tensões no solo NT P F S Z Sapatas Rígidas tensões no solo NT P F S Z SZ fo30 solo f 0 mole 40 areia 40 a 45 argila rija 70 rocha 70 Sapatas Rígidas sobreposição NT P F S Z SZ 30º P Sapatas Rígidas escalonamento NT P F S Z SZ 30º P 30º Critérios de Ruptura Terzaghi 1943 NT P0 PS PS P kN r mm Critérios de Ruptura Terzaghi 1943 NT P1 PS PS P kN r mm r1 P1 r1 Critérios de Ruptura Terzaghi 1943 NT P2 PS PS P kN r mm r2 P1 r1 P2 r2 Plastificação Critérios de Ruptura Terzaghi 1943 NT PR PS PS r P kN r mm P1 r1 P2 r2 PR Ruptura Geral Critérios de Ruptura Vésic 1975 NT PR PS PS r P kN r mm P1 r1 P2 r2 PR Convencional Ruptura Local Recalque limite Critérios de Ruptura Vésic NT PR PS PS r P kN r mm r1 r2 PR Convencional Punção Recalque limite Critérios de Ruptura Terzaghi NT PR Vgh Vgh h a 45ºf2 45ºf2 I II III f a 45ºf2 s atrito c adesão total Solução para a f I Zona de tensões máximas verticais II Zona de cisalhamento radial III Zonas passivas de Rankine Ws Ca Ca Ep Ep B R RBWS 2Ep 2Casena 0 Ca c B2 cosa WS g 4 B² tga Hipóteses Sapata Corrida LB 50 h B despreza o cisalhamento Ruptura Geral Tipos de ruptura a generalizada b local c puncionamento Fonte httpmonografiaspoliufrjbrmonografiasmono poli10015033pdf RUPTURA DO SOLO A ruptura de um solo depende da rigidez do solo e do embutimento da sapata no maciço de solo Vesic em 1975 apresenta o termo embutimento relativo hB que pode ser calculado da seguinte forma B 2 a b a b sendo a e b as dimensões da sapata em planta RUPTURA DO SOLO Análise 1 quanto maior o valor da compacidade relativa maior a probabilidade de ocorrência de uma ruptura geral considerando um embutimento relativo constante Terzaghi Fatores de Cap Carga Caso 1 c0 h0 e g0 devese variar a até obter Ng minimo Caso 2 c0 h0 e g0 Caso 3 c0 h0 e g0 1 g cot q C C R N N N c f 2 45º 2 f f tg e N N q tg q q R ² cos 4 2 1 f a g g g g B E N N B p R g g g B N S q N S c N S q q c c R 50 Ruptura Puncionamento c23c tg f23tgf Nc Nq Ng Fatores de Forma Circular Sg06 QuadradaSg08 SC 12 Sq 10 Vésic 1975 Fat de Cap Carga A forma de ruptura depende da densidade relativa DR da areia e do embutimento relativo hB B 2BLBL hB 37 Ruptura Local hB45 Punção Ng 2Nq1tgf CaquotKérisel 1953 mais indicado Ng Nq1tg14f Meyerhof 1963 Ng 15Nq1tgf Hansen 1970 Fatores de forma de De Beer 1963 Sapata Sc Sq Sg Corrida 10 10 10 Retangulares 1BLNqNc 1BLtgf 104BL Circulares ou Quadradas 1NqNc 1tgf 06 Skempton 1951 Aplicado em argila saturada não drenada Ng 0 Nq10 Nc 0125hB² 106hB514 p hB 50 Nc 74 p hB 50 Sapata Sc Sq Sg Corrida 10 10 Retangulares 102BL 10 Circulares ou Quadradas 12 10 PR Vgh B R Terzaghi x Meyerhof 1963 NT h Terzaghi x Meyerhof 1963 NT PR Vgh h B R b po So qpo 05 g h cos² b So m c po tgf 0 m 1 mob Cisal g g B N po N c N q c R 50 Hansen 1961 1970 Vésic Equação generalizada Amann i i i i i i i i R i a N S d i b g c T a b e la d e fa t o r e s p a r a c á lc u lo d e c a p a c id a d e d e c a r g a d e S a p a t a s i a i N i c o r r id a S i i i b i g i c i h B 1 0 p a ra f 0 1 0 1 B L N q N c h B 1 0 p a ra f 0 h B 1 0 1 0 1 B L tg f h B 1 0 2 0 N q 1 tg f 0 5 B 1 0 N q 1 tg 1 4 f 1 0 4 B L 1 0 b q g q c q 1 5 N q 1 tg f O b s e m a r g ila s a tu r a d a e m a r g ila s a tu r a d a q u a n d o h o u v e r re a te r r o d i 1 0 a e m ra d ia n o s p f 2 n ã o d re n a d a n ã o d re n a d a a n a lis a r o ta lu d e N q 1 0 N g 0 N q N c 0 2 N c 0 1 2 5 h B ² P c a r g a e x c ê n tric a 1 0 6 h B 5 1 4 B B 2 e B p h B 5 0 L L 2 e L N c 7 4 p h B 5 0 p c o rr id a B L 0 m m n m L c o s ² m B s e n ² s e c i 1 0 c i 1 0 T e r z a g h i p c ir c u la r B L 1 0 H V tg A c a a re ia s f c a 0 a rg s a t 0 c a S u E p e m p u x o p a s s iv o P N A a c im a d a b a s e q g n a t N A g s u b h N A g g s u b P N A n o b u lb o q g n a t h g g s u b N A h B g n a t g s u b R u p tu ra lo c a l c l 2 3 c f 1 2 3 f d i c q g 2 4 5º 2 f f tg e tg 1 co t g N q f co s ² 4 f a g g B E N p c N c L B H m 1 m g c L B V H co t 1 f 1 co t 1 m g L c B V H f L B L B m m B 1 2 B L B L m m L 1 2 B h 0 4 1 B 0 4 a r c t g h 1 B h tg ² sen 1 2 1 f f B h a rctg tg ² sen 1 2 1 f f 2 2 1 a ² 1 f a tg 2 2 1 ² 1 tg rI L B 0 6 0 l o g 0 1 2 0 3 2 f f f s e n 1 lo g 2 3 0 7 s e n 0 6 4 0 e x p rI tg L B f tg c G I B r 2 2 4 5 º c o t g 0 4 5 3 3 e x p 2 1 f L B I c r it r P H V P L B P a P L B L B e B e L h B 1 ² c o s 2 1 f f g p k t g N Casos para maior análise Solo nãohomogêneo Argila com resistência linearmente crescente com a profundidade Solo estratificado camada fraca sobre camada resistente camada granular resistente sobre camada mole Camada com pequena espessura Camada de argila com coesão constante Camada de argila com coesão variável com a profundidade Solo saturado argilas moles nãodrenado cu e fu rápido geralmente é a crítica ou drenado c e f lento Solo não saturado porosos colapsíveis interior do estado de SP e do Brasil Obtenção dos parâmetros f c g Ensaios de cisalhamento direto triaxial e de peso espec Correlações com SPT Mello 1971 NSPT 40 º f 28 Godoy 1983 NSPT 15º f Teixeira 1996 Teixeira Godoy 1996 cu10NSPT kPa Obtenção dos parâmetros f c g Godoy 1972 Argila SPT g ef kNm³ c kPa c de Alonso 1982 Muito mole 2 13 10 Mole 3 a 5 15 10 a 25 Média 6 a 10 17 25 a 50 Rija 11 a 19 19 50 a 100 Dura 20 21 100 a 200 Areia SPT seca úmida saturada Fofa 5 16 18 19 Pouco compacta 5 a 8 Medianamente Compacta 9 a 18 17 19 20 Compacta 19 a 40 18 20 21 Muito compacta 40 g ef kNm³ Tensão admissível Teorico Prova de carga em placa ruptura geral admR2 ruptura local Empírico em função do SPT para o solo do bulbo p argilas adm pa ensaio de adensamento g g g f B N f q N f c N q q c c adm 50 3 1 20 50 SPT SPT adm MPa p N N 10 25 2 adm Tensão admissível Empírico em função do cone para argilas adm qc 10 MPa para areias adm qc 15 MPa válidas para qc 15 Mpa adm 04 Mpa Meyerhof F 40 p areias secas F 80 p areias saturadas B h F B qc adm 1 Para solos do interior de SP 0011qc adm 0025qc Sapata detalhes de projeto Largura mínima 080 m isolada 060 m corrida LB 250 arredondamento de 5 em 5 cm Pilares irregulares ex LT ou U CG Sapata Associada sobreposição Pilares muito próximos P1 P2 Sapata Associada sobreposição Pilares muito próximos P1 P2 L B c Sapata Associada sobreposição Pilares muito próximos P1 P2 1 2 1 2 P d P P x 2 2 1 2 P d P P y L B ALBP1P2 adm O valor de L deve conduzir a momentos positivos e negativos com valor em módulo próximos podese adotar 20 c 50 cm c M Sapata Associada sobreposição Solução por distorção da sapata mantendo a área P1 P2 Sapata Associada sobreposição Solução por distorção da sapata mantendo a área P1 P2 Sapata de Divisa alavancada P2 P1 divisa Sapata de Divisa alavancada Fazse viga alavanca para equlibrar a excentricidade P2 P1 divisa CG Sapata de Divisa alavancada Fazse viga alavanca para equlibrar a excentricidade P2 P1 divisa B L Sapata de Divisa alavancada Fazse viga alavanca para equlibrar a excentricidade P2 P1 divisa B L RP1DP P2 DPP1ed S2 Podese reduzir a área da sapata 2 devido ao alívio DP Sapata de Divisa alavancada Fazse viga alavanca para equlibrar a excentricidade P2 P1 divisa B L RP1DP P2 DPP1ed S2 Podese reduzir a área da sapata 2 devido ao alívio DP V M Sapata momentosexcentricidade y x ey ex M Pe L ey B L B s PA M MW WxLBB6 WyLBL6 max S M min S M Se ex ou y L6 ou B6 L2PmaxB B2PmaxL max L Caso de sapata circular max S 14eR p eR4 M Pe Para saber mais Fundação direta projeto geotécnico FUNDAÇÕES teoria e prática FUNDAÇÕES e ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO MUNI BUDHU DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS Universidade Anhembi Morumbi