calculo de radier

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Universidade Federal de Alagoas UFAL Centro de Tecnologia CTEC Programa de Ps-Graduao de Engenharia Civil PPGEC Campus A. C. Simes Tabuleiro do Martins CEP 57072-970 Macei Alagoas Tel/Fax: (82) 3214-1276 E-mail: ppgec@ctec.ufal.br

PROJETO DE ESTRUTURA DE FUNDAO EM CONCRETO DO TIPO RADIER

Lus Eduardo Santos Dria

Macei/AL 2007

II

PROJETO DE ESTRUTURA DE FUNDAO EM CONCRETO DO TIPO RADIER

LUS EDUARDO SANTOS DRIA

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil-Estruturas.

Orientador: Prof. Dr. Flvio Barboza de Lima

Macei/AL 2007

III

Catalogao na fonte Universidade Federal de Alagoas Biblioteca Central Diviso de Tratamento TcnicoBibliotecria responsvel: Helena Cristina Pimentel do Vale D696p Dria, Lus Eduardo Santos. Projeto de estrutura de fundao em concreto do tipo radier / Lus Eduardo Santos Dria. Macei, 2007. xiii, 93 f. : il. grafs., tabs. Orientador: Flvio Barboza de Lima. Dissertao (mestrado em Engenharia Civil : Estruturas) Universidade Federal de Alagoas. Centro de Tecnologia. Macei, 2007. Bibliografia: f. 92-93. 1. Radier. 2. Fundaes (Engenharia). 3. Concreto armado. 4. Concreto protendido. 4. Analogia de grelha. I. Ttulo.

CDU: 624.012.45/.46

IV

Universidade Federal de Alagoas UFAL Centro de Tecnologia CTEC Programa de Ps-Graduao de Engenharia Civil PPGEC Av. Lourival de Melo Mota, S/N Tabuleiro do Martins CEP 57072-970 Macei Alagoas Tel/Fax: (82) 3214-1276 E-mail: ppgec@ctec.ufal.br Homepage: http://www.ctec.ufal.br/posgraduacao/ppgec Membros da Banca de Exame da Dissertao de Mestrado do Engenheiro Civil LUS EDUARDO SANTOS DRIA, intitulada PROJETO DE ESTRUTURA DE FUNDAO EM CONCRETO DO TIPO RADIER, apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Alagoas, no dia 31 do ms de outubro do ano de 2007, s 8 horas e 30 minutos, na Sala de Aula do PPGEC/CTEC/UFAL. MEMBROS DA BANCA:

V

AgradecimentosAgradeo primeiramente a Deus que tem iluminado meu caminho e feito com que eu sempre consiga atingir meus objetivos. Agradeo a minha me Joana pelo incentivo em todos os momentos para a concluso deste trabalho. Agradeo ao meu irmo Andr pela ajuda e pelas sugestes que me deu neste trabalho. A minha namorada Fernanda que tambm me incentivou bastante para a concluso deste trabalho. Ao meu pai Eduardo que sempre se mostrou disposto a me ajudar na concluso deste trabalho. Ao professor Flvio Barboza, por sua ajuda e por seus conhecimentos passados para que eu conseguisse terminar este trabalho. A Fundao de Amparo a Pesquisa de Alagoas (FAPEAL), pela concesso de uma bolsa de estudos. Aos meus amigos do Programa de Ps Graduao da UFAL que tambm passaram por esta mesma experincia. Ao pessoal do suporte da TQS que tiraram minhas duvidas quanto utilizao do programa. Aos meus amigos, Fernando, Clebenilson e Alexandre, por todo o incentivo.

VI

RESUMO

Neste trabalho so apresentados aspectos relacionados classificao quanto a geometria e a rigidez bem como, anlise estrutural de fundaes tipo radier em concreto armado e em concreto protendido. Algumas estratgias de modelagem e soluo do sistema estrutural so discutidas, com foco no procedimento de analogia de grelha sobre base elstica, considerando-se a interao solo-estrutura. So apresentados os procedimentos para a anlise automatizada de radier por analogia de grelha empregando o sistema CAD/TQS. Em um estudo de caso, trs exemplos reais com emprego de cabo reto centrado na placa e parablico foram comparados caso fosse adotado radier em concreto armado, tendo como parmetros de comparao o consumo e o custo de materiais. Os resultados desses estudos de caso mostraram que o radier em concreto protendido permitiu uma reduo na espessura da laje, porm para os casos estudados apresentou um custo total maior, devido ao emprego de concreto com maior resistncia compresso, necessidade de armadura passiva por ser elemento fletido, ancoragens e custo das cordoalhas, respectivamente. No foram considerados os custos operacionais de aplicao da protenso.

Palavras-chave: radier, concreto armado, concreto protendido, analogia de grelha.

VII

ABSTRACT

This work presents some aspects related to geometry and rigidity classification and structural analysis of reinforced and prestressed concrete mat foundations. Some strategies for modeling and solving the structural system are discussed, with focus on grid analogy with elastic restraints and soil-structure interaction. Details of the computer aided design of mat foundations by grid analogy performed at CAD/TQS system are also presented. The material list and cost are investigated and compared for three real buildings considering two prestressed cable geometry: straight and parabolic. The

results show that the prestressed concrete mat foundation gives thinner thickness and greater total cost. The former is due to increasing in concrete resistance and the last is due to additional rebars and multistrand cost. The prestressing cost was not considered.

Keywords: mat foundation, reinforced concrete, prestressed concrete, grid analogy.

VIII

CONTEDO 1 1.1 1.2 1.3 2 INTRODUO .................................................................................................................. 1 JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 1 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 2 APRESENTAO ............................................................................................................ 3 FUNDAO TIPO RADIER: CLASSIFICAO, MATERIAIS E

RECOMENDAES CONSTRUTIVAS. ............................................................................................... 4 2.1 CLASSIFICAO DOS RADIERS .................................................................................. 6 Quanto geometria ................................................................................................ 6 Quanto rigidez flexo........................................................................................ 8 Quanto Tecnologia .............................................................................................. 9 Radier em Concreto Armado ............................................................................ 9 Radier em Concreto Protendido ..................................................................... 11

2.1.1 2.1.2 2.1.3

2.1.3.1 2.1.3.2 2.2

MATERIAIS ................................................................................................................... 15 Concreto ............................................................................................................... 15 Cordoalhas Engraxadas ........................................................................................ 16 Armadura Passiva ................................................................................................. 17

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 3 3.1 3.2

RECOMENDAES CONSTRUTIVAS ........................................................................ 17 INTERAO SOLOESTRUTURA ............................................................................. 21 PRESSES DE CONTATO............................................................................................ 24 CONSTANTES ELSTICAS DO SOLO ......................................................................... 25 Ensaio de Placa..................................................................................................... 27 Execuo da Prova de Carga .......................................................................... 28

3.2.1

3.2.1.1 3.2.2 3.2.3 4 4.1 4.2 4.3

Uso de Tabelas ..................................................................................................... 30 Determinao a Partir de Clculo do Recalque da Fundao Real ....................... 32

MODELOS DE CLCULO ............................................................................................ 34 ESTABILIDADE E CAPACIDADE DE PORTE DO RADIER ...................................... 34 DISTRIBUIO DE TENSES E CLCULO DE ESFOROS.................................... 35 MTODOS DE CLCULO............................................................................................ 35 Mtodo Esttico.................................................................................................... 35 Mtodo da Placa sobre Solo de Winkler .............................................................. 36 Mtodo do American Concrete Institute (A.C.I.) ........................................... 37

4.3.1 4.3.2

4.3.2.1 4.3.3

Sistema de Vigas sobre Base Elstica .................................................................. 37

IX

4.3.4 4.3.5 4.4

Mtodo das Diferenas Finitas ............................................................................. 37 Mtodo dos Elementos Finitos ............................................................................. 38

ANALOGIA DE GRELHA.............................................................................................. 39 Malha da Grelha ................................................................................................... 40 Carregamento das Barras...................................................................................... 41 Propriedades Geomtricas e Fsicas das Barras.................................................... 42 Esforos nas Barras .............................................................................................. 43

4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 5