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FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS E PROFUNDAS
Grupo: Bárbara Vieira, Gilvan Ferreira, Janaína Dombroski, Rafael Lemos.
Prof. Msc. Marcelo Borges.Fundações
INTRODUÇÃO
Vários meios podem ser empregados para obter as
dimensões e capacidades portantes das fundações. No
presente trabalho serão calculadas fundações por fórmulas
bastante difundidas no Brasil e no mundo.
No intuito de comparar tipos de fundações, serão estudadas
fundações superficiais e profundas para obtermos
parâmetros para uma analise sobre qual fundação seria a
melhor a ser implantada no objeto de estudo.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS E PROFUNDAS
Segundo Velloso e Lopes (2010, p.11) a distinção entre estes dois tipos de fundação é feita segundo o critério (arbitrário) de que uma fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura de base não surgisse na superfície do terreno.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS E PROFUNDAS
Figura 1: Mecanismos de ruptura em fundações rasas e profundas.Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS FUNDAÇÕES PROFUNDAS
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS E PROFUNDAS
Figura 2: Tipo de fundações rasas. (a) Bloco, (b) Sapata, (c) Viga de fundação, (d) Radier.
Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010.
Figura 3: Tipo de fundações profundas. (a) Estaca, (b) Tubulão, (c) Caixão.
Fonte: Fundações. Velloso e Lopes. 2010.
OBJETIVOS
No presente trabalho, para as fundações superficiais serão utilizadas as
sapatas, calculadas pelos métodos de Terzaghi, Terzaghi-Hansen,
Terzaghi-Peck, Meyerhof, Alpan, e Burland-Burbidge. Para as fundações
profundas utilizaremos estacas, calculadas pelos métodos de Aoki-Velloso,
e Décourt-Quaresma.
Nos dois casos serão analisados os resultados dos métodos e então
escolhido o que apresentar o valor mais desfavorável de dimensões, ou
seja, o mais conservativo. Por fim, será realizada uma analise comparativa
entre os quantitativos de materiais utilizados em cada solução.
REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÕES
Deformações aceitáveis sob as condições de trabalho.
Segurança adequada ao colapso do solo de fundação ou
estabilidade “externa”.
Segurança adequada ao colapso dos elementos estruturais ou
estabilidade “interna”.
O atendimento do requisito (a) corresponde à verificação de
estados limites de utilização ou de serviço (ELS) de que trata
a norma NBR 8681. O atendimento aos requisitos (b) e (c)
corresponde à verificação dos estados limites últimos (ELU).
REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÕES
Outros requisitos específicos de certos tipos de obra são:
Segurança adequada ao tombamento e deslizamento (também estabilidade “externa”), a ser verificada nos casos em que forças horizontais elevadas atuam em elementos de fundação superficial.
Segurança à flambagem. Níveis de vibração compatíveis com o uso da obra, a serem
verificados nos casos de ações dinâmicas.
LOCALIZAÇÃO E DADOS DA OBRA
O edifício localiza-se na Rua Antônio Monteiro,nº 125, Bairro Ipase. Possui edificações vizinhas localizadas nos fundos: Edifico Residencial de múltiplos pavimentos, na esquerda: Edifício comercial e Residencial com dois pavimentos, a direita: construção residencial térrea.
LOCALIZAÇÃO E DADOS DA OBRA
Fonte: Própria.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Capacidade de Carga Para Carregamentos Verticais e
Centrados
Teoria de Terzaghi (1943)
Uma Fundação é aquela cuja largura é igual ou maior que a
profundidade D da base da fundação. Satisfeita essa condição,
pode-se desprezar a resistência ao cisalhamento do solo acima do
nível da base da fundação, substituindo-o por uma sobrecarga .
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Se o solo apresenta ruptura generalizada, a tensão de ruptura do mesmo pode ser,
obtido por:
Onde:
β é a menor largura da Sapata;
D é a profundidade de embutimento no solo;
Nc, Ny, Nq são os fatores de carga (funções de ângulo de atrito interno );
Sc, Sy, Sq são os fatores de forma, introduzidos por Hansen (1961);
c é a coesão do solo;
γ é o peso específico do solo onde se apoia a fundação.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Conhecido o valor da tensão de ruptura , a tensão admissível
será dada por:
FS é o fator de segurança geralmente adotado igual a 3 para
fundações superficiais.
Quando não se dispõem de ensaio de laboratório em que contém
c e φ podem-se estimar esses valores por meio da tabela, no caso
deste trabalho, foi retirado do livro Exercícios de Fundações -
Urbano Rodrigues Alonso.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Capacidade de Carga para Carregamentos Inclinados e
Excêntricos (Fórmulas Gerais)
Contribuição de Hanzen (1961)
Carga excêntrica – utilizou o conceito de “área efetiva da fundação”
Forma, profundidade da fundação e inclinação da carga – introduziu
os fatores de forma, de profundidade e de inclinação da carga.
Introduziu também os fatores de inclinação no terreno e de
inclinação da base da fundação.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Cálculo do Recalque
Denomina-se Recalque de uma fundação, a componente vertical descendente do vetor deslocamento correspondente. O recalque total será:
Onde: Wi é o recalque imediato e Wt é o recalque no tempo.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Métodos de previsão do recalque
São separados em três categorias:
Métodos Racionais: utilizam parâmetros de deformabilidade
obtidos em laboratório (E,v)
Métodos Semi-Empíricos: Utilizam ensaios “ in-situ” (CPT ou
SPT)
Métodos Empíricos: Uso de tabelas de valores típicos de
tensões admissíveis.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Terzagui/Peck (1948,1967)
É um método de previsão de recalque semi-empírico baseado no ensaio de
SPT. A tensão que provoca um recalque de 1 polegada pode ser obtido com:
Onde:
qadm é a tensão em kgf/cm² que produz W=1”
Β é o menor dimensão em pés (β≥4’)
N é o número de golpes no ensaio SPT.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Alpan (1964)
O método de Alpan baseia-se na previsão de recalque de um placa quadrada de um pé (30cm) no nível da fundação, usando os valores de N corrigidos para a tensão geostática no nível do ensaio, e na
extrapolação desse recalque (Wb) para a estrutura real (WB). Na
extrapolação seria usada a relação empírica de Terzagui e Peck (1948):
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Figura 4 - Ábacos para (esquerda) correção do valor de N para a tensão vertical efetiva geostática e (direita) determinação de a0 a partir de N.
Fonte: Velloso e Lopes. 2010
Método de Meyerhof (1965)
Pode-se relacionar a Tensão aplicada e o recalque de sapatas em areia pela expressão:
Sendo β em pés, Wadm em polegadas e qadm em kgf/cm².
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Burland e Burbidge (1985)
O recalque de fundações em areias pode ser estimado a partir do SPT com:
Onde:
W→ Recalque da Fundação em mm
q→ Pressão aplicada em KN/m²
B→ Menor dimensão da fundação em m
N→ Média do número de golpes no SPT
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
fs→ fator de forma dado por:
fl → fator de espessura compressível (H) dado por:
Sendo que para H>Z, fl=1.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Métodos semi-empíricos para estimativa da capacidade de carga de uma estaca
Método Aoki-Velloso (1975)
Pelo método de Aoki e Velloso, a capacidade de carga será dada por:
Onde U = Perímetro da seção transversal do fuste, ΔL =
Profundidade e AP = Área da projeção da ponta da estaca.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Fonte: Velloso e Lopes 2010.
Método Décourt-Quaresma (1978)
A introdução de dois coeficientes, α e β, que levam em consideração o tipo de solo e estaca que está sendo trabalhado.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Fonte: Velloso e Lopes 2010.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Fonte: Velloso e Lopes 2010.
BLOCO DE COROAMENTO PARA ESTACAS
BLOCO SOBRE UMA ESTACA
BLOCO DE COROAMENTO PARA ESTACAS
BLOCO SOBRE DUAS ESTACAS
BLOCO DE COROAMENTO PARA ESTACAS
BLOCO SOBRE TRÊS ESTACAS
MEMÓRIA DE CÁLCULO
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Terzaghi Pelo método de Terzaghi,temos que:
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Terzaghi-Hansen Pelo método de Terzaghi com contribuição de Hansen
temos que:
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Método de Terzaghi-Peck
Método de Meyerhof
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Terzaghi = 173,33 kN/m²
Terzaghi-Hansen = 225,71 kN/m²
Terzaghi-Peck = 190 kN/m²
Meyerhof = 176,70kN/m²
O método mais conservativo (o que apresenta o pior cenário de tensão admissível) é o apresentado por Terzaghi.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DE AOKI-VELLOSO
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
MÉTODO DE DÉCOURT-QUARESMA
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Aoki-Velloso = 185,08 kN/m²
Décourt-Quaresma = 328,83 kN/m²
O método mais conservativo, o que possui o menor valor de tensão admissível é o apresentado pelo Aoki-Velloso
BLOCOS DE COROAMENTO
Bloco sobre uma estaca (P5, P6, P13, P24):
O bloco de coroamento para uma estaca terá as seguintes
dimensões: 1,05x1,05x74cm
Bloco sobre duas estacas (P1, P2, P3, P4, P8, P10, P11,
P12, P22, P23, P26, P31):
O bloco de coroamento para duas estacas terá as seguintes
dimensões: 1,95x1,25x0,68.
Bloco sobre três estacas (P14, P18, P19, P21, P27, P28) Bloco sobre quatro estacas (P17, P29, P30)
RESULTADOS
A seguir será apresentado o resultado obtido com a realização dos
projetos de fundações superficiais e fundações profundas. No projeto de
superficiais verificou-se que a mais conservativa foi quando utilizou-se o
Método de Terzaghi, por isso o projeto e os dados são referentes a este
método. Já nas fundações profundas o método mais conservativo
calculado foi o método Aoki-Velloso e consequentemente os dados e
projetos apresentados serão os deste método.
O intuito de realizar dois métodos de fundações e futuramente compará-
los, utilizando como referencial o quantitativo de concreto utilizado, é
para ter uma base na avaliação do método com o menor custo.
COMPARATIVO
COMPARATIVO
Fonte: Autoria própria.
REFERÊNCIAS
ABNT NBR 6122 (antiga NB 12) − Projeto e execução de fundações.
VELLOSO, D. A e LOPES, F. R. Fundações − Critérios de projeto, Investigação do sub−solo e fundações superficiais. 2. edição. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro. 2004.
HACHICH, W.; FALCONI, F.; SAES, J.; FROTA, R.; CARVALHO, C.; NIYAMA, S.; Fundações – Teoria e Prática. 2 edição. Editora Pini. São Paulo. 2009 .
ALONSO, Urbano Rodrigues. Exercícios de fundações. 2 edição. Editora Edgard Blucher. São Paulo. 2010.
CINTRA, José Carlos A. e AOKI, Nelson. Fundações por estacas – projeto geotécnico. 1 edição. Editora Oficina de Textos. São Paulo. 2010