ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO

ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES

Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

PAPEL DAS FUNDAÇÕES

Transmitir as ações da superestrutura ao terreno

Sob o aspecto da Segurança:

Respeitar resistência do solo

Respeitar resistência do elemento estrutural

Evitar recalques (diferenciais) prejudiciais

CLASSIFICAÇÃO DAS FUNDAÇÕES – NBR 6122 (2010)

SUPERFICIAIS (Rasas ou diretas)

Profundidade < 2B (menor dimensão da fundação)Profundidade 2B (menor dimensão da fundação)

Ações transmitidas diretamente por pressão

Exemplos: Sapatas, radiers

PROFUNDAS

Profundidade > 2B e maior que 3,0mq 3,

Ações transmitidas por atrito lateral e pela base (ponta)

Exemplos: Estacas, tubulões

ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃODepende de vários fatores

Solo: resistência, compressibilidade, nível lençol freático

Depende de vários fatores

Fatores técnicos e econômicos

Edificações na vizinhançaEdificações na vizinhança

“ FUNDAÇÕES A “

OBJETIVO DA DISCIPLINA “ESTRUTURAS DE CONCRETO”

Calcular e detalhar o elemento estrutural de fundação

Suposto escolhido o tipo de fundação

Calcular e detalhar o elemento estrutural de fundação

Conhecidos parâmetros geotécnicos (dimensionamento estrutural)

Integração das disciplinas e profissionais

Projeto de fundações Projeto estrutural

Escolha do tipo de fundação Estimativa das reações nasEscolha do tipo de fundação

Resistência do solo: sondagens provas de carga

Estimativa das reações nas fundações

Consideração dos recalquessondagens, provas de carga, cargas / tensões admissíveis

R l d f d õ

Consideração dos recalques (flexibilidade solo) nos esforços da estrutura

Recalque das fundações

Dimensionamento Dimensionamento das armaduras dos elementos de

geométrico em plantaarmaduras dos elementos de fundações

FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

Sapatas

Fonte: Fundacta Fonte: FundactaFonte: Fundacta Fonte: Fundacta

Uma das soluções mais empregadas como fundação superficial

Dimensionamento geométrico (planta) Tensão admissível

Classificação das sapatas quanto à rigidez – NBR 6118

pa

ho

h

a

( ) M i tili d( )3aa

h p−> RÍGIDA

Mais utilizadas

Dispensam verificação à punção

( )aah p−

≤ FLEXÍVELMenos utilizadasPequenas cargas/solos pouco resistentes

( )3

h p≤ FLEXÍVEL

Verificação à punção obrigatória

Pequenas cargas/solos pouco resistentes

Classificação das sapatas quanto à posição

S t i l dSapatas isoladas

Recebem as cargas deRecebem as cargas de apenas um pilar

S l ã f i l

Planta

Solução preferencial(Mais econômica)

PlantaCG da seção do pilar

coincidir com CG da sapata

Vista frontalLastro de Concreto

(Seção genérica)

Vista frontal

Sapatas Corridas

A

A

Planta Corte A-A

Recebem as cargas de muros, paredes (elementos alongados)

Cargas verticais distribuídas em uma direçãoCargas verticais distribuídas em uma direção

Dimensionamento à flexão: lajes armadas em uma direção

Verificação à punção desnecessária (ações distribuídas)

Sapatas AssociadasAA

APlanta

Viga de RigidezPilar

Vista Lateral Corte A-AVista Lateral Corte A A

Quando há pilares muito próximos (superposição isoladas)Necessidade de viga de rigidez

Sapatas de divisaDIVISA Pilar

VIGA−ALAVANCA

Planta

Divisa do terreno

CG pilar não coincide com CG

Vista Lateral

Sapatap

da sapata

Necessidade de viga alavanca (ou de equilíbrio)

Cálculo das tensões (pressões) sobre a sapata

Para forças verticais excêntricas em uma direção

y

Para forças verticais excêntricas em uma direção

e Fb

xF

σmin σmax

e

a

MFMe =

F ti l d t ( l il ó i t )F = carga vertical da sapata (normal pilar + ppróprio sapata)M = momento fletor do pilar junto à fundação

Forças verticais no núcleo central caso:6ae ≤

6be ≤ou

WM

AF

máx +=σWM

AF

mín −=σWAmáx WAmín

A = área da base da sapataW = módulo de resistência à flexão

á ea da base da sapa a

y

F

Neste caso (flexão em torno de y)

ab 2×bxF

e 6abW ×

=

a

Para forças verticais excêntricas nas duas direções ortogonaisa bCarga vertical no núcleo central se:

σ1 y σ26aex ≤ e

6bey ≤

bx yx e.FM =

6b.aW

2

x =ey

ex

b

3

F6

eFM = a.bW2

=a

σ4σ3 xy e.FM =6

Wy =

yx4á

MMF++=σ=σ yx

1i

MMF−−=σ=σ

yx4máx WWA

++σσyx

1min WWAσσ

Se a carga vertical aplicada estiver fora do núcleo central

Apenas parte da sapata está comprimida (tensões de tração)

Equações de equilíbrio (ações verticais e reações do solo)q ç q ( ç ç )Ábacos de MONTOYA et al. (1973) e PFEIL (1983)

Evitar tensões de tração no solo – JOPPERT (2007)

MÉTODOS DE SEGURANÇA

Mét d d T õ Ad i í iMétodo das Tensões Admissíveis

Tensão admissível Fator de segurança global

Determinação das dimensões em planta (base) da sapata

Exemplo de combinação de açõesventosob

sob

Q0,1Q0,1G0,1Q0,1G0,1

++

+

Método dos Estados Limites

Dimensionamento estrutural das sapatasDimensionamento estrutural das sapatas

Exemplo de combinação de ações ventosob Q84,0Q4,1G4,1 ++Exemplo de combinação de açõesventosob Q4,1Q98,0G4,1 ++

SAPATAS ISOLADASSAPATAS ISOLADAS

Determinação das dimensões em planta

Dimensionamento das armaduras longitudinais (flexão)

Determinação da altura da sapata

Dimensionamento das armaduras longitudinais (flexão)

Dimensionamento ao cisalhamento

D t lh t d dDetalhamento das armaduras

DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES EM PLANTA

a

x kN kxM kyMEsforços do pilar:

Parâmetros conhecidos

b

x

bpx

Encontrar a e b de tal forma que

Tensão admissível do solo: admσ

apEncontrar a e b de tal forma que

admmáx σ≤σ

Estimativa inicial como carga centrada

101≈αadm

k

AN.

σ≤α

=σadm

kN.Aσα

=10,1≈α

Peso próprio da sapata

???a = ???b =

Critério econômico: balanços iguais

( )2( )A

4ba

2ba

a2

pppp +−

+−

=aAb =

Considerando agora os momentos do pilar (carga excêntrica)

Aumentar valores de a e b de tal forma que:

kMMNα

Mky

Mkx

admy

ky

x

kxkmáx W

MWM

AN.

σ≤++α

=σMkx

a

b

b.aW2

x =a.bW

2

y =6

Wx 6y

DETERMINAÇÃO DA ALTURA DA SAPATA

Condicionantes q e definem a alt ra total hCondicionantes que definem a altura total h:

1) Rigidez da sapata( )

3aa

h p−>Sapata rígida:

( )3aa

h p−≤

3

Sapata flexível:

2) Ancoragem das armaduras do pilar

cLh ≥Ø cLh nec,b +≥

c = cobrimentoL hb,nec

c = cobrimento

φ = diâmetro das barras pilar

Lb,nec = comprimento de ancoragem necessário das barras do pilar

ibnec,s

bb LA

LL ≥α= ≥L ⎪⎨

⎧φ10

3,0 bl

min,bef,s

bnec,b LA

.L.L ≥α= ≥min,bL⎪⎩

⎨ φmm100

10

α = 1,0 (sem gancho) e 0,7 (com gancho)

ydfL φ

=Comprimento de ancoragem básico:

bdb f4

L =

ff

Comprimento de ancoragem básico:

ctd321bd f...f ηηη=Resistência de aderência:

( ) 3/2ktd f150f =

η = 1 0 (boa aderência)η1 = 2,25 p/ barras nervuradas CA 50

( )ckctd f.15,0f

η2 = 1,0 (boa aderência) η3 = 1,0 para φ < 32mm

ef,snec,s AA =Para Situação de boa aderência Aço CA 50

Em função do fck e do diâmetro φ

Concreto Sem gancho Com gancho

Tabela: comprimento de ancoragem (Lb,nec)

C15 53φ 37φ

C20 44φ 31φ

C25 38 26C25 38φ 26φ

C30 33φ 23φ

C35 30φ 21φC35 30φ 21φ

C40 28φ 19φ

C45 25φ 18φ

C50 24φ 17φ

3) Verificação do cisalhamento por força cortante

(no exemplo numérico)

Determinação da altura ho:

(no exemplo numérico)

pa

ç

Recomendação prática

hh

cm153hh0 ≥≈

h

a

o

Porém respeitar cobrimentos

Variação da seção Economia de material

(Seções junto ao pilar são mais solicitadas)

Para sapatas de pequena altura Pouca vantagem

DIMENSIONAMENTO DAS ARMADURAS LONGITUDINAISDireção y:Direção x: Direção y:

Lx

0,15a

Direção x:S1x

p

Ly

0,15bp

S1y

ba

La bL

a mínp b mínpSdaM M Sdb

a,máxp b,máxp

a,mínp b,mínp

( )p

ppxa a15,0

2aa

a15,0LL +−

=+=( )

pp

pyb b15,02bb

b15,0LL +−

=+=

b.p máx,solomáx,a σ=b.p mín,solomín,a σ= a.p máx,solomáx,b σ= a.p mín,solomín,b σ=

σ1 σ2My Esforços do pilar combinação do ELU analisada:

bMx

N xM yM

combinação do ELU analisada:

aσ4σ3

Na direção x // dimensão a: Na direção y // dimensão b:

y

ymáx,solo W

MAN.

+α

=σx

xmáx,solo W

MAN.

+α

=σy

ymínsolo W

MAN.

−α

=σ

x

xmínsolo W

MAN.

−α

=σy

mín,solo WA xmín,solo WA

Resolvendo a estrutura isostática em balanço

SdM Momento fletor no engaste Seção S1 // aSdaMSdbM

Momento fletor no engaste – Seção S1 // a

Momento fletor no engaste – Seção S1 // b

Cálculo simplificado das armaduras

M

yd

Sdasa f.d.8,0

MA =

Sdbb

MA =yd

sb f.d.8,0A

R it d í i l jRespeitar armaduras mínimas para lajesRespeitar critérios de detalhamento para lajes

DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO

Para sapatas rígidas:

Verificação da ruptura por compressão diagonalVerificação da ruptura por compressão diagonal

Verificação da dispensa de armadura transversal para f t tforça cortante