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SLIDES 17 – Recalques e movimentos na estruturaFUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Recalques de fundações
Uma fundação com Fator de
Segurança adequado contra
ruptura não significa que tenha
bom desempenho quanto à
recalques
O recalque é definido como o
movimento descendente de
uma fundação
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Recalques de fundações
Principais causas de deformações nas estruturas
Aplicação de cargas estruturais
Rebaixamento do NA
Colapso do solo devido à inundação
Inchamento de solo expansivo
Deterioração estrutural da fundação
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Recalques de fundações
Tipos de recalques
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Obs.: Tanto os recalques absolutos, quanto os diferenciais,
podem causar danos às estruturas
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Recalques de fundações
Tipos de recalques
a) Recalque absoluto (ρ)
• É o movimento absoluto de um elemento de fundação
b) Recalque diferencial (Δρ)
• É a diferença de recalques entre dois pontos de fundações
• Δρ = ρ1 – ρ2
c) Distorção angular (γ)
• É a relação entre o recalque diferencial e a
distância entre os elementos de fundação
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L
tan
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Movimentos na estrutura
Recalque uniforme
Se Pequeno: não traz danos
Se Grande: danos de funcionabilidade,
instalações e estéticos
É o almejado desde que não seja
excessivo
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Movimentos na estrutura
Recalques diferenciais com
distorção uniforme
Problema visual
Problema nas esquadrias
Estrutura pouco afetada
Se pequeno, pode-se recuperar
Se grande, pode comprometer o uso
(difícil habitar)
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Movimentos na estrutura
Recalques diferenciais de forma
generalizada
Distorções diferentes
Esforços internos alterados
Problemas arquitetônicos
Problemas estruturais
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Prescrições da NBR 6122 (2010)
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Prescrições da NBR 6122 (2010)
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Prescrições da NBR 6122 (2010)
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Prescrições da NBR 6122 (2010)
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9 Desempenho das fundações
9.1 Requisitos: O desempenho das fundações é verificado por meio de,
pelo menos, o monitoramento dos recalques medidos na estrutura, sendo
obrigatório nos seguintes casos:
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Recalque admissível
Depende:
Tipo de solo
Finalidade da obra
Cultura local
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Fundação Areias Argilas
- Δρ = 25mm Δρ = 45mm
Sapata Isolada ρmax = 40mm ρmax = 65mm
Radiers ρmax = 65mm ρmax = 65 a 100mm
Burland et. al. (1977)
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Distorções admissíveis
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γ
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Recalque admissível
γ = 1/500
Limite seguro para evitar-se danos em paredes de edifícios
γ = 1/300
Limite a partir do qual começam a aparecer trincas em
paredes de edifícios
γ = 1/150
Limite a partir do qual pode-se esperar danos estruturais em
edifícios correntes
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Recalques de fundações diretas
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sciT
ρT = recalque total
ρi = recalque imediato/inicial
ρc = recalque por adensamento
ρs = recalque por compressão secundária
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Recalques de fundações diretas
Recalque imediato
São recalques ocorridos logo após a aplicação do
carregamento
É a parcela predominante nas areias (solos de elevada
permeabilidade)
Nos solos finos saturados pode ocorrer por deformação a
volume constante (ν = 0,5)
Ocorre em poucos segundos
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Recalques de fundações diretas
Recalque por Adensamento
Característico de solos finos saturados
Resulta da dissipação do excesso de poro-pressão inicial,
com a transferência de carga ao esqueleto sólido
Pode levar de meses a anos
Recalques Secundários
Recalque que ocorre sob tensão constante
Areias: quebra de grãos
Preponderantes em argilas moles ou marinhas
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Recalques de fundações diretas
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Solos em geral (areias, siltes
e argilas não saturadas)
Argilas saturadas
Argila muito mole/marinha
iT
ciT
sciT
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Recalque de sapatas e de tubulões em
AREIAS (+silte, + argila não saturada)
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0
dzziT E
ff
)()(
00
dzE
dzz
zz
Discretizando o solo sob a base em “n” fatias
(tão pequenas quanto possível), temos:
Δσz = acréscimo de tensão no ponto médio
da sub-camada (calcular por Holl);
Ei = módulo elástico “médio” da sub-camada;
Δzi = espessura das sub-camadas.
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Recalques de Fundações Diretas
Recalque de Areias – Método das Fatias
Esta metodologia considera que a fundação é rígida ou
flexível?
O que fazer?
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“Bulbo de recalques”
Cintra, Aoki e Albiero (2011)
Espessura da camada sob a base da fundação direta que
produz mais de 90% do recalque imediato total
Atinge a profundidade H = 6B (cálculo dos recalques)
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Obtenção do Módulo de Elasticidade
1) Ensaios em laboratório
→ Ensaio de compressão triaxial
→ Ensaio oedométrico
2) Retroanálise de prova de carga
→ Avaliação do trecho linear-elástico da curva carga-recalque
3) Correlações empíricas
→ Ensaios PMT ou DMT
→ Correlacionar com SPT
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0,3
52
)(
K
K
MPaNKE SPT
Goiânia
Geral
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Recalque de Sapatas e de Tubulões
em argila saturada
> 70% de argila
Existirá adensamento do material
Recalque inicial:
Fruto da deformação a volume constante
Teoria da Elasticidade:
25
w
u
i IE
B
21
Δσ = acréscimo de tensão aplicado;
B = menor dimensão em planta;
ν = coeficiente de Poisson (=0,5);
Eu = módulo de elasticidade não-drenado;
Iw = fator de forma (tabelado).
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FORMAFLEXÍVEL
RÍGIDACENTRO CANTO
Circular 1,00 0,64 0,88
Quadrada 1,12 0,56 0,82
L/B = 1,5 1,36 0,68 1,06
L/B = 2 1,53 0,77 1,20
L/B = 5 2,10 1,05 1,70
L/B = 10 2,54 1,27 2,10
L/B = 100 4,01 2,00 3,40
Fator Iw
Recalque de Sapatas e de Tubulões
em argila saturada
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Exemplo 1
Calcule o recalque de uma sapata de base
quadrada (2m x 2m), que suporta uma carga
vertical de 1000kN e instalada a 1,5m de
profundidade em argila mole saturada. Considere
Eu = 25 MPa e altura da sapata igual a 0,8m.
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Exemplo 2
Calcule o recalque máximo de uma sapata flexível
(B = 3,2m; L = 2,9m; H=0,6m) quando submetida a
uma carga vertical de 3500kN. Considere que o
solo possua elevada capacidade de drenagem.
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Exemplo 2
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Camada Δzi (m) zi (m) Nspt Esi (kPa) R1 R2 R3Δσ
parcial
Δσi
totalρi (mm)
1 0,50 0,2500 15 52500 1,6194 1,4714 2,1737 93,98 375,92 3,58
2 0,50 0,7500 15 52500 1,7671 1,6325 2,2858 87,87 351,48 3,35
3 1,00 1,5000 18 63000 2,1932 2,0863 2,6292 66,69 266,76 4,23
4 1,50 2,7500 22 77000 3,1816 3,1089 3,4964 36,37 145,48 2,83
5 2,00 4,5000 25 87500 4,7760 4,7278 4,9912 17,30 69,20 1,58
6 3,00 7,0000 28 98000 7,1805 7,1486 7,3255 7,90 31,60 0,97
7 4,00 10,5000 26 91000 10,6212 10,5996 10,7197 3,66 14,64 0,64
8 5,00 15,0000 30 105000 15,0851 15,0699 15,1546 1,83 7,32 0,35
9 6,00 20,5000 40 140000 20,5623 20,5512 20,6134 0,99 3,96 0,17
10 8,50 27,7500 50 175000 27,7961 27,7879 27,8339 0,54 2,16 0,10
Camada Δzi (m) zi (m) Nspt Esi (kPa) R1 R2 R3Δσ
parcial
Δσi
totalρi (mm)
1 0,50 0,2500 15 52500 1,6194 1,4714 2,1737 93,98 375,92 3,58
2 0,50 0,7500 15 52500 1,7671 1,6325 2,2858 87,87 351,48 3,35
3 1,00 1,5000 18 63000 2,1932 2,0863 2,6292 66,69 266,76 4,23
4 1,50 2,7500 22 77000 3,1816 3,1089 3,4964 36,37 145,48 2,83
5 2,00 4,5000 25 87500 4,7760 4,7278 4,9912 17,30 69,20 1,58
6 3,00 7,0000 28 98000 7,1805 7,1486 7,3255 7,90 31,60 0,97
7 4,00 10,5000 26 91000 10,6212 10,5996 10,7197 3,66 14,64 0,64
8 5,00 15,0000 30 105000 15,0851 15,0699 15,1546 1,83 7,32 0,35
9 6,00 20,5000 40 140000 20,5623 20,5512 20,6134 0,99 3,96 0,17
10 8,50 27,7500 50 175000 27,7961 27,7879 27,8339 0,54 2,16 0,10
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Recalque em estacas
Teoria da Elasticidade (Poulos e Davis, 1980)
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DE
IP
s
ρ = recalque do topo da estaca (flutuante);
P = carga aplicada à estaca;
Es = módulo elástico do solo (média
........ponderada ao longo do fuste da estaca);
D = diâmetro da estaca;
I = fator de influênciaRRRII hk 0
I0 = fator de influência para uma estaca (Ábaco 1);
→ incompressível, solo semi-infinito, ν = 0,5
Rk = correção pela compressibilidade real (Ábaco 2);
Rh = correção em uma camada finita de solo (Ábaco 3);
Rν = correção devido ao “ν” real (Ábaco 4);Indeslocável
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Recalque em estacas
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s
p
E
EK
Ábaco 1
Ábaco 2
K
Indeslocável
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Recalque em estacas
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Ábaco 3
Ábaco 4
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Recalque de grupo de estacas
O recalque de um grupo é sempre
maior comparado a de uma estaca
isolada com a mesma carga média
do grupo
Interação entre as estacas
Indução de recalques às estacas
vizinhas
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Recalque de grupo de estacas
Formas de cálculo:
Métodos empíricos (ante-projeto)
Fundações “Equivalentes”
Teoria da Elasticidade
Métodos numéricos
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XY
Z
w
-1.000E-03
-3.286E-03
-5.571E-03
-7.857E-03
-1.014E-02
-1.243E-02
-1.471E-02
-1.700E-02
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Recalque de grupo de estacas
Métodos empíricos
Dentre as várias propostas, destaca-se a de
Fleaming et al. (1985):
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sisoladaG R w
s nR
Onde:
n – números de estacas;
w – expoente, geralmente entre 0,4 e 0,6 para a maioria dos grupos.
O valor de 0,5 vem sendo empregado por diversos autores, como
Poulos (1993).
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Recalque em Grupo de Estacas
Métodos empíricos
Skempton (1953):
Vésic (1969):
sisoladaG R
B = largura do grupo de estacas (m)
D = diâmetro das estacas (m)
2
4
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B
BRs
D
BRs
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Exemplo 3
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Calcular o recalque total da estaca.
Estaca de concreto (E = 25 GPa).
Indeslocável
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Exemplo 4
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De forma empírica, calcular o recalque do grupo de 6
estacas submetidas a 6000 kN. Considerar estacas
flutuantes.