tcc denis bianchin - 2013

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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

Curso de Graduao em Engenharia Civil

DENIS BIANCHIN

FUNDAES PARA BASES DE SILOS METLICOS DE FUNDO PLANO

Iju/RS 2013

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DENIS BIANCHIN


Trabalho de Concluso do curso de Graduao em Engenharia Civil da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUI , apresentado como requisito para colao de grau.

Orientador: Prof. Me. Carlos Alberto Simes Pires Wayhs

Iju/RS 2013

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DENIS BIANCHIN


Trabalho de Concluso de curso definido e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.

Banca examinadora

______________________________________________

Prof. Me. Carlos Alberto Simes Pires Wayhs Orientador

______________________________________________

Prof. Paulo Cesar Rodrigues Mestre

Iju, Agosto de 2013

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A Deus, agradeo por mais esta etapa vencida;

A todos que colaboraram para a realizao deste trabalho, agradeo de corao;

A empresa Kepler Weber, agradeo pelo apoio e informaes cedidas.

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RESUMO

Apresenta-se um estudo de caso de viabilidade tcnica e econmica de quatro mtodos de execuo de fundao para o anel de base de silos metlicos de fundo plano: sapata corrida, sapata quadrada e duas variantes de estacas profundas. Neste estudo buscou-se tanto verificar os tipos de fundao hoje utilizados, suas vantagens e restries, bem como conhecer as cargas atuantes neste tipo de estrutura. Complementarmente, coletou-se informaes do solo atravs de resultados de sondagem SPT, um dos ensaios de investigao de campo mais empregados no Brasil. A metodologia proposta demonstra os formulrios e mtodos adequados para dimensionamento de cada um dos tipos de fundao, bem como o processo de estudo do solo a partir dos resultados dos ensaios SPT. Aplicam-se os tipos de fundao escolhidos para toda a gama de modelos de silos metlicos de fundo plano, da empresa Kepler Weber S.A., maior fabricante da Amrica Latina deste tipo de equipamento, dimensionando e calculando o custo da fundao para cada caso. Conclui-se qual o tipo de fundao economicamente vivel para cada modelo de silo e seu limite de utilizao.

Palavras-chave: Sapata. Estaca. Fundao. Silos Planos.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Bateria de silos ........................................................................................................ 18

Figura 2 Ilustrao do ensaio SPT ......................................................................................... 23

Figura 3 Seo esquemtica do amostrador .......................................................................... 24

Figura 4 Tipos de fundaes superficiais .............................................................................. 30

Figura 5 Tipos de fundaes profundas ................................................................................. 33

Figura 6 Classificao dos principais tipos de estacas pelo mtodo executivo ..................... 33

Figura 7 Tipos de fundaes mistas ...................................................................................... 35

Figura 8 Ruptura geral ........................................................................................................... 41

Figura 9 Ruptura local ........................................................................................................... 41

Figura 10 Ruptura por puncionamento .................................................................................. 41

Figura 11 Obra completa em montagem ............................................................................... 48

Figura 12 Linha completa de silos planos Kepler Weber ...................................................... 49

Figura 13 Silo Kepler Weber em montagem ......................................................................... 50

Figura 14 Ilustrao genrica dos montantes de um silo plano ............................................. 50

Figura 15 Detalhe do anel de base dos silos plano KW ........................................................ 51

Figura 16 Anel de base de um silo plano em execuo ......................................................... 52

Figura 17 Local de coleta das amostras de solo .................................................................... 54

Figura 18 Fundaes superficiais Sapata corrida e sapata quadrada a cada dois montantes ... 57

Figura 19 Fundaes profundas uma estaca escavada a cada montante e uma estaca escavada a cada dois montantes............................................................................ 57

Figura 20 Detalhe da fundao superficial ............................................................................ 58

Figura 21 Detalhe da fundao profunda .............................................................................. 69

Figura 22 Detalhe da fundao profunda .............................................................................. 83

Figura 23 Detalhe da armadura de fretagem ......................................................................... 84

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Classificao dos silos segundo a relao altura/dimetro (h/d) ............................ 20

Tabela 2 Nmero de pontos de sondagens de acordo com a rea construda ........................ 22

Tabela 3 Classificao dos solos ........................................................................................... 26

Tabela 4 Tenso admissvel para solos coesivos ................................................................... 27

Tabela 5 Fatores de segurana e coeficientes de minorao para solicitaes de compresso ..... 39

Tabela 6 Comparao entre os mtodos semiempricos e ensaio de carga ........................... 40

Tabela 7 Fatores de capacidade de carga............................................................................... 43

Tabela 8 Fatores de capacidade de carga de Terzaghi base rugosa .................................... 43

Tabela 9 Fatores de forma (De Beer) .................................................................................... 44

Tabela 10 Coeficientes K e ................................................................................................. 45

Tabela 11 Coeficientes de correlao F1 e F2 ........................................................................ 46

Tabela 12 Coeficientes de correlao de ponta C.................................................................. 47

Tabela 13 Coeficientes de adeso solo-estaca CS .................................................................. 47

Tabela 14 Nmero de montantes e dimenses (m) do anel de base dos silos planos ............ 51

Tabela 15 Carga total no anel de base dos silos planos KW ................................................. 52

Tabela 16 Adaptado dos boletins de sondagens (Anexo 1) ................................................... 53

Tabela 17 Tabela NSPT mnimos e classificao .................................................................... 53

Tabela 18 Coordenadas UTM do local de coleta .................................................................. 55

Tabela 19 ndices de consistncia das amostras e propriedades do solo in situ .................... 55

Tabela 20 Valores de ngulo de atrito e coeso do solo ........................................................ 55

Tabela 21 Correlao entre valores SPT e tenso admissvel ............................................... 60

Tabela 22 Dados para pr-dimensionamento da largura A ................................................... 60

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Tabela 23 Dados do solo para clculo da fundao tipo sapata corrida ................................ 61

Tabela 24 Dados de clculo pela frmula de Terzaghi ......................................................... 61

Tabela 25 Dimensionamento da sapata corrida ..................................................................... 62



Tabela 28 Dados do solo para clculo da fundao tipo sapata quadrada ............................. 65

Tabela 29 Dados de clculo pela frmula de Terzaghi ......................................................... 65

Tabela 30 Dimensionamento da sapata quadrada a cada dois montantes ............................. 66



Tabela 33 Capacidade de carga estaca 35cm Aoki e Velloso ........................................ 70

Tabela 34 Capacidade de carga estaca 35cm Dcourt e Quaresma ................................ 70







Tabela 41 Parmetros para dimensionamento de estacas moldadas in loco.......................... 73

Tabela 42 Dimensionamento de uma estaca escavada a cada montante do silo ................... 74

Tabela 43 Dimensionamento de uma estaca escavada a cada dois montantes do silo .......... 76

Tabela 44 Composio de custo para sapata de concreto armado ......................................... 80

Tabela 45 Composio de custo para escavao mecnica do solo ...................................... 80

Tabela 46 Clculo do custo de execuo das fundaes superficiais .................................... 81

Tabela 47 Composio de custo para execuo de estacas escavadas .................................. 83

Tabela 48 Tabela de ao para armaduras de fretagem ........................................................... 84

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Tabela 49 Composio de custo para armaduras de ao CA-50 ........................................... 84

Tabela 50 Fatores de multiplicao de custo por estaca ........................................................ 84

Tabela 51 Clculo do custo de execuo das fundaes profundas ...................................... 85

Tabela 52 Comparativo de custos entre os tipos de fundao adotados ................................ 87

Tabela 53 Comparativo de custos entre mtodos de fundao a cada dois montantes ......... 91

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LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas NBR Norma Brasileira Registrada ANSI American National Sandard Institute DIN Deutsche Industrie Norm EUROCODE European Committee for Standardization ISO International Organization for Standardization SPT Standart Penetration Test (Teste de Penetrao Padro) CPT Cone Penetration Test (Teste de Penetrao de Cone) RN Referncia de Nvel

Tenso Admissvel do Solo

Coeficiente de converso da resistncia de ponta do cone para NSPT

Nmero de golpes do SPT; (N)

Capacidade de carga admissvel

Capacidade de carga na ruptura

Resistncia de Fuste

Resistncia de Ponta

Fator de Servio

Kepler Weber Industrial S.A.

Coordenada

Dimetro

ngulo alfa Metro

Metro quadrado

Centmetro

Quilograma Quilonewton

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/ Quilonewton por metro quadrado / Quilonewton por metro cbico Peso especfico

$ Reais

$/ Reais por metro

" Tonelada

#$% Resistncia caracterstica do concreto

. Somatrio

( Servio Geolgico do Brasil

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SUMRIO

1. INTRODUO .................................................................................................................. 15 1.1 TEMA ................................................................................................................................ 15

1.2 DELIMITAO DO TEMA ............................................................................................ 16 1.3 FORMULAO DO PROBLEMA .................................................................................. 16

1.4 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 16

1.4.1 Geral ............................................................................................................................... 16

1.4.2 Especficos ...................................................................................................................... 16

1.5 JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 17

2. REVISO BIBLIOGRFICA .......................................................................................... 18 2.1 SILOS ................................................................................................................................ 18

2.2 INVESTIGAO GEOTCNICA ................................................................................... 20 2.2.2 Programa dos trabalhos para investigao do subsolo ............................................. 21

2.2.3 Ensaios de campo .......................................................................................................... 22

2.2.4 Ensaio SPT Standart Penetration Test .................................................................... 22

2.3 CARGA ADMISSVEL .................................................................................................... 26

2.4 TENSO ADMISSVEL DO SOLO ................................................................................ 27 2.5 FUNDAES .................................................................................................................... 27

2.5.1 Fundaes superficiais ................................................................................................. 30

2.5.2 Fundaes profundas .................................................................................................... 32

2.5.3 Fundaes mistas ........................................................................................................... 35

2.6 ESCOLHA DA ALTERNATIVA DE FUNDAO critrios gerais ........................... 36

3. METODOLOGIA DA PESQUISA ................................................................................... 37

3.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA ................................................................................. 37

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3.2 PLANEJAMENTO DA PESQUISA ................................................................................. 37

3.3 PROCEDIMENTO DE COLETA E INTERPRETAO DOS DADOS ........................ 38

4. METODOLOGIA DE CLCULO ................................................................................... 39 4.1 FATORES DE SEGURANA .......................................................................................... 39

4.1.1 Fatores de segurana de fundaes superficiais (rasa ou direta) ............................. 39

4.1.2 Fatores de segurana de fundaes profundas .......................................................... 39

4.2 CAPACIDADE DE CARGA NA RUPTURA .................................................................. 40

4.3 MECANISMOS DE RUPTURA DO SOLO .................................................................... 41

4.4 MTODOS DE CLCULO DA CAPACIDADE DE CARGA DA FUNDAO ......... 42 4.4.1 Mtodo de Terzaghi Fundaes superficiais ........................................................... 42

4.4.2 Mtodo de Aoki e Velloso (1975) Fundaes profundas ........................................ 44

4.4.3 Mtodo de Dcourt e Quaresma (1978) Fundaes profundas ............................. 46

5. EXPOSIO E ANLISE DOS DADOS ........................................................................ 48 5.1 ANLISE DOS DADOS DE CARREGAMENTO .......................................................... 48

5.1.1 Linha de silos Kepler Weber ....................................................................................... 48

5.1.2 Cargas atuantes no anel de base dos silos planos ....................................................... 50

5.2 ANLISE DOS DADOS GEOTCNICOS ADOTADOS .............................................. 53 5.2.1 Ensaio SPT Standart Penetration Test .................................................................... 53

5.2.2 Dados do solo na regio do municpio de Iju-RS ...................................................... 54 5.3 ESCOLHA DAS FUNDAES VIABILIDADE TCNICA ...................................... 56 6. DIMENSIONAMENTO DAS FUNDAES .................................................................. 58 6.1 FUNDAES SUPERFICIAIS ........................................................................................ 58 6.1.2 Classificao das sapatas quanto rigidez ................................................................. 59

6.1.2 Pr-dimensionamento da largura da sapata (largura A) .......................................... 59

6.1.3 Dimensionamento da sapata corrida .......................................................................... 61

6.1.4 Dimensionamento da sapata quadrada a cada dois montantes ................................ 65

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6.2 FUNDAES PROFUNDAS .......................................................................................... 69 6.2.1 Dimensionamento da capacidade de carga das estacas escavadas ........................... 70

6.2.2 Tenso mdia atuante na estaca .................................................................................. 73

6.2.3 Dimensionamento da fundao uma estaca a cada montante ............................... 74

6.2.4 Dimensionamento da fundao uma estaca a cada dois montantes ....................... 76

7. CUSTOS DE EXECUO DAS FUNDAES ............................................................. 79 7.1 FUNDAES SUPERFICIAIS ........................................................................................ 80 7.2 FUNDAES PROFUNDAS .......................................................................................... 83

7.3 COMPARATIVO DE CUSTOS ....................................................................................... 87

8. ANLISE DOS RESULTADOS ....................................................................................... 90 9. CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................. 93 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 94 ANEXO 1 ................................................................................................................................. 97

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1. INTRODUO

O agronegcio o setor propulsor da economia brasileira. Dentre os produtos da agropecuria brasileira destacam-se os gros, que tm alcanado recordes nas ltimas safras graas ao uso de tecnologias de ltima gerao. Por outro lado, a infraestrutura de armazenagem no mostra total conexo com este desempenho e compromete a guarda destes gros, gerando, com isto, perdas de valor econmico no agronegcio. A capacidade de armazenagem instalada no Brasil tambm no acompanha o crescimento das safras, causando a necessidade de investimentos contnuos em infraestruturas de armazenagem e escoamento da produo. Visando industrializao do agronegcio, fundamental que os sistemas de armazenagem sejam eficazes tcnica e economicamente.

O sistema de armazenagem a granel propicia reduo dos custos e tempo de operao devido eliminao de sacarias e mecanizao, tem maior facilidade na operao de controle de pragas, temperatura e umidade, maior facilidade no manuseio e menor custo de mo de obra. Atualmente, o silo cilndrico de fundo plano o modelo de estrutura de armazenagem agrcola a granel que apresenta maior polarizao no meio agrcola brasileiro.

Constata-se que os silos so edificaes que apresentam um razovel ndice de runa devido aos recalques, os quais esto intimamente relacionados ao desempenho de suas fundaes, que, por sua vez, so dimensionadas com base na distribuio das tenses entre o fundo e o anel de base do silo.

1.1 TEMA

Fundaes.

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1.2 DELIMITAO DO TEMA

Anlise dos tipos de fundao utilizados para bases de silos metlicos de fundo plano, levando em conta a eficincia tcnica, os meios de execuo disponveis e o uso comum na regio de abrangncia do municpio de Iju Rio Grande do Sul.

A anlise ser comparativa entre os mtodos mais empregados para o mesmo perfil geotcnico estudo de caso.

Devido dimenso do assunto, o presente trabalho focar a ateno na fundao do anel externo de base de silos metlicos de fundo plano, onde descarregada a carga vertical do silo para a base por meio de seus montantes.

1.3 FORMULAO DO PROBLEMA

Qual o tipo de fundao mais vivel tcnica e economicamente para a utilizao em bases de silos metlicos de fundo plano a serem construdos na regio de abrangncia do municpio de Iju Rio Grande do Sul?

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Geral

Estudar, dentre os diversos tipos de fundaes superficiais ou profundas, qual a melhor alternativa tcnica e econmica para o uso em bases de silos metlicos de fundo plano a serem construdos na regio noroeste do Rio Grande do Sul.

1.4.2 Especficos

Pesquisar os tipos usuais de fundao que esto sendo utilizados na construo de bases de silos metlicos de fundo plano na regio;

Definir os dois tipos de fundao mais adequados para o perfil geotcnico adotado do ponto de vista tcnico;

Definir a melhor soluo tcnica e econmica a ser utilizada para a execuo de fundaes do anel externo de bases de silos metlicos de fundo plano a serem construdas na regio de estudo.

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1.5 JUSTIFICATIVA

Os silos metlicos de fundo plano possuem como caracterstica o baixo custo por tonelada armazenada, sendo a melhor opo para a armazenagem de gros por um longo perodo. Os projetos dos silos possibilitam ampliaes verticais, permitindo otimizar o espao fsico das instalaes e promovendo uma maior flexibilidade ao produtor.

Para a instalao do cilindro metlico e promover sua perfeita estabilidade operacional, torna-se necessria a construo da base em concreto armado sobre fundao adequada, alm das canaletas para aerao do gro e demais instalaes complementares.

A construo das bases nas instalaes agroindustriais hoje, em grande parte, segue uma metodologia histrica que vem sendo utilizada, desde longa data, sem uma anlise mais aprofundada das alternativas disponveis no mercado, de forma a atender as reais necessidades dos equipamentos que esto sendo instalados. Em geral, as construtoras usam projetos validados em casos passados nas novas construes, sem adequar para o caso especfico.

Para se definir um projeto de fundao necessrio que se conhea o terreno onde ser implantada a obra e respectivas cargas atuantes. De posse destas informaes, diversos mtodos de dimensionamento so conhecidos na literatura e, cabe ao engenheiro definir qual a melhor soluo a ser adotada do ponto de vista tcnico e econmico.

Segundo Joppert (2007, p. 9), o controle de qualidade das fundaes deve iniciar-se pela escolha da melhor soluo tcnica e econmica, passando pelo detalhamento de um projeto executivo e finalizando com o controle de campo da execuo do projeto.

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2. REVISO BIBLIOGRFICA

Na sequncia sero apresentados o equipamento e os tipos de fundao em estudo, bem como o processo de investigao do subsolo e os mtodos adotados para dimensionamento de cada fundao.

2.1 SILOS

Os silos so estruturas que armazenam gros, farinhas e material slido a granel, diferenciando-se dos reservatrios por armazenarem gua, lcool e fluidos de maneira geral. Uma grande diferena entre reservatrios e silos o mtodo de clculo de cada um (HEZEL, 2007). Os reservatrios apresentam aes hidrostticas e os silos presses muito elevadas em relao aos reservatrios, devido ao atrito do produto com a sua parede.

Os silos so clulas individualizadas, geralmente cilndricas, construdas em chapas metlicas lisas ou corrugadas (em sua maioria), concreto, madeira ou alvenaria e, quando agrupadas, denominam-se baterias, tendo sistema de carga e descarga e podendo ou no ser dotadas de sistema de ventilao (BADIALE; SLES, 1999).

Figura 1 Bateria de silos

Fonte: Kepler Weber, 2013.

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Os silos so divididos quanto ao material estrutural empregado, construo em relao ao solo e pela forma geomtrica (CALIL JR.; CHEUNG, 2007) da seguinte forma:

quanto construo em relao ao solo: silos areos ou elevados, silos subterrneos e silos semi-subterrneos;

quanto geometria: silos esbeltos, silos baixos e silos horizontais; quanto entrada de ar: silos hermticos e silos no hermticos.

Quanto ao material empregado, h maior predominncia de silos metlicos em chapa ondulada de ao galvanizado. Segundo Reimbert (1979), estas chapas onduladas so assim conformadas com o objetivo de proporcionar maior rigidez ao conjunto e facilitar operaes, prevenindo deformaes durante o manejo e a montagem. Silos de pequenos e mdios portes em concreto armado tornam-se muito onerosos para o agricultor, sendo estes mais apropriados para armazns graneleiros e mais viveis economicamente a partir da capacidade esttica de cinco mil toneladas (HAYNAL, 1989).

Outros atributos geomtricos tambm diferenciam os silos, como o tipo de fundo, que pode se apresentar em forma de cone, tronco de cone ou plana.

Os silos cilndricos so ditos verticais quando o dimetro da base for menor que a altura e horizontais quando o contrrio, considerando que os verticais exigem menor investimento por quantidade unitria armazenada (BADIALE; SLES, 1999).

Segundo Palma (2005), quando a relao altura/dimetro for maior ou igual a 1,5 os silos so classificados como esbeltos.

A importncia da classificao das estruturas de armazenagem de produtos a granel, segundo as suas dimenses, est no fato que, de um modo geral, a previso das presses estticas ou dinmicas esto baseadas segundo esta classificao. Embora algumas normas no faam esta classificao, na maioria das vezes preveem presses diferenciadas em funo da relao h/d. A Tabela 1 apresenta a classificao dos silos segundo as duas dimenses de acordo com as principais normas internacionais, apesar de estas diferirem bastante quanto a esta classificao.

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Tabela 1 Classificao dos silos segundo a relao altura/dimetro (h/d)

Fonte: Freitas, 2001.

2.2 INVESTIGAO GEOTCNICA

Todo projeto geotcnico e de fundao exige o reconhecimento do solo para a determinao dos mtodos de clculo, dos coeficientes de segurana e cargas de ruptura e admissveis.

O reconhecimento do solo pode ser feito por ensaios in situ, bem mais utilizados, ou por anlises de amostras de solo em laboratrio.

2.2.1 Elementos necessrios para um projeto de fundao

Segundo Velloso e Lopes (2004, p. 13), os elementos necessrios para o desenvolvimento de um projeto de fundao so:

Topografia da rea:

levantamento topogrfico (planialtimtrico);

dados sobre taludes e encostas no terreno (ou que possam atingir o terreno);

dados sobre eroses (ou evolues preocupantes na geomorfologia).

Dados geolgicos / geotcnicos:

investigao do subsolo (s vezes em duas etapas: preliminar e complementar);

outros dados geolgicos e geotcnicos (mapas, fotos areas e levantamentos aerofotogramtricos, artigos sobre experincias anteriores na rea, publicaes da CPRM, etc.).

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Dados da estrutura a construir:

tipo e uso que ter a nova obra;

sistema estrutural (hiperestaticidade, flexibilidade, etc.);

sistema construtivo (convencional ou pr-moldado);

cargas (aes nas fundaes).

Dados sobre construes vizinhas:

nmero de pavimentos, carga mdia por pavimento;

tipo de estrutura e fundaes;

desempenho das fundaes;

existncia do subsolo;

possveis consequncias de escavaes e vibraes provocadas pela nova obra.

2.2.2 Programa dos trabalhos para investigao do subsolo

O reconhecimento do subsolo para efeito de instalao de uma infraestrutura, preliminarmente feito mediante sondagens percusso (SPT), em pontos escolhidos e distribudos na rea em estudo e conduzidos a uma profundidade que inclua todas as camadas do subsolo que podero ser influenciadas pelos carregamentos suportados pelas fundaes (MORAES, 1976, p. 121).

Segundo Moraes (1976), o nmero de furos de sondagem depende da rea ocupada pela construo, isto , de sua projeo, devendo ser previsto um mnimo de furos, conforme mostra a Tabela 2 a seguir:

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Tabela 2 Nmero de pontos de sondagens de acordo com a rea construda

Fonte: Moraes, 1976.

2.2.3 Ensaios de campo

O uso de mtodos racionais de anlise aplicados a solues de projetos geotcnicos pressupe o conhecimento do subsolo, suas propriedades e comportamentos obtidos normalmente atravs de ensaios in situ (SCHNAID, 2000).

No Brasil, os mtodos disponveis para uso comercial so: SPT, CPT, pressimetro, palheta e dilatmetro, sendo o mtodo SPT o mais empregado atualmente.

2.2.4 Ensaio SPT Standart Penetration Test

Para Hachich et al. (1998), a sondagem percusso um procedimento geotcnico de campo, capaz de amostrar o subsolo. Quando associada ao ensaio de penetrao dinmica (SPT), mede a resistncia do solo ao longo da profundidade perfurada.

Ao realizar uma sondagem pretende-se conhecer:

o tipo de solo atravessado com a retirada de uma amostra deformada a cada metro perfurado;

a resistncia (N) oferecida pelo solo cravao do amostrador-padro a cada metro perfurado;

a posio do nvel ou dos nveis dgua, quando encontrados durante a perfurao.

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Segundo Schnaid (2000), o ensaio SPT constitui-se em uma medida de resistncia dinmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. A perfurao realizada por tradagem e circulao de gua utilizando um trpano de lavagem com ferramenta de escavao. Amostras representativas do solo so coletadas a cada metro de profundidade por meio de amostrador-padro, de dimetro externo de 50mm. O procedimento de ensaio consiste na cravao deste amostrador no fundo de uma escavao (revestida ou no) usando um peso de 65 kg, caindo de uma altura de 750mm (ver Figuras 2 e 3). O valor NSPT o nmero de golpes necessrio para fazer o amostrador penetrar 300mm aps uma cravao inicial de 150mm.

Figura 2 Ilustrao do ensaio SPT

Fonte: Schnaid, 2000.

As vantagens deste ensaio com relao aos demais so: simplicidade no equipamento, baixo custo e obteno de um valor numrico de ensaio que pode ser relacionado com regras empricas de projeto (SCHNAID, 2000).

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Figura 3 Seo esquemtica do amostrador


O ensaio SPT tem sido usado para inmeras aplicaes, desde amostragem para identificao dos diferentes horizontes, previso da tenso admissvel de fundaes diretas em solos granulares, at correlaes em outras propriedades geotcnicas (SCHNAID, 2000).

A programao das sondagens, nmero, disposio e profundidade dos furos depende do conhecimento prvio que se tem da geologia local, do solo e da obra especfica para a qual se est fazendo a prospeco. Recomendaes sobre a programao de sondagens so feitas na norma NBR 8036 (PINTO, 2002).

Para a execuo das sondagens determina-se, em planta, na rea a ser investigada, a posio dos pontos a serem adotados. No caso de edificaes, procura-se dispor as sondagens em posies prximas aos limites de projeo das mesmas e nos pontos de maior concentrao de carga, com distncias variando de 15 a 30 metros, evitando-se alocao em pontos alinhados, de forma a permitir uma interpretao de diversos planos de corte. O nivelamento deve ser feito em relao a uma RN (referncia de nvel) fixa e bem-determinada (HACHICH et al., 1998).

A profundidade a ser atingida depende do porte da obra a ser edificada e consequentemente das cargas que sero transmitidas ao terreno. A Norma Brasileira (NBR6484) fornece critrios mnimos para orientar a profundidade das sondagens (HACHICH et al., 1998).

De primordial importncia a determinao do nvel de gua, quando ocorrer. Durante o processo de avano da perfurao, ao se determinar a ocorrncia de gua, interrompe-se o trabalho e anota-se a profundidade. Deve-se sempre aguardar a sua estabilizao e anotar a profundidade correspondente superfcie de gua. Terminada a perfurao, retira-se a gua existente no furo. Aguarda-se o surgimento da gua e se anota novamente a profundidade da lmina dgua (HACHICH et al., 1998).

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Hachich et al. (1998) destacam que as amostras coletadas a cada metro devem ser levadas ao laboratrio para classificao ttil-visual mais esmerada. So definidas as camadas de solos sedimentares com suas respectivas espessuras ou horizontes de decomposio dos solos residuais. Eventuais dvidas sobre a classificao de matrias que se situam muito prximas s fronteiras granulomtricas, podem ser dirimidas com o auxlio de ensaios de laboratrio, como, por exemplo, granulometria, Limites de Atterberg, etc.

De posse dos perfis individuais preliminares de cada sondagem obtidos aps a classificao ttil-visual do nvel dgua e da cota (elevao) do terreno no incio da perfurao, desenha-se o perfil do subsolo de cada sondagem. O desenho das sondagens dever mostrar todas as camadas ou horizontes de solo encontrados, as posies dos nveis dgua, o nmero de golpes N necessrio cravao dos 30 ltimos centmetros do amostrador e demais informaes teis que forem observadas (HACHICH et al., 1998).

Pinto (2002) assevera que a resistncia penetrao um ndice intensamente empregado em projetos de fundao. A escolha do tipo de fundao para prdios comuns de 3 a 30 pavimentos e as definies de projeto, como tipo e comprimento de estacas, etc., so costumeiramente baseadas s nos resultados de sondagens (identificao visual e SPT), analisadas de acordo com a experincia regional e o conhecimento geolgico do local.

Conhecidas as limitaes do ensaio, causadas por fatores que influenciam os resultados e no esto relacionados s caractersticas do solo, possvel avaliar as metodologias empregadas na aplicao de valores de NSPT em problemas geotcnicos. Para esta finalidade, as abordagens modernas recomendam a correo do valor medido de NSPT, considerando o efeito da energia de cravao e do nvel de tenses (SCHNAID, 2000).

A interpretao dos resultados para fins de projetos geotcnicos pode ser obtida mediante duas abordagens distintas:

a) Mtodos indiretos: nesta abordagem os resultados do ensaio so utilizados na previso de parmetros constitutivos, representativos do comportamento do solo.

b) Mtodos diretos: resultados de SPT so aplicados diretamente na previso de capacidade.

Conforme o NSPT encontrado nas sondagens, possvel determinar a classificao dos solos conforme Tabela encontrada da NBR 6484/01.

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Tabela 3 Classificao dos solos

Fonte: ABNT, 2001.

2.3 CARGA ADMISSVEL

Todo o solo de apoio de fundao apresenta uma carga admissvel, carga essa que no deve ser ultrapassada para que no haja colapso ou problemas de ordem estrutural posteriormente na estrutura.

Oliveira (1985, p. 39) afirma que a carga admissvel ... a maior carga transmitida pela fundao que o terreno admite, em qualquer caso, com adequada segurana ruptura e sofrendo deformaes compatveis com a sensibilidade da estrutura aos deslocamentos da fundao.

Segundo Barata (1980, p. 115), no caso de fundaes diretas, tanto se trabalha com carga Q, como com presses mdias p, sendo a presso mdia.

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2.4 TENSO ADMISSVEL DO SOLO

Na viso de Schnaid (2000), alguns projetos de fundao envolvem a estimativa da tenso admissvel que pode ser aplicada no terreno. Esta pode ser representada pela multiplicao do valor de k do solo pelo valor do NSPT, conforme equao 1.

(Eq.1)

Sendo o valor k dependente do tipo de solo, bem como da geometria do caso e dos recalques que podem ocorrer, o que o torna generalista, este, portanto, deve ser visto com certa cautela. Schnaid (2000) apresenta, no entanto, uma tabela da magnitude nas tenses admissveis para anteprojetos, criada por Milititsky e Schnaid em 1995.

Tabela 4 Tenso admissvel para solos coesivos


2.5 FUNDAES

A solidez de uma edificao depende, em primeiro lugar, de uma fundao bem-dimensionada. Para isso, a Engenharia j evoluiu a ponto de garantir que at as estruturas mais pesadas mantenham-se estveis e, claro, sem recalques considerveis, mesmo em solos ruins.

A variedade de sistemas, equipamentos e, principalmente, processos executivos, enorme, restando o desafio de identificar a maneira mais adequada de acordo com as peculiaridades da obra e do terreno.

Caputo (1977) destaca que a fundao parte de uma estrutura que transmite ao terreno a carga da obra.

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O estudo de toda fundao compreende preliminarmente duas etapas essencialmente distintas:

a) clculo das cargas atuantes sobre a fundao; b) estudo do terreno.

Com esses dados, passa-se escolha do tipo de fundao, tendo presente que:

a) as cargas de estrutura devem ser transmitidas s camadas de terreno capazes de suport-las sem ruptura;

b) as deformaes das camadas de solo subjacentes s fundaes devem ser compatveis com as de estrutura;

c) a execuo das fundaes no deve causar danos s estruturas vizinhas; d) ao lado do aspecto tcnico, a escolha do tipo de fundao deve atender tambm ao aspecto

econmico.

Finalmente, segue-se o detalhamento e o dimensionamento, estudando-se a fundao como elemento estrutural (CAPUTO, 1977).

Segundo Hachich et al. (1998), os elementos necessrios para o desenvolvimento de um projeto de fundao so: a) Topografia da rea:

levantamento topogrfico;

dados sobre taludes e encostas no terreno;

dados sobre eroses.

b) Dados geolgicos/geotcnicos:

investigao do subsolo;

outros dados geolgicos e geotcnicos.

c) Dados da estrutura a construir:

tipo e uso que ter a nova obra;

sistema estrutural;

cargas.

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d) Dados sobre construes vizinhas:

tipo de estrutura e fundaes;

nmero de pavimentos, carga mdia por pavimento;

desempenho das fundaes;

existncia de subsolo;

possveis consequncias de escavaes e vibraes provocadas pela nova obra.

As solicitaes a que uma estrutura est sujeita podem ser classificadas de diferentes maneiras (HACHICH et al., 1998):

a) cargas vivas, separadas em:

cargas operacionais;

cargas ambientais;

cargas acidentais.

b) Cargas mortais ou permanentes.

No Brasil, a norma NBR 8681 (ABNT, 2004) classifica as aes nas estruturas em:

Aes permanentes: ocorrem com valores constantes durante praticamente toda a vida da obra.

Aes variveis: ocorrem com valores que apresentam variaes significativas em torno

da mdia.

Aes excepcionais: tm durao exatamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrncia durante a vida da obra, mas que precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas.

A norma NBR 8681/84 estabelece critrios para combinaes destas aes na verificao dos estados-limite de uma estrutura:

a) Estados-limite ltimos (associados a colapsos parciais ou totais da obra);

b) Estados-limite de utilizao (quando acorrem deformaes, fissuras, etc.).

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Segundo Hachich et al. (1198), os requisitos bsicos a que um projeto de fundao dever atender so:

a) deformaes aceitveis sob as condies de trabalho;

b) segurana adequada ao colapso do solo de fundao (estabilidade externa);

c) segurana adequada ao colapso dos elementos estruturais (estabilidade interna).

Para Hachich et al. (1998), as fundaes so convencionalmente separadas em dois grandes grupos:

fundaes superficiais, rasas ou diretas;

fundaes profundas.

A distino entre estes dois tipos feita segundo o critrio (arbitrrio) de que uma funo profunda aquela cujo mecanismo de ruptura de base no atinge a superfcie do terreno. Como os mecanismos de ruptura, sabe-se, atingem, acima da mesma, at duas vezes sua menor dimenso, a norma NBR 6122 (ABNT, 2007) estabeleceu que fundaes profundas so aquelas cujas bases esto edificadas a mais de duas vezes sua menor dimenso, e a pelo menos 3m de profundidade.

2.5.1 Fundaes superficiais

Segundo Hachich et al. (1998), so exemplos de fundaes superficiais (a Figura 4 ilustra tais tipologias):

Figura 4 Tipos de fundaes superficiais

(a) Bloco (b) Sapata (c) Sapata corrida (d) Radier

Fonte: Hachich et al., 1998.

31

Bloco elemento de fundao de concreto simples, dimensionado de maneira que as tenses de trao produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.

Sapata elemento de fundao de concreto armado, de altura menor que o bloco, utilizando armadura para resistir aos esforos de trao.

Sapata corrida elemento de fundao que recebe pilares alinhados, geralmente de concreto armado; pode ter seo transversal tipo bloco (sem armadura transversal), quando so frequentemente chamadas de baldrames ou tipo sapata, armadas.

Sapata associada elemento de fundao que recebe parte dos pilares da obra, o que difere do radier. Estes pilares no so alinhados, o que difere da sapata corrida.

Radier elemento de fundao que recebe todos os pilares da obra.

As sapatas e os blocos so os elementos de fundao mais simples e, quando possvel sua adoo, os mais econmicos. Os blocos so mais econmicos que as sapatas para cargas reduzidas, quando o maior consumo de concreto pequeno e justifica e eliminao da armao. No h, porm, qualquer restrio ao seu emprego para cargas elevadas (HACHICH et al., 1998).

Uma fundao associada adotada quando:

as reas das sapatas imaginadas para os pilares se aproximam umas das outras ou mesmo se interpenetram;

deseja-se uniformizar os recalques.

Quando uma ou duas das condies citadas so satisfeitas em parte da obra, pode-se adotar a sapata associada nesta rea e fundaes isoladas no restante. Quando so satisfeitas em toda rea da obra, pode-se adotar o radier. Quando a rea total de fundao ultrapassa metade da rea da construo, o radier indicado (HACHICH et al., 1998).

Quanto forma ou sistema estrutural, ao radiers so projetados segundo quatro tipos principais:

radiers lisos;

radiers com pedestais ou cogumelos;

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radiers nervurados;

radiers em caixo.

Os tipos esto em ordem crescente de rigidez relativa. H ainda os radiers em abbodas invertidas, porm pouco comuns no Brasil.

2.5.2 Fundaes profundas

Segundo Hachich et al. (1998), as fundaes profundas so divididas em trs tipos principais:

Estaca elemento de fundao profunda executada com o auxlio de ferramentas ou equipamentos, execuo esta que pode ser por cravao a percusso, prensagem, vibrao ou por escavao, ou, ainda de forma mista, envolvendo mais de um destes processos.

Tubulo elemento de fundao profunda de forma cilndrica, em que, pelo menos na sua fase final de execuo, h a decida de operrio (o tubulo no difere da estaca por suas dimenses, mas pelo processo executivo, que envolve a decida de operrio).

Caixo elemento de fundao profunda de forma prismtica, concretado na superfcie e instalado por escavaes interna.

Segundo Hachich et al. (1998), existe hoje uma variedade muito grande de estacas para fundaes (Figura 5). A execuo de estacas uma atividade especializada da Engenharia, e o projetista precisa conhecer as empresas executoras e seus servios para projetar fundaes dentro das linhas de trabalho destas.

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Figura 5 Tipos de fundaes profundas

(a) Estaca metlica (b) Pr-moldada de concreto vibrado (c) Pr-moldada de concreto centrifugado (d) Tipo Franki e Strauss (e) Tipo raiz (f) Escavadas (g) A cu aberto, sem revestimento (h) Com revestimento de concreto (i) Com revestimento de ao


A Figura 6 apresenta uma classificao dos tipos mais comuns de estacas, enfatizando o mtodo executivo, no que diz respeito ao seu efeito no solo.

Figura 6 Classificao dos principais tipos de estacas pelo mtodo executivo


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Na escolha do tipo de estaca preciso levar em conta os seguintes aspectos:

a) Esforos nas fundaes, procurando distinguir:

nvel das cargas nos pilares;

ocorrncia de outros esforos alm dos de compresso (trao e flexo).

b) Caractersticas do subsolo, em particular quanto ocorrncia de:

argilas muito moles, dificultando a execuo de estacas de concreto moldadas in situ;

solos muitos resistentes (compactos ou com pedregulhos) que devem ser atravessados, dificultando ou mesmo impedindo a cravao de estacas de concreto pr-moldadas;

solos com mataces, dificultando ou mesmo impedindo o emprego de estacas cravadas de qualquer tipo;

nvel de lenol dgua elevado, dificultando a execuo de estacas de concreto moldadas in situ sem revestimento ou uso de lama;

aterros recentes (em processo de adensamento) sobre camadas moles, indicando a possibilidade de atrito negativo; neste caso, estacas mais lisas ou com tratamento betuminoso so mais indicadas.

c) Caractersticas do local da obra, em particular:

terrenos acidentados, dificultando o acesso de equipamentos pesados;

local com obstruo na altura;

obra muito distante de um grande centro, encarecendo o transporte;

ocorrncia de lmina dgua.

d) Caractersticas das construes vizinhas, em particular quanto:

ao tipo de profundidade das fundaes;

existncia de subsolos;

sensibilidade a vibraes;

a danos j existentes.

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2.5.3 Fundaes mistas

Hachich et al. (1998) afirmam que as fundaes mistas so aquelas que associam fundaes superficiais e profundas. Exemplos (Figura 7):

Sapatas sobre estacas associao de sapata com uma estaca (chamada de estaca T ou estapata, dependendo se h contato entre a estaca e a sapata ou no).

Radiers estaqueados radiers sobre estacas (ou tubules,) que transfere parte das cargas que recebe por tenses de contato em sua base e parte por atrito lateral e carga de ponta das estacas.

Figura 7 Tipos de fundaes mistas

(a) Estaca ligada sapata (b) Estaca abaixo da sapata (c) Radier sobre estaca (d) Radier sobre tubules


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2.6 ESCOLHA DA ALTERNATIVA DE FUNDAO critrios gerais

Segundo Hachich et al. (1998), algumas caractersticas da obra podem impor um certo tipo de fundao. Outras obras podem permitir uma variedade de solues. Neste caso, interessante proceder-se a um estudo de alternativas e fazer a escolha com base em:

menor custo;

menor prazo de execuo;

maquinrio disponvel na regio.

Neste estudo de alternativas pode-se incluir mais de um tipo de fundao superficial ou mais de um nvel de consolidao e mais de um tipo de fundao profunda. Na avaliao de custos e prazos importante considerar escavaes e reaterros. A alternativa de estacas pode apresentar menos custo global se considerarmos o menor volume dos blocos de coroamento e o menor movimento de terra. Assim, vlido se estudar mais de uma alternativa e comparar custos e prazos de execuo (HACHICH et al., 1998).

O presente trabalho concentrou suas atenes a fundaes superficiais do tipo sapata corrida e sapata quadrada, e fundaes profundas do tipo estacas escavadas, por serem as mais usuais em nossa regio com equipamento executivo e tcnica disponveis, sendo comumente empregadas em diversos tipos de obras.

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3. METODOLOGIA DA PESQUISA

3.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA

Esta pesquisa pode ser classificada, quanto aos procedimentos, como estudo de caso, pois utilizou uma linha de equipamentos padres de uma empresa para obteno das cargas usadas e sobre estas aplicou as normas para dimensionamento das fundaes nos mtodos escolhidos.

Quanto aos objetivos, este estudo pode ser classificado como pesquisa bibliogrfica a partir de materiais e oramentos j publicados.

Quanto forma de abordagem, pode ser classificada como quantitativa, pois os nmeros resultantes foram verificados e analisados.

3.2 PLANEJAMENTO DA PESQUISA

A pesquisa foi dividida em quatro etapas: primeiramente reconheceu-se as cargas que os diversos modelos de silos planos transferem para o anel da base e obteve-se o perfil de solo genrico, que representa o solo caracterstico da regio, para clculo das fundaes. No segundo momento selecionou-se os tipos de fundao que atendem aos requisitos de seleo para o perfil do solo em questo e que seriam usuais na regio. Na terceira etapa dimensionou-se as fundaes pelos mtodos selecionados, observando-se os mtodos de clculo e as recomendaes da norma vigente. Por fim, realizou-se a anlise dos custos de cada tipo de fundao, calculando os oramentos tpicos para verificar qual o tipo de fundao mais vivel economicamente para cada modelo de silo estudado.

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3.3 PROCEDIMENTO DE COLETA E INTERPRETAO DOS DADOS

Para o estudo, foi adotada a linha de silos metlicos de fundo plano fabricados pela empresa Kepler Weber Industrial S.A., localizada na cidade de Panambi-RS e hoje lder no segmento na Amrica Latina, que gentilmente cedeu o projeto de base genrico do anel de base para toda a gama de modelos de silos fabricados, de onde buscamos as dimenses, a forma construtiva do anel de base e as cargas transferidas base pelos montantes do silo e, em consequncia, a fundao da mesma.

Para anlise do terreno de implantao dos diversos modelos de silos, adotou-se um perfil geotcnico adaptado de boletins de sondagem do solo, caractersticos para a regio do municpio de Iju-RS, fornecidos pelo professor orientador Carlos Wayhs.

A fim de definir os tipos de fundaes usuais e verificar a disponibilidade de servios e equipamentos na regio em que os silos seriam construdos, realizou-se uma pesquisa junto a algumas construtoras que executam obras deste gnero na regio, alm de pesquisa em meio eletrnico.

Para o dimensionamento das fundaes selecionadas foi adotada como base a norma NBR 6122 (ABNT, 2010) Projeto e execuo de fundaes e todo o material didtico da disciplina de Fundaes ministrada pelo professor Carlos Wayhs.

J para o dimensionamento das fundaes superficiais, tipo sapata corrida, foi adotado o mtodo do equilbrio limite Equao de Terzaghi (1943) a teoria mais adotada no mundo para adoo de capacidade de carga para fundaes superficiais. Para dimensionamento das fundaes profundas, tipo estaca escavada, foram adotados os mtodos de Aoki e Velloso (1975) e Dcourt e Quaresma, mtodos que aplicam frmulas para verificao da capacidade de carga das estacas. Em todos os casos foram criadas planilhas de clculo no software Microsoft Excel 2010 de maneira a agilizar o processo de clculo e verificao.

Para a verificao da viabilidade econmica foram adotadas as composies de custos do programa PLEO verso 3.0, criado pela Franarin Software e Oramentos, cedidas pelo professor orientador Carlos Wayhs, e validadas genericamente em conexo com construtoras que executam obras deste gnero na regio e que o aluno tem fcil contato.

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4. METODOLOGIA DE CLCULO

4.1 FATORES DE SEGURANA

4.1.1 Fatores de segurana de fundaes superficiais (rasa ou direta)

De acordo com a norma brasileira NBR 6122 (ABNT, 2010), a verificao da segurana pode ser feita por fator de segurana global ou por fatores de segurana parciais, devendo ser obedecidos os valores da tabela, a seguir:

Tabela 5 Fatores de segurana e coeficientes de minorao para solicitaes de compresso

Fonte: ABNT, 2010.

4.1.2 Fatores de segurana de fundaes profundas

De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 2010), o fator de segurana a ser utilizado para determinao da carga admissvel 2,0 e para carga resistente de projeto 1,4.

40

4.2 CAPACIDADE DE CARGA NA RUPTURA

Um dos maiores problemas encontrados pelos engenheiros calculistas de fundao a determinao da capacidade de carga do solo e a escolha adequada dos coeficientes de segurana.

De acordo com Simons e Menzies (1981, p. 66), a capacidade de carga na ruptura de uma fundao pode ser determinada utilizando-se a teoria da capacidade de suporte, na qual um mecanismo de ruptura postulado e a presso que causa a ruptura expressa em termos de resistncia ao cisalhamento mobilizada na ruptura e da geometria do problema.

Segundo os mesmos autores, vrias teorias para capacidade de carga foram propostas, porm a mais comumente adotada para fundaes superficiais a de Terzagui (1943).

Terzagui estudou a capacidade de carga de ruptura de fundaes diretas (Df < B) em solos de diversas categorias, ou seja, solos coesivos ou mistos (c, ), solos no coesivos ou granulares (c=0) e solos puramente coesivos (0) (BARATA, 1984, p. 116).

Quanto ao clculo da capacidade de carga para fundaes profundas, os mtodos mais utilizados hoje no Brasil so os semiempricos de Aoki e Velloso (1975) e o de Dcourt e Quaresma.

Segundo Ramos (2008), o mtodo de Aoki e Velloso (1975) considerado mais conservador do que o de Dcourt e Quaresma. Como prova disso, podem ser citadas as concluses da pesquisa que o mesmo executou em trs estacas de ensaio. Primeiramente dimensionou as estacas pelos dois mtodos empricos e, aps a execuo das estacas de ensaio, submeteu-as prova de carga. Apresenta-se na Tabela 6 a comparao:

Tabela 6 Comparao entre os mtodos semi-empricos e ensaio de carga

Fonte: Ramos, 2008.

41

4.3 MECANISMOS DE RUPTURA DO SOLO

Segundo Barata (1984, p. 116), pelo mtodo de Terzaghi foram definidos trs critrios de ruptura a fim de distinguir solos com diferentes ngulos de atrito e coeso. Nas figuras 8, 9 e 10 apresenta-se os tipos de ruptura.

Ruptura generalizada tpica de solos de resistncia mdia elevada, ou seja, as areias mediamente compactadas a compactas, as compactas e as muito compactas, e as argilas rijas, muito rijas e duras.

Figura 8 Ruptura geral

Fonte: Lambe; Whitman, 1979.

Ruptura localizada ocorre nos solos intermedirios, ou seja, nas areias mediamente compactas e nas argilas mediamente rijas.

Figura 9 Ruptura local


Ruptura por puncionamento ocorre nos solos fracos, ou seja, nas areias muito fofas, fofas e nas argilas muito moles e moles.

Figura 10 Ruptura por puncionamento


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4.4 MTODOS DE CLCULO DA CAPACIDADE DE CARGA DA FUNDAO

4.4.1 Mtodo de Terzaghi Fundaes superficiais

Segundo Wayhs (2013a), a teoria de Terzaghi a mais adotada no mundo para o clculo da capacidade de carga de fundaes rasas.

Segundo Spohr (2010), Terzaghi (1943) desenvolveu uma teoria para o clculo da capacidade de carga baseada nos estudos de Prandtl (1920) para metais. Para tal, admitiu algumas hipteses:

Resistncia ao cisalhamento definida em termos de coeso (c) e do ngulo de atrito ();

Peso especfico () constante;

Material com comportamento elasto-plstico perfeito;

Material homogneo e isotrpico;

Estado plano de deformao.

Para uma ruptura generalizada (aplicvel apenas aos solos compactos ou consistentes) apresentada a frmula:

= .$ + +., +.

. /. 0 (Eq. 2)

Onde:

= Tenso de ruptura

= coeso do solo

+ = sobrecarga, sendo:

(+ = . 2) , onde = efetivo e 2 = profundidade da fundao

= peso especfico efetivo do solo (456 se o solo estiver submerso)

/ = menor dimenso da sapata

$ , 0 =fatores de capacidade de carga (Tabela 7)

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Em Wayhs (2013a), apresentada a tabela para os fatores de capacidade de carga:

Tabela 7 Fatores de capacidade de carga

(Nc e Nq: Prandtl-Reissner, Ny: Caquot-Krisel) Fonte: Wayhs, 2013a.

Tabela 8 Fatores de capacidade de carga de Terzaghi base rugosa

Fonte: Wayhs, 2013a.

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Para uma ruptura local (aplicvel apenas aos solos mediamente compactos) aplica-se a mesma equao supra (Eq. 2), com reduo dos parmetros de resistncia do solo:

(7 =

. ( (Eq. 3)

"897 =

. "89 (Eq. 4)

A Equao 2 aplicvel para sapatas corridas, e para diferentes geometrias das fundaes devem ser aplicados os fatores de correo dados a seguir, segundo Wayhs (2013a):

Tabela 9 Fatores de forma (De Beer)

Fonte: Wayhs, 2013a.

4.4.2 Mtodo de Aoki e Velloso (1975) Fundaes profundas

Segundo Wayhs (2013b), o mtodo baseado em resultados de resistncia de ponta do cone (CPT), sendo a capacidade de carga da estaca (QRUP) obtida somando-se a parcela da capacidade de carga da base (PB) e a parcela da capacidade de carga do fuste (PL), sendo obtidas por meio das equaes:

= : + ; (Eq. 5)

: =

?@. /: (Eq. 6)

; = (AB.

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Onde:

= coeficiente de correlao (NSPT) com resultados do cone (CPT) (Tabela 10)

: = valor de NSPT da base (ponta) da estaca

/: = rea da base da estaca (m2)

. = coeficiente de correlao de resistncia de ponta para levar em conta a

diferena de comportamento entre a estaca e o ensaio de cone (Tabela 11) G= razo de atrito na camada i

G = coeficiente de correlao com resultados do cone, na camada i (Tabela 10)

H = valor de NSPT mdio da camada i

I= comprimento da estaca na camada i

= coeficiente de correlao de resistncia lateral para levar em conta a diferena

de comportamento entre a estaca e o ensaio de cone (Tabela 11)

= permetro da estaca (m)

O valor do NSPT limitado, no clculo, em 40 para a base e 30 para a lateral da estaca.

Tabela 10 Coeficientes K e

Fonte: Wayhs, 2013b.

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Tabela 11 Coeficientes de correlao F1 e F2


Para o clculo da capacidade de carga admissvel na estaca (QADM), usa-se a seguinte frmula:

=JKLM

? (Eq. 8)

Onde:

= fator de segurana conforme item 4.1.2 deste trabalho

4.4.3 Mtodo de Dcourt e Quaresma (1978) Fundaes profundas

Segundo Wayhs (2013b), o mtodo apresentado para clculo da capacidade de carga da estaca (QRUP) obtida a partir dos valores de NSPT, sendo definido por meio das equaes:

= (.: . /: + (( . /;) (Eq. 9)

(4 = 10(=P

+ 1) em kPa (Eq. 10)

Onde:

( = coeficiente de correlao de ponta (Tabela 12)

: = valor de NSPT da base (ponta) da estaca

/: = rea da base da estaca (m2)

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( = coeficiente de adeso solo-estaca (Tabela 13)

/; = rea lateral da estaca (m2)

Tabela 12 Coeficientes de correlao de ponta C


Tabela 13 Coeficientes de adeso solo-estaca CS


Para o clculo da capacidade de carga admissvel na estaca (QADM), usa-se a seguinte frmula, idntica ao mtodo de Aoki e Velloso:

=JKLM

? (Eq. 8)

Onde:

= fator de segurana conforme item 4.1.2 deste trabalho

48

5. EXPOSIO E ANLISE DOS DADOS

5.1 ANLISE DOS DADOS DE CARREGAMENTO

5.1.1 Linha de silos Kepler Weber

Com fbricas em Panambi Rio Grande do Sul e em Campo Grande Mato Grosso do Sul , a Kepler Weber atua no setor de agronegcios focada na etapa do ps-colheita. A empresa fabrica equipamentos para armazenagem, beneficiamento e movimentao de granis slidos, desenvolvendo solues completas de movimentao e armazenagem de granis. O portflio de produtos composto por silos metlicos, transportadores horizontais e verticais, secadores de gros, mquinas de limpeza, estruturas metlicas e acessrios diversos de instalao, alm do projeto executivo das unidades (KEPLER WEBER, 2013).

Trading companies, cooperativas, indstrias de beneficiamento e industrializao de alimentos, bem como produtores de gros de mdio e de grande porte, formam a carteira de clientes no Brasil e no exterior. Hoje, a Kepler Weber a maior empresa da Amrica Latina no setor de armazenagem, beneficiamento e movimentao de granis (KEPLER WEBER, 2013).

Conforme dados fornecidos pela empresa, os silos metlicos so o produto de maior representatividade dentre os diversos itens produzidos, chegando a 45% do mix de produtos fabricados.

Figura 11 Obra completa em montagem


49

Segundo a Kepler Weber (2013), os silos metlicos so dimensionados para armazenar granis de fcil escoamento, com peso especfico de at 0,83 ton/m3 e umidade do gro de at 22% (umidade bruta), por um perodo determinado em funo da umidade.

Ainda segundo a Kepler Weber (2013), a linha de silos planos fabricados pela empresa denominada pelo dimetro nominal do silo e o nmero de anis de chapa corrugada que compe o corpo do silo. O dimetro nominal dado em ps americanos (sendo 1 p = 30,48cm) e cada anel do silo corresponde a 91,44cm na altura til do corpo. Como exemplo podemos citar um silo KW 4815, ou seja, este silo tem 48 ps de dimetro e 15 anis de altura do corpo.

Quanto capacidade de armazenagem, os silos planos Kepler Weber atendem uma gama de 4.712 a 242.050 sacos de cereal de peso especfico 0,75ton/m3 (1 saco = 60Kg).

Todos os modelos da linha de silos fabricados pela empresa so representados, na Figura a seguir, pelo dimetro e nmero de anis:

Figura 12 Linha completa de silos planos Kepler Weber


50

5.1.2 Cargas atuantes no anel de base dos silos planos

Segundo a Kepler Weber (2013), os silos metlicos de fundo plano descarregam a carga vertical no anel de base por meio dos seus montantes. Para cada dimetro de silo h um nmero de montantes preestabelecidos.

Figura 13 Silo Kepler Weber em montagem


Figura 14 Ilustrao genrica dos montantes de um silo plano


51

Figura 15 Detalhe do anel de base dos silos plano KW


Tabela 14 Nmero de montantes e dimenses (m) do anel de base dos silos planos


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A carga vertical total composta pelo peso prprio do silo mais a parcela do atrito entre o granel armazenado com a parede lateral do corpo do silo e a parcela da ao de vento sobre o equipamento (velocidade mxima considerada de 120km/h). A carga horizontal desconsiderada, visto ser mnima se comparada com o peso prprio da base e fundao.

Tabela 15 Carga total no anel de base dos silos planos KW


Para clculo da carga pontual aplicada sobre o anel de base em cada montante, divide-se o valor da carga vertical total (Tabela 15) pelo nmero de montantes do silo em questo.

Figura 16 Anel de base de um silo plano em execuo


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5.2 ANLISE DOS DADOS GEOTCNICOS ADOTADOS

5.2.1 Ensaio SPT Standart Penetration Test

Para o desenvolvimento do presente trabalho foi tomado como base de clculo o ensaio de SPT executado pela empresa Geocentro, tendo como local a Rua So Paulo em Iju-RS; ensaio este que representa de forma genrica o solo da regio do municpio de Iju-RS. O ensaio foi gentilmente cedido pelo professor orientador Carlos Wayhs, e se encontra no Anexo 1.

Procedendo com a verificao recomendada por Schnaid (2000), quando todas as sondagens realizadas devem ser analisadas conjuntamente, produziu-se a Tabela 16, na qual se pode notar a disperso dos valores obtidos.

Tabela 16 Adaptado dos boletins de sondagens (Anexo 1)

Fonte: Geocentro, 1995.

Por questes de segurana e tambm a fim de garantir a eficincia do solo em todas as camadas, adotaram-se os valores de NSPT mnimos em cada camada para clculo.

Tabela 17 Tabela NSPT mnimos e classificao

Fonte: Elaborada pelo autor, 2013.

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Neste trabalho considerou-se o clculo de fundaes superficiais e fundaes profundas para uma mesma situao proposta. Para o clculo das fundaes superficiais foi adotada a profundidade de assentamento da fundao em 1,5m, quando temos o NSPT = 11. J para o clculo de fundaes profundas foi adotada a profundidade de assentamento da fundao em 8m, em que o NSPT = 47.

5.2.2 Dados do solo na regio do municpio de Iju-RS

Para determinao dos dados do solo a serem usados nos clculos das fundaes superficiais e profundas, utilizou-se o artigo nmero 3 da Revista Teoria e Prtica na Engenharia Civil (n. 12, p. 25-36, outubro 2008), sendo autores Francielle Diemer, Dimas Rambo, Luciano P. Specht e Cristina E. Pozzobom. No referido artigo foram coletadas e analisadas amostras de solo da regio do municpio de Iju-RS.

Figura 17 Local de coleta das amostras de solo

Fonte: Diemer et al., 2008.

55

A amostra de solo considerada para obteno dos valores foi a amostra do Solo A, em condio indeformada, conforme Tabelas a seguir:

Tabela 18 Coordenadas UTM do local de coleta


Tabela 19 ndices de consistncia das amostras e propriedades do solo in situ


Tabela 20 Valores de ngulo de atrito e coeso do solo


56

5.3 ESCOLHA DAS FUNDAES VIABILIDADE TCNICA

Para a escolha dos tipos de fundao a serem avaliados foram coletadas informaes junto a empresas construtoras atuantes na rea, buscando os mtodos comumente utilizados, a disponibilidade de equipamentos de perfurao e mo de obra na regio e, tambm, analisando o solo e seu perfil estratigrfico.

De posse das informaes e anlises citadas, optou-se por fazer o comparativo entre os seguintes tipos de fundao para o anel de base dos silos planos:

Fundao superficial:

Sapata corrida

Sapata quadrada a cada dois montantes

Fundaes profundas:

Estaca escavada a cada montante

Estaca escavada a cada dois montantes

A opo por estes mtodos tambm levou em conta fatores como:

no h presena de lenol fretico no perfil de solo adotado, o que possibilita a execuo destes mtodos sem controle mais rigoroso;

no se verificou presena de mataces onde seria necessrio a utilizao de equipamentos mais sofisticados ou at mesmo detonao;

os mtodos so econmicos e de simples execuo, pois a matria-prima (concreto armado) e o equipamento necessrio so facilmente encontrados na regio;

a prestao de servios e mo de obra de execuo de fcil acesso na regio, e no precisa ser altamente especializada;

so opes conhecidas e comumente executadas na regio de estudo.

57

Figura 18 Fundaes superficiais Sapata corrida e sapata quadrada a cada dois montantes


Figura 19 Fundaes profundas uma estaca escavada a cada montante e uma estaca escavada a cada dois montantes


A anlise e estudo se aplica na regio de abrangncia do municpio de Iju, Estado do Rio Grande do Sul.

58

6. DIMENSIONAMENTO DAS FUNDAES

6.1 FUNDAES SUPERFICIAIS

Para o dimensionamento da fundao superficial foi considerada a sapata como rgida e a carga centrada. Foram somadas as cargas pontuais dos montantes sobre o anel da base ao peso prprio do anel e da fundao adotada.

Foram montadas planilhas para facilitar o processo de clculo, considerando o nmero de repeties necessrias, devido aos diversos modelos de silos e tipos de fundao a serem calculados.

Figura 20 Detalhe da fundao superficial


59

6.1.2 Classificao das sapatas quanto rigidez

Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2007), as sapatas so classificadas como rgidas ou flexveis, sendo as rgidas as mais comumente utilizadas. A classificao segue de acordo com as seguintes equaes:

Q > (STU

) Sapata rgida (Eq. 11)

Q (STU

) Sapata flexvel (Eq. 12)

7 Y

15 (Eq. 13)

Neste estudo de caso foram adotadas sapatas rgidas e, desta forma, a verificao da puno desnecessria, pois, segundo Alva (2007), a sapata rgida situa-se inteiramente dentro do cone hipottico de puno, no havendo possibilidade fsica de ocorrncia de tal fenmeno.

6.1.2 Pr-dimensionamento da largura da sapata (largura A)

Para pr-dimensionamento da largura A, visto ser esta dimenso necessria como dado de entrada na equao de Terzaghi (Equao 2), usou-se a Tabela 21 de correlao entre os valores de NSPT e a tenso admissvel do solo.

60

Tabela 21 Correlao entre valores SPT e tenso admissvel


Sendo assim, pelos dados de NSPT, conforme a Tabela 17 e as correlaes da Tabela 21, temos os dados para o pr-dimensionamento, conforme Tabela 22.

Tabela 22 Dados para pr-dimensionamento da largura A


O pr-dimensionamento da largura A dado pelo produto da diviso da carga total P pela tenso admissvel na camada de solo considerada como nvel de assentamento da fundao tipo sapata corrida.

/ =

\]^_ (Eq. 14)

61

6.1.3 Dimensionamento da sapata corrida

De posse dos dados do solo e perfil NSPT, conforme Tabelas 17, 18, 19 e 20, j apresentados neste trabalho, montou-se a Tabela a seguir, quando se calculou o peso especfico efetivo e o peso especfico saturado do solo:

Tabela 23 Dados do solo para clculo da fundao tipo sapata corrida


Na sequncia foi montada a Tabela 24, na qual se concentrou os diversos dados para aplicao na equao de Terzaghi (Equao 2).

Tabela 24 Dados de clculo pela frmula de Terzaghi


A partir dos dados sumarizados partiu-se para a montagem de uma planilha de clculo das dimenses das sapatas corridas para todos os modelos de silo plano, usando-se a equao de Terzaghi (Equao 2) como base de clculo. Observa-se que para sapatas corridas adota-se a largura A com o mnimo de 60cm, seguindo as recomendaes da Norma NBR 6122 (ABNT, 2010).

Como resultado, temos as tabelas 25, 26 e 27 na sequncia:

62

Tabela 25 Dimensionamento da sapata corrida

ModeloN

Anis

N

Montantes

CARGA G

Total ( t )

CARGA G

distribuida

(KN/m)

CARGA Q

anel da base

(KN/m)'

CARGA Q

anel Fund

(KN/m)

Largura A

P/sAdm

( m )

Largura A

Adotada

( m )

sRupssssAdm=

sRup/3

Largura A

P/sAdm

( m )

Altura H

( m )

Altura h'

( m )

30 5 20 57,50 19,74 6,00 11,25 36,99 0,31 0,60 242,91 80,97 0,60 0,20 0,15

30 6 20 76,50 26,27 6,00 11,25 43,52 0,36 0,60 242,91 80,97 0,60 0,20 0,15

30 7 20 98,00 33,65 6,00 11,25 50,90 0,42 0,60 242,91 80,97 0,66 0,22 0,15

30 8 20 121,00 41,55 6,00 11,25 58,80 0,49 0,60 242,91 80,97 0,76 0,23 0,15

30 9 20 146,00 50,13 6,00 11,25 67,38 0,56 0,60 242,91 80,97 0,87 0,25 0,15

30 10 20 173,00 59,40 6,00 11,25 76,65 0,64 0,64 243,85 81,28 0,99 0,28 0,15

30 11 20 202,00 69,36 6,00 11,25 86,61 0,72 0,72 245,86 81,95 1,11 0,30 0,15

30 12 20 232,00 79,66 6,00 11,25 96,91 0,81 0,81 247,95 82,65 1,23 0,32 0,15

30 13 20 264,00 90,65 6,00 11,25 107,90 0,90 0,90 250,17 83,39 1,36 0,35 0,17

30 14 20 297,00 101,98 6,00 11,25 119,23 0,99 0,99 252,46 84,15 1,49 0,40 0,19

30 15 20 332,00 114,00 6,00 11,25 131,25 1,09 1,09 254,89 84,96 1,62 0,44 0,21

33 6 22 86,56 26,95 7,00 13,13 47,07 0,39 0,60 242,91 80,97 0,61 0,20 0,15

33 7 22 110,64 34,45 7,00 13,13 54,57 0,45 0,60 242,91 80,97 0,71 0,22 0,15

33 8 22 137,07 42,67 7,00 13,13 62,80 0,52 0,60 242,91 80,97 0,81 0,23 0,15

33 9 22 165,71 51,59 7,00 13,13 71,72 0,60 0,60 242,85 80,95 0,93 0,26 0,15

33 10 22 196,41 61,15 7,00 13,13 81,27 0,68 0,68 244,79 81,60 1,05 0,28 0,15

33 11 22 229,04 71,31 7,00 13,13 91,43 0,76 0,76 246,84 82,28 1,17 0,30 0,15

33 12 22 263,47 82,03 7,00 13,13 102,15 0,85 0,85 249,01 83,00 1,29 0,32 0,15

33 13 22 299,58 93,27 7,00 13,13 113,40 0,94 0,94 251,28 83,76 1,42 0,36 0,17

33 14 22 337,27 105,00 7,00 13,13 125,13 1,04 1,04 253,65 84,55 1,55 0,40 0,19

33 15 22 376,43 117,20 7,00 13,13 137,32 1,14 1,14 256,12 85,37 1,69 0,45 0,21

33 16 22 416,96 129,81 7,00 13,13 149,94 1,25 1,25 258,67 86,22 1,83 0,49 0,23

36 6 24 100,00 28,56 7,00 13,13 48,69 0,41 0,60 242,91 80,97 0,63 0,20 0,15

36 7 24 126,00 35,99 7,00 13,13 56,11 0,47 0,60 242,91 80,97 0,73 0,22 0,15

36 8 24 157,00 44,84 7,00 13,13 64,97 0,54 0,60 242,91 80,97 0,84 0,24 0,15

36 9 24 190,00 54,27 7,00 13,13 74,40 0,62 0,62 243,39 81,13 0,96 0,26 0,15

36 10 24 224,00 63,98 7,00 13,13 84,11 0,70 0,70 245,36 81,79 1,08 0,28 0,15

36 11 24 261,00 74,55 7,00 13,13 94,68 0,79 0,79 247,50 82,50 1,20 0,31 0,15

36 12 24 301,00 85,98 7,00 13,13 106,10 0,88 0,88 249,81 83,27 1,34 0,33 0,15

36 13 24 343,00 97,97 7,00 13,13 118,10 0,98 0,98 252,23 84,08 1,47 0,37 0,18

36 14 24 386,00 110,25 7,00 13,13 130,38 1,09 1,09 254,72 84,91 1,61 0,42 0,20

36 15 24 431,00 123,11 7,00 13,13 143,23 1,19 1,19 257,31 85,77 1,75 0,47 0,22

36 16 24 479,00 136,82 7,00 13,13 156,94 1,31 1,31 260,09 86,70 1,90 0,52 0,24

36 17 24 527,00 150,53 7,00 13,13 170,65 1,42 1,42 262,86 87,62 2,05 0,57 0,26

36 18 24 577,00 164,81 7,00 13,13 184,94 1,54 1,54 265,75 88,58 2,19 0,61 0,28

SILO MTODO DE TERZAGHI NBR 6118 -Sapara Rigida

CARGA

TOTAL P

(KN/m)

PRE-DIMENSIONAMENTO

DIMENSIONAMENTO SAPATA CORRIDA

ANEL DE BASE

63


ModeloN

Anis

N

Montantes

CARGA G

Total ( t )

CARGA G

distribuida

(KN/m)

CARGA Q

anel da base

(KN/m)'

CARGA Q

anel Fund

(KN/m)

Largura A

P/sAdm

( m )

Largura A

Adotada

( m )

sRupssssAdm=

sRup/3

Largura A

P/sAdm

( m )

Altura H

( m )

Altura h'

( m )

42 8 28 196,83 48,42 7,00 13,13 68,54 0,57 0,60 242,91 80,97 0,89 0,25 0,15

42 9 28 237,12 58,33 7,00 13,13 78,45 0,65 0,65 244,22 81,41 1,01 0,27 0,15

42 10 28 280,40 68,98 7,00 13,13 89,10 0,74 0,74 246,37 82,12 1,14 0,29 0,15

42 11 28 326,52 80,32 7,00 13,13 100,45 0,84 0,84 248,66 82,89 1,27 0,32 0,15

42 12 28 375,32 92,32 7,00 13,13 112,45 0,94 0,94 251,09 83,70 1,41 0,35 0,17

42 13 28 426,67 104,96 7,00 13,13 125,08 1,04 1,04 253,64 84,55 1,55 0,40 0,19

42 14 28 480,44 118,18 7,00 13,13 138,31 1,15 1,15 256,32 85,44 1,70 0,45 0,21

42 15 28 536,49 131,97 7,00 13,13 152,10 1,27 1,27 259,11 86,37 1,85 0,50 0,23

42 16 28 594,73 146,30 7,00 13,13 166,42 1,39 1,39 262,00 87,33 2,00 0,55 0,25

42 18 28 717,27 176,44 7,00 13,13 196,57 1,64 1,64 268,10 89,37 2,31 0,65 0,30

42 19 28 781,37 192,21 7,00 13,13 212,33 1,77 1,77 271,29 90,43 2,47 0,71 0,32

42 20 28 847,23 208,41 7,00 13,13 228,53 1,90 1,90 274,56 91,52 2,62 0,76 0,34

48 8 32 237,00 51,08 7,00 13,13 71,20 0,59 0,60 242,91 80,97 0,92 0,25 0,15

48 9 32 282,00 60,77 7,00 13,13 80,90 0,67 0,67 244,71 81,57 1,04 0,28 0,15

48 10 32 334,00 71,98 7,00 13,13 92,11 0,77 0,77 246,98 82,33 1,17 0,30 0,15

48 11 32 391,00 84,26 7,00 13,13 104,39 0,87 0,87 249,46 83,15 1,32 0,33 0,15

48 12 32 448,00 96,55 7,00 13,13 116,67 0,97 0,97 251,94 83,98 1,46 0,37 0,17

48 13 32 511,00 110,13 7,00 13,13 130,25 1,09 1,09 254,69 84,90 1,61 0,42 0,20

48 14 32 576,00 124,13 7,00 13,13 144,26 1,20 1,20 257,52 85,84 1,76 0,47 0,22

48 15 32 642,00 138,36 7,00 13,13 158,48 1,32 1,32 260,40 86,80 1,92 0,52 0,24

48 16 32 713,00 153,66 7,00 13,13 173,78 1,45 1,45 263,49 87,83 2,08 0,58 0,26

48 17 32 788,00 169,82 7,00 13,13 189,95 1,58 1,58 266,76 88,92 2,24 0,63 0,29

48 18 32 865,00 186,42 7,00 13,13 206,54 1,72 1,72 270,12 90,04 2,41 0,69 0,31

48 19 32 942,00 203,01 7,00 13,13 223,14 1,86 1,86 273,47 91,16 2,57 0,74 0,33

48 20 32 1025,00 220,90 7,00 13,13 241,02 2,01 2,01 277,09 92,36 2,74 0,80 0,35

48 21 32 1107,00 238,57 7,00 13,13 258,70 2,16 2,16 280,66 93,55 2,90 0,85 0,37

48 22 32 1193,00 257,10 7,00 13,13 277,23 2,31 2,31 284,41 94,80 3,07 0,91 0,39

54 10 36 378,00 72,61 7,00 13,13 92,74 0,77 0,77 247,10 82,37 1,18 0,30 0,15

54 11 36 443,00 85,10 7,00 13,13 105,23 0,88 0,88 249,63 83,21 1,33 0,33 0,15

54 12 36 508,00 97,59 7,00 13,13 117,71 0,98 0,98 252,15 84,05 1,47 0,37 0,18

54 13 36 580,00 111,42 7,00 13,13 131,54 1,10 1,10 254,95 84,98 1,63 0,43 0,20

54 14 36 655,00 125,83 7,00 13,13 145,95 1,22 1,22 257,86 85,95 1,78 0,48 0,22

54 15 36 731,00 140,43 7,00 13,13 160,55 1,34 1,34 260,82 86,94 1,94 0,53 0,25

54 16 36 814,00 156,37 7,00 13,13 176,49 1,47 1,47 264,04 88,01 2,11 0,59 0,27

54 17 36 896,00 172,12 7,00 13,13 192,25 1,60 1,60 267,23 89,08 2,27 0,64 0,29

54 18 36 983,00 188,83 7,00 13,13 208,96 1,74 1,74 270,61 90,20 2,43 0,69 0,31

54 19 36 1076,00 206,70 7,00 13,13 226,82 1,89 1,89 274,22 91,41 2,61 0,75 0,34

54 20 36 1166,00 223,99 7,00 13,13 244,11 2,03 2,03 277,71 92,57 2,77 0,81 0,36

54 21 36 1264,00 242,81 7,00 13,13 262,94 2,19 2,19 281,52 93,84 2,94 0,86 0,38

54 22 36 1361,00 261,45 7,00 13,13 281,57 2,35 2,35 285,29 95,10 3,11 0,92 0,40


CARGA

TOTAL P

(KN/m)

PRE-DIMENSIONAMENTO


ANEL DE BASE

64


ModeloN

Anis

N

Montantes

CARGA G

Total ( t )

CARGA G

distribuida

(KN/m)

CARGA Q

anel da base

(KN/m)'

CARGA Q

anel Fund

(KN/m)

Largura A

P/sAdm

( m )

Largura A

Adotada

( m )

sRupssssAdm=

sRup/3

Largura A

P/sAdm

( m )

Altura H

( m )

Altura h'

( m )

60 10 40 458,00 79,27 7,00 13,13 99,40 0,83 0,83 248,45 82,82 1,26 0,32 0,15

60 11 40 535,00 92,60 7,00 13,13 112,73 0,94 0,94 251,15 83,72 1,41 0,35 0,17

60 12 40 613,00 106,10 7,00 13,13 126,23 1,05 1,05 253,88 84,63 1,57 0,41 0,19

60 13 40 696,00 120,47 7,00 13,13 140,59 1,17 1,17 256,78 85,59 1,72 0,46 0,21

60 14 40 784,00 135,70 7,00 13,13 155,83 1,30 1,30 259,86 86,62 1,89 0,51 0,24

60 15 40 877,00 151,80 7,00 13,13 171,92 1,43 1,43 263,12 87,71 2,06 0,57 0,26

60 16 40 971,00 168,07 7,00 13,13 188,19 1,57 1,57 266,41 88,80 2,23 0,63 0,29

60 17 40 1070,00 185,20 7,00 13,13 205,33 1,71 1,71 269,87 89,96 2,40 0,68 0,31

60 18 40 1176,00 203,55 7,00 13,13 223,68 1,86 1,86 273,58 91,19 2,58 0,74 0,33

60 19 40 1286,00 222,59 7,00 13,13 242,72 2,02 2,02 277,43 92,48 2,76 0,80 0,36

60 20 40 1396,00 241,63 7,00 13,13 261,76 2,18 2,18 281,28 93,76 2,93 0,86 0,38

60 21 40 1512,00 261,71 7,00 13,13 281,83 2,35 2,35 285,34 95,11 3,11 0,92 0,40

60 22 40 1628,00 281,79 7,00 13,13 301,91 2,52 2,52 289,40 96,47 3,29 0,98 0,42

72 10 48 600,00 86,69 7,00 13,13 106,82 0,89 0,89 249,95 83,32 1,35 0,33 0,16

72 11 48 693,00 100,13 7,00 13,13 120,26 1,00 1,00 252,67 84,22 1,50 0,38 0,18

72 12 48 796,00 115,01 7,00 13,13 135,14 1,13 1,13 255,68 85,23 1,66 0,44 0,20

72 13 48 899,00 129,90 7,00 13,13 150,02 1,25 1,25 258,69 86,23 1,83 0,49 0,23

72 14 48 1012,00 146,22 7,00 13,13 166,35 1,39 1,39 261,99 87,33 2,00 0,55 0,25

72 15 48 1125,00 162,55 7,00 13,13 182,68 1,52 1,52 265,29 88,43 2,17 0,61 0,28

72 16 48 1248,00 180,32 7,00 13,13 200,45 1,67 1,67 268,88 89,63 2,35 0,67 0,30

72 17 48 1379,00 199,25 7,00 13,13 219,38 1,83 1,83 272,71 90,90 2,53 0,73 0,33

72 18 48 1513,00 218,61 7,00 13,13 238,74 1,99 1,99 276,63 92,21 2,72 0,79 0,35

72 19 48 1654,00 238,99 7,00 13,13 259,11 2,16 2,16 280,75 93,58 2,91 0,85 0,37

72 20 48 1796,00 259,50 7,00 13,13 279,63 2,33 2,33 284,90 94,97 3,09 0,91 0,40

72 21 48 1946,00 281,18 7,00 13,13 301,30 2,51 2,51 289,28 96,43 3,28 0,98 0,42

72 22 48 2097,00 302,99 7,00 13,13 323,12 2,69 2,69 293,69 97,90 3,47 1,04 0,43

90 16 60 1834,50 212,57 7,00 13,13 232,70 1,94 1,94 275,41 91,80 2,66 0,77 0,34

90 17 60 2014,20 233,40 7,00 13,13 253,52 2,11 2,11 279,62 93,21 2,86 0,84 0,37

90 18 60 2200,80 255,02 7,00 13,13 275,14 2,29 2,29 283,99 94,66 3,05 0,90 0,39

90 19 60 2395,80 277,61 7,00 13,13 297,74 2,48 2,48 288,56 96,19 3,25 0,97 0,41

90 20 60 2596,80 300,91 7,00 13,13 321,03 2,68 2,68 293,27 97,76 3,45 1,03 0,43

90 21 60 2804,40 324,96 7,00 13,13 345,09 2,88 2,88 298,13 99,38 3,65 1,10 0,45

90 22 60 3018,60 349,78 7,00 13,13 369,91 3,08 3,08 303,15 101,05 3,84 1,16 0,47

105 16 70 2234,60 222,49 8,00 15,00 245,49 2,05 2,05 277,99 92,66 2,78 0,79 0,35

105 17 70 2442,00 243,14 8,00 15,00 266,14 2,22 2,22 282,17 94,06 2,97 0,86 0,38

105 18 70 2658,00 264,64 8,00 15,00 287,64 2,40 2,40 286,52 95,51 3,16 0,92 0,40

105 19 70 2882,10 286,96 8,00 15,00 309,96 2,58 2,58 291,03 97,01 3,35 0,98 0,42

105 20 70 3113,40 309,99 8,00 15,00 332,99 2,77 2,77 295,69 98,56 3,55 1,05 0,44


CARGA

TOTAL P

(KN/m)

PRE-DIMENSIONAMENTO


ANEL DE BASE

65

6.1.4 Dimensionamento da sapata quadrada a cada dois montantes

De posse dos dados do solo e perfil NSPT, conforme Tabelas 17, 18, 19 e 20, j apresentados neste trabalho, montou-se a Tabela a seguir, em que se calculou o peso especfico efetivo e o peso especfico saturado do solo:

Tabela 28 Dados do solo para clculo da fundao tipo sapata quadrada


Na sequncia foi montada a Tabela 29, quando se concentrou os diversos dados para aplicao na equao de Terzaghi (Equao 2).

Tabela 29 Dados de clculo pela frmula de Terzaghi


A partir dos dados sumarizados partiu-se para a montagem de uma planilha de clculo das dimenses da sapata quadrada a cada dois montantes, para todos os modelos de silo plano, usando-se a equao de Terzaghi (Equao 2) como base de clculo.

No se encontrou bibliografia especfica referente ao bulbo de tenses em sapatas quadradas. Sendo assim, foi definida, em conjunto com o orientador, que a distncia mnima entre as faces de duas sapatas contguas no poderia ser inferior a 30cm (campo Folga entre sapatas na tabela de clculo), sendo que onde ocorre distncias menores no vivel a soluo com sapata quadrada, sendo que neste caso deve-se utilizar a soluo de sapata corrida.

Como resultado, temos as tabelas 30, 31 e 32 na sequncia:

66

Tabela 30 Dimensionamento da sapata quadrada a cada dois montantes

ModeloN

Anis

N

Montantes

CARGA G

Total ( t )

CARGA G

( KN )

CARGA Q

anel da base

( KN )

CARGA Q

pilar Fund

( KN )

Area A

P/sAdm

( m2 )

Largura AxB

Adotada

( m )

sRupssssAdm=

sRup/3

Largura A

P/sAdm

( m2 )

Largura AxB

Adotada

( m )

Distancia

entre

sapatas (m)

Folga entre

sapatas

Altura H

( m )

Altura h'

( m )

30 5 20 57,50 57,50 17,47 3,38 78,35 0,65 0,81 321,30 107,10 0,77 0,88 2,86 OK 0,25 0,15

30 6 20 76,50 76,50 17,47 3,38 97,35 0,81 0,90 322,65 107,55 0,95 0,97 2,86 OK 0,27 0,15

30 7 20 98,00 98,00 17,47 3,38 118,85 0,99 1,00 324,03 108,01 1,16 1,07 2,86 OK 0,29 0,15

30 8 20 121,00 121,00 17,47 3,38 141,85 1,18 1,09 325,37 108,46 1,37 1,17 2,86 OK 0,31 0,15

30 9 20 146,00 146,00 17,47 3,38 166,85 1,39 1,18 326,71 108,90 1,61 1,27 2,86 OK 0,33 0,15

30 10 20 173,00 173,00 17,47 3,38 193,85 1,62 1,27 328,04 109,35 1,86 1,36 2,86 OK 0,35 0,17

30 11 20 202,00 202,00 17,47 3,38 222,85 1,86 1,36 329,38 109,79 2,13 1,46 2,86 OK 0,39 0,18

30 12 20 232,00 232,00 17,47 3,38 252,85 2,11 1,45 330,67 110,22 2,41 1,55 2,86 OK 0,42 0,20

30 13 20 264,00 264,00 17,47 3,38 284,85 2,37 1,54 331,97 110,66 2,70 1,64 2,86 OK 0,45 0,21

30 14 20 297,00 297,00 17,47 3,38 317,85 2,65 1,63 333,23 111,08 3,00 1,73 2,86 OK 0,48 0,22

30 15 20 332,00 332,00 17,47 3,38 352,85 2,94 1,71 334,50 111,50 3,32 1,82 2,86 OK 0,51 0,24

33 6 22 86,56 78,69 20,44 4,59 103,72 0,86 0,93 323,07 107,69 1,01 1,01 2,88 OK 0,27 0,15

33 7 22 110,64 100,58 20,44 4,59 125,62 1,05 1,02 324,43 108,14 1,22 1,10 2,88 OK 0,29 0,15

33 8 22 137,07 124,61 20,44 4,59 149,64 1,25 1,12 325,80 108,60 1,45 1,20 2,88 OK 0,31 0,15

33 9 22 165,71 150,65 20,44 4,59 175,68 1,46 1,21 327,15 109,05 1,69 1,30 2,88 OK 0,32 0,15

33 10 22 196,41 178,55 20,44 4,59 203,59 1,70 1,30 328,50 109,50 1,95 1,40 2,88 OK 0,35 0,16

33 11 22 229,04 208,22 20,44 4,59 233,25 1,94 1,39 329,84 109,95 2,23 1,49 2,88 OK 0,38 0,18

33 12 22 263,47 239,52 20,44 4,59 264,55 2,20 1,48 331,16 110,39 2,52 1,59 2,88 OK 0,41 0,19

33 13 22 299,58 272,35 20,44 4,59 297,38 2,48 1,57 332,46 110,82 2,82 1,68 2,88 OK 0,44 0,21

33 14 22 337,27 306,61 20,44 4,59 331,64 2,76 1,66 333,74 111,25 3,13 1,77 2,88 OK 0,47 0,22

33 15 22 376,43 342,21 20,44 4,59 367,24 3,06 1,75 335,01 111,67 3,45 1,86 2,88 OK 0,50 0,23

33 16 22 416,96 379,05 20,44 4,59 404,09 3,37 1,84 336,26 112,09 3,79 1,95 2,88 OK 0,53 0,25

36 6 24 100,00 83,33 20,42 4,59 108,35 0,90 0,95 323,37 107,79 1,06 1,03 2,88 OK 0,27 0,15

36 7 24 126,00 105,00 20,42 4,59 130,02 1,08 1,04 324,69 108,23 1,26 1,12 2,88 OK 0,29 0,15

36 8 24 157,00 130,83 20,42 4,59 155,85 1,30 1,14 326,13 108,71 1,51 1,23 2,88 OK 0,31 0,15

36 9 24 190,00 158,33 20,42 4,59 183,35 1,53 1,24 327,53 109,18 1,76 1,33 2,88 OK 0,33 0,15

36 10

tcc denis bianchin - 2013

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