Fundações - conceitos fundamentais, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Civil

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ARSENAL DO ENGENHEIRO

DE FUNDAÇÕES

versão 2.

Workbook

"Daqui 5 anos você

vai desejar ter

começado hoje"

MÓDULO 02 - FUNDAMENTOS DA

ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES

Seguro (Não recalcar demais e principalmente não romper) Econômico Rápido

Permitir apenas os recalques que a estrutura possa suportar

O que um bom projeto de fundações deve atender?

Sobre a ótica dos recalques

É a tensão máxima aplicada ao terreno que atenda às limitações de recalque ou deformação da estrutura. Estas tensões devem obedecer simultaneamente os estados-limites últimos (ELU) e estado limite de serviço (ELS), para cada elemento de fundação. Todos sabem o que é ELU e ELS?

Recalque Diferencial Uniforme Ed Núncio Malzoni - Santos/SP https://www.youtube.com/watch?v=EF-YfVh3TGM

Tensão admissível

Estabilidade Interna: "Evitar a ruptura do solo de apoio (segurança interna) - estado limite último Estabilidade Externa: "Evitar a ruptura estrutural o elemento de fundação" (no máximo 10% dos casos de patologias)

Estabilidade interna x externa

Superestrutura Meso-estrutura Infraestrutura

Componentes de uma estrutura:

A infraestrutura é o elemento erroneamente conceituado como de "Elemento de transmissão de cargas da superestrutura e meso estrutura para o solo".

Na verdade ele é o elemento de transição entre a edificação e o solo. É definida como sendo o conjunto constituído pela infraestrutura e o maciço de solo.

Com ênfase para o SOLO. Elemento mais fraco e complexo

Por fim, as fundações ou infraestrutura é na realidade um elemento de interação solo/estrutura que realiza a transferência de carga da superestrutura para o terreno.

Na prática, felizmente, é muito difícil a ocorrência de ruptura física de uma fundação, que em alguns casos pode ser brusca e catastrófica.

Considera-se ruptura o deslocamento corresponder a 10% do diâmetro do fuste, quando fundações profundas

Ou 30% do diâmetro ou menor lado quando fundações superficiais.

Esquema dos componentes de uma estrutura

Estrutura e suas FUNDAÇÕES

O que é INFRAESTRUTURA?

O que é RUPTURA?

Um exemplo de recalque lento de solo em argilas, é o prédio Núncio Malzoni já citado anteriormente.

Recalque sobre a ótica do solo

Causado principalmente por 4 fenômenos:

Vamos entender cada um deles?!

Recalque imediato Recalque primário Recalque secundário Recalque por colapso

(Suportável na maioria dos casos) Ajuste solo/fundações (compressão de sujeiras) Saída de gases (impossível de se estimar valores) Deformação elástica do solo (até aproximadamente 1/10 da tensão de ruptura o solo pode ser considerado elástico, desta forma pode-se utilizar a teoria da elasticidade para calcular os recalques).

Recalque imediato (leva de 3 a 10 dias)

(O maior dos recalques, pode levar a ruptura)

De forma geral, ocorre em poucas horas para areias fofas saturadas e até muitos anos quando argilas e siltes moles saturados, devido a característica muito fina e porosa.

Adensamento: Diminuição de vazios (saída de água)

Recalque primário (leva de horas até muitos anos)

É mais significativo em solos orgânicos devido ao escorregamento e/ou reorientação entre as partículas. Não é tão agressivo quanto o recalque por adensamento. Também não é tão comum de acontecer no Brasil. Deve-se a fenômenos viscosos como (creep ou fluência) e ocorre após o adensamento primário.

Recalque secundário

Surge por colapso da micro-estrutura do solo por perda das ligações entre as partículas do solo. Geralmente brusco e catastrófico.

Recalque por colápso

Solos Heterogêneos Recalques Diferenciais Estrutura sofre danos e fissurações

Extremamente agressivo a estrutura

Recalque distorcional (β)

Identifique os tipos de recalque que estão acontecendo abaixo:

a)

b)

c)

Aprendendo na prática

Os recalques são analisados sob duas óticas principais: Sob a ótica do solo (causa) Sob a ótica da estrutura (efeito)

É aquele que a sua grandeza só produz um afundamento que a estrutura é capaz de suportar sem danos.

β = 1/

Recalque admissível

Tem-se verificado na prática de fundações que os recalque distorcionais são muito mais perigosos a estrutura que os recalques diferenciais. Nós já vamos ver cada um destes esses conceitos mais a frente.

Uma obra admite recalques distorcionais da ordem de β = 1/800, causando danos que a estrutura pode suportar com baixo fator de risco.

Limites: β = 1/1500 - Ideal, sem danos β = 1/800 - Ideal, microfissuras inofensivas β = 1/600 - Trincas em painéis de alvenaria, sem danos estruturais β = 1/500 - Flechas toleráveis em vigas e lajes, trincas toleráveis nas alvenarias sobre vigas e lajes β = 1/300 - Flechas e trincas acentuadas, com comprometimento estrutural β = 1/150 - Desabamento eminente

Sabendo que β = Δ/L ou β = (r2-r1)/L e... L=500cm, r1=2cm, r2=4cm

Se essa obra fosse sua, quão preocupado você estaria nesse momento?

Limites para Recalques

Aprendendo na prática

Nesse caso deveremos apresentar o NSPT como 8/29, isso porque não ocorreu uma penetração de 15 cm na primeira parcela do ensaio e nem duas parcelas finais de 15 cm.

Mas qual o motivo desse avanço não ser exatamente 15cm conforme indicado anteriormente Nelso?

O que acontece é que na prática essa perfeição não existe. Estaremos analisando um ensaio de campo em que dificilmente número de batidas fecha exatamente com o avanço que queremos do amostrador. É muito comum empresas apresentem laudos de sondagem, sempre com penetrações iguais a 15 cm. Isso é impossível acontecer na prática. Imaginem um furo de sondagem com 20 m de profundidade; serão 20 ensaios com 3 parcelas para cada ensaio, ou seja, serão 60 ensaios parciais, teoricamente com penetrações de 15 cm. O Prof. Teixeira costumava comentar que se isso ocorrer, então o solo é "Ensinado".

Vamos agora a análise do laudo de sondagem, que você vai receber para realizar o projeto de fundações.

O passo a passo para leitura do laudo SPT

O passo a passo para interpretação

1º Passo: Localizar as informações: Profundidade, Resistência SPT, Nível de Água (N.A), Tipo de Solo e o Gráfico de Resistências.

2º Passo: Realizar a leitura das informações

1º Passo: Identificar a profundidade impenetrável

2º Passo: Identificar a prof. do N.A

3º Passo: Identificar solo coesivo ou não?

4º Passo: Desenhar as linhas teóricas:

Do ponto de vista das fundações superficiais: < 10 golpes = solo com baixa resistência 10 < golpes < 20 = solo com resistência mediana 20 < golpes < 30 = solo com boa resistência

30 golpes = solo com ótima resistência (ideal)

5º Passo: Possível fundação superficial?

São 4 critérios importantes a serem analisados:

1. Carga: Até 40tf (carga baixa) - NSPT mínimo = 10 golpes p/ 30cm finais De 40 tf a 100tf - NSPT mínimo = 15 golpes p/ os 30cm finais Acima de 100tf - NSPT mínimo = 20 golpes p/ os 30cm finais

2. Nível de lençol freático: Preferencialmente a cota de assentamento da fundação superficial deve ser acima do lençol freático. Pode realizar abaixo? Sim mas acaba encarecendo a obra devido a ao rebaixamento do lençol freático.

3. Profundidade de assentamento: De preferência até 2m, podendo chegar a 3m. Cuidado com a escavação devido a segurança do trabalho e quanto maior a profundidade, maior o gasto também.

4. Cuidado com zona de plastificação / bulbo de pressão...

Principais Famílias de Fundações

São formadas por 2 grandes famílias:

Vamos entender cada uma delas?!

Fundações superficiais Fundações profundas

Também chamadas de rasas ou diretas Zf ≤ 1,5xB (menor dimensão ou diâmetro da base) Transfere carga apenas pela base Não são capazes de transferir cargas por atrito lateral

Tipos: Sapatas: sempre armadas Blocos de fundações (rígidos): concreto simples Tubulões curtos (rígidos): escavados internamente, concreto simples Radiers (flexíveis, semi-rígidos e rígidos ou "egg Box")

Fundações superficiais

São aquelas cuja profundidade é maior ou igual a 4x a menor dimensão ou diâmetro da base e são capazes de transferir carga por atrito lateral.

Transferem carga apenas pela ponta e por atrito lateral

Tipos: Estacas: esbeltas Tubulões: sempre prevê a descida do homem no seu interior e preferencialmente/quase sempre tem a base alargada Estaca broca (Paulista): Mini-estaca em concreto Estacas escavadas mecanicamente: escavadas mecanicamente sem base Estacões e estacas barrete: escavadas com lama ou fluido estabilizador Estaca raiz: estaca injetada, baixa pressão, cartucho de armação comum Hélice contínua: escavada através de trado contínuo de concreto na maioria das vezes não armado. Entre outras...

Fundações profundas

Exercício 07: Você utilizaria fundação superficial para o laudo abaixo? Justifique a sua resposta