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PROJETO DE FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS - AULA 3, 4, 5, 6 e 7

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Tacylla ceci freitas

on 23 December 2016

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Transcript of PROJETO DE FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS - AULA 3, 4, 5, 6 e 7

PROJETO DE FUNDAÇÃO
PROJETO DE FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS
Profª
: Tácylla Ceci

AULA 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9


FASES DO PROJETO DE FUNDAÇÃO
1- Projeto estrutural;
2- Sondagens;
3- Cálculos;
4- Escolha da fundação;
IMPORTÂNCIA DO PROJETO DE FUNDAÇÃO
Escolher o melhor tipo de fundação;

Fundações bem projetadas correspondem de de 3% a 10% do custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso;
ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO
SONDAGENS
A sondagem do solo consiste na investigação ou prospecção do subsolo de um determinado terreno. O projeto de fundação de uma obra não pode ser concebido da maneira correta sem que haja um procedimento de sondagem para determinar as propriedades físicas do solo.
Os ensaios de sondagem devem ser realizadas tanto em obras de grande porte como de pequeno porte.
TIPOS DE SONDAGENS
Poço de inspeção - PI
A trado - ST
A percussão - SP
Rotativa - SR
Mista - SM
POÇO DE INSPEÇÃO
Escavação manual de grande diâmetro, geralmente de rasa profundidade. Seu principal objetivo é a análise das paredes da escavação em estado natural. Permite também a coleta de amostras com finalidade de ensaios laboratoriais.
Acesso de um observador.
Amostras representativas deformadas e indeformadas de solo.

SONDAGENS A TRADO
SONDAGEM A PERCUSSÃO
SONDAGEM ROTATIVA
SONDAGEM MISTA

1- Topografia da área:
• Levantamento topográfico (planialtimétrico);
• Dados sobre taludes e encostas no terreno (ou que possam atingir o terreno);
• Dados sobre erosões (ou evoluções preocupantes na geomorfologia).
2- Dados geológico-geotécnicos:
• Investigação do subsolo (às vezes em duas etapas: preliminar e complementar);
• Variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas;
• Existência de camadas resistentes;
• Posição do nível d’água;
• Outros dados geológicos e geotécnicos (mapas, fotos aéreas e levantamentos aerofotogramétricos, artigos sobre experiências na área etc.).

3- Dados da estrutura a construir:
• Tipo e uso que terá a nova obra;
• Sistema construtivo (convencional ou pré-moldado);
• Cargas (Ações nas fundações).

4- Dados sobre construções vizinhas
• Número de pavimentos, carga média por pavimento;
ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO
ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO
• Tipo de estrutura e fundações;
• Possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra.
5- Aspectos econômicos
• Além do custo direto para a execução do serviço, deve-se considerar o prazo de execução. Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa.

• Perfuração manual de pequeno diâmetro.
• Equipamento composto por hastes de aço;
• Permite a coleta de amostras deformadas a cada metro;
•A cada 5 ou 6 rotações é necessário retirar a broca para remover o material acumulado;
• Limitações: nível d’água; solos de alta resistência; níveis de cascalho espesso e matacões.

Perfil geológico das camadas do subsolo;
Determinação da capacidade de carga das diferentes camadas do subsolo;
Coleta de amostras das diversas camadas;
Determinação do nível do lençol freático;
Determinação da compacidade ou consistência das camadas do subsolo em solos arenosos ou argilosos;
A sondagem rotativa permite a investigação e reconhecimento de rochas e solos permitindo a retirada de amostras da rocha atravessada, podendo atingir grandes profundidades.

Combinação de sondagem a percussão e rotativa
Recomendada em maciços com solos e rochas
REPRESENTAÇÃO DOS PONTOS DE SONDAGEM EM PROJETOS
CARGAS DA FUNDAÇÃO
São obtidas por meio do projeto arquitetônico e estrutural, onde são considerados os pesos próprios dos elementos constituintes e a sobrecarga ou carga útil a ser considerada nas lajes que são normalizadas em função de sua finalidade.

As solicitações a que uma estrutura está sujeita podem ser classificadas de diferentes maneiras e em outros países é comum separá-las em dois grandes grupos:
1- Cargas vivas;
2- Cargas mortas;

CARGAS VIVAS
1-Operacionais:
Ocupação por pessoas e móveis;
Passagem de veículos e pessoas;
Operação de equipamentos móveis (guindastes, etc.);
Armazenamento;
Atracação de navios, pouso de helicópteros;
Frenagem, Aceleração de veículos (pontes);

Peso próprio da estrutura e equipamentos permanentes;
Empuxo de água;
Empuxo de terra.
CARGAS MORTAS OU PERMANENTES
NBR 8681/84 (Ações e segurança nas estruturas)
Ações permanentes: As que ocorrem com valores constantes durante toda a vida da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos);

Ações variáveis: As que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno da média (ações devidas ao uso da obra, tipicamente);

Ações excepcionais: As que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da obra, mas que precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos).
Peso específico dos materiais mais empregados em uma construção
Sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso e forro.
RESISTÊNCIA OU CAPACIDADE DE CARGA DO SOLO
A determinação da tensão admissível, resistência ou capacidade de carga do solo consiste no limite de carga que o solo pode suportar sem se romper ou sofrer deformação exagerada.
Tensão admissível recomendada pela ABNT.
SAPATA ISOLADA
CLASSIFICAÇÃO DAS SAPATAS ISOLADAS
1- Quanto a rigidez:
Sapata flexível;
Sapata rígida;

2- Quanto a posição:
Sapata isolada;
Sapata corrida;
Sapata associada;
Sapatas com viga de equilíbrio;

3- Quanto a carga:
Sapatas sob carga centrada;
Sapatas sob cargas excênticas;
1-Sapatas flexíveis:
São de uso mais raro, sendo mais utilizadas em fundações sujeitas a pequenas cargas. Outro fator que determina a escolha por sapatas flexíveis é a resistência do solo.

2- Sapatas rígidas:
São comumente adotadas como elementos de fundações em terrenos que possuem boa resistência em camadas próximas da superfície.
SAPATAS COM VIGAS DE EQUILÍBRIO
SAPATAS FLEXÍVEIS
No caso de pilares posicionados junto à divisa do terreno, o momento produzido pelo não alinhamento da ação com a reação deve ser absorvido por uma viga, conhecida como viga de equilíbrio ou viga alavanca, apoiada na sapata junto à divisa e na sapata construída para pilar interno.

A Viga de equilíbrio tem a função de transmitir a carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata de divisa e, ao mesmo tempo, resistir aos momentos fletores produzidos pela excentricidade da carga do pilar em relação ao centro dessa sapata.
SAPATAS COM CARGAS CENTRADAS
Ocorre quando a carga vertical do pilar passa pelo centro de gravidade da sapata.
SAPATA SOB CARGA EXCÊNTRICA
Em muitas situações práticas, as cargas verticais dos pilares são aplicadas excentricamente em relação ao centro de gravidade da sapata, gerando momentos nas fundações. Com a obrigatoriedade da consideração das ações do vento, normalmente os pilares transmitem momentos em uma ou nas duas direções principais
CÁLCULO DAS TENSÕES DA SAPATA ISOLADA
Para uma sapata centrada:
EXEMPLO
1- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 120tf, o qual está acoplado a uma sapata isolada 3,50mx3,50m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 1,6 kgf/cm2. Calcule a tensão máxima no solo.
Resultado: Tensãomax=F/A
Tensãomax=120tf/3,5m*3,5m
Tensãomax=120tf/12,25m²
Tensãomax=9,8tf/m²
Para uma sapata excêntrica em uma direção ortogonal:
CÁLCULO DAS TENSÕES DA SAPATA ISOLADA
Para forças verticais aplicadas dentro do núcleo central: e ≤ a/6;
Para excentricidade da força vertical em apenas uma direção, calculam-se o valor máximo e mínimo do diagrama de tensões na sapata a partir da expressão da Resistência dos Materiais referente à flexão normal composta:
CÁLCULO DAS TENSÕES DA SAPATA ISOLADA
Onde:
F é a força vertical na sapata;
A é a área da sapata em planta;
M = F.e;
e é a excentricidade da força vertical F em relação ao CG da sapata;
W é o módulo de resistência elástico da base da sapata, igual a: W= bxa²/6 (b= menor lado da sapata)
1- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 120tf e está 0,6m excêntrica ao eixo. O pilar é apoiado numa sapata isolada 4,00mx4,00m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 1,6 kgf/cm2. Calcule a tensão máxima e mínima transmitida no solo.
EXEMPLO
CÁLCULO DAS TENSÕES DA SAPATA ISOLADA
Para uma sapata excêntrica em duas direções ortogonais:
Caso a carga vertical situa-se no núcleo central: ex ≤ a/6 e ey ≤ b/6;
De acordo com as excentricidades apresentadas na figura 2.9, a tensão máxima na sapata ocorre no ponto 4:
As tensões nos demais pontos devem ser também calculadas, especialmente para a avaliar se ocorrerá a inversão das tensões (tensões de tração):
CÁLCULO DAS TENSÕES DA SAPATA ISOLADA
1- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 120tf e está 0,6m excêntrica ao eixo x e |-0,6m| excêntrica ao eixo y. O pilar é apoiado numa sapata isolada 4,00mx4,00m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 1,6 kgf/cm2. Calcule a tensão máxima e mínima transmitida no solo e as tensões nos demais pontos restantes.
EXEMPLO
Exercício
1-Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 120tf, o qual está acoplado a uma sapata isolada 2,50mx2,50m de altura 0.8m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 1,6 kgf/cm2. Classifique a sapata em rígida ou flexível.

2-Considere um pilar 35cmX35cm, que recebe uma carga de 130tf, o qual está acoplado a uma sapata isolada 3,50mx3,50m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 2.0 kgf/cm2. Calcule a tensão máxima aplicada no solo e explique se a camada a qual a sapata está apoiada suportaria a carga aplicada.
EXERCÍCIO
3- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 130tf e está 0,2m excêntrica ao eixo. O pilar é apoiado numa sapata isolada 4,00mx4,00m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 2,0 kgf/cm2. Calcule as tensões máxima e mínima transmitida no solo e explique se a camada a qual a sapata está apoiada suportaria a carga aplicada.

4- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 130tf e está 0,2m excêntrica ao eixo x e 0,2m excêntrica ao eixo y. O pilar é apoiado numa sapata isolada 4,00mx4,00m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 2,0 kgf/cm2. Calcule as tensões máxima, mínima e nos demais pontos transmitida ao solo e explique se a camada a qual a sapata está apoiada suportaria a carga aplicada.
PROJETOS
PROJETOS DE ARMAÇÕES
Aço CA - 25 (Barras): possui superfície lisa nas bitolas de 6,3 a 40mm;
Aço CA - 50 (Barras): Possui superfície nervurada nas bitolas de 6,3 a 40mm;
Aço CA - 60 (Fios): É conhecido pela alta resistência, proporcionando estruturas de concreto armado mais leves nas bitolas de 4,2 a 9,5mm.
BITOLAS
BITOLAS
BITOLAS
ARMAÇÃO DE SAPATAS
ARMAÇÃO DE SAPATAS
ARMAÇÃO DE SAPATAS
ARMAÇÃO DE SAPATAS
QUADRO FERRO
EXERCÍCIO
EXERCÍCIO
EXERCÍCIO DE REVISÃO
1- Cite dois tipos de fundação rasa e explique-as.
2- Cite dois tipos de fundação profunda e explique-as.
3- Quais os 5 elementos necessários para realização do projeto de fundação? explique-os.
4-Quais as fases do projeto de fundação?
5- O que são sondagens do solo?
6-Cite 4 tipos de songens e explique 2.
7- De acordo com a NBR 8681/84 qual a classificação das cargas que atuam na fundação? Explique-as.
8- O que são sapatas flexíveis?
9- Considere um pilar 30cmX30cm, que recebe uma carga de 120tf e está -0,2m excêntrica ao eixo x e 0,2m excêntrica ao eixo y. O pilar é apoiado numa sapata isolada 4,00mx4,00m. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 2,0 kgf/cm2. Calcule as tensões máxima, mínima e nos demais pontos transmitida ao solo e explique se a camada a qual a sapata está apoiada suportaria a carga aplicada.

2-Ambientais:
Ventos;
Sismos;

3- Acidentais:
Solicitações especiais de construção e instalação;
Colisão de veículos (navios, aviões, etc.);
Explosão, fogo.
CARGAS VIVAS
Fonte: Gerdau
Fonte: Gerdau
Fonte: Gerdau
DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS ISOLADAS
Determinação das dimensões em planta:
As dimensões em planta das sapatas são definidas basicamente em função da tensão admissível do solo, embora também dependam de outros fatores, como a interferência com as fundações mais próximas.
Na grande maioria dos casos as sapatas estão submetidas a cargas excêntricas, especialmente em virtude das ações do vento. Logo, as dimensões em planta devem ser tais que as tensões de compressão máximas no solo - calculadas com as expressões da flexão composta reta ou oblíqua - não superem a tensão admissível do mesmo.
Quanto à locação em planta, dois requisitos devem ser atendidos:
i) O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de gravidade do pilar central;
ii) Deve-se fazer uma estimativa da área da base, supondo a sapata submetida à carga centrada (sem momentos):
DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS ISOLADAS
As dimensões a e b devem ser escolhidas, sempre que possível, de tal forma a resultar em um dimensionamento econômico. A condição econômica nesse caso ocorre quando os balanços livres (distância em planta da face do pilar à extremidade da sapata) forem iguais nas duas direções. Esta condição conduz a taxas de armadura de flexão da sapata aproximadamente iguais nas duas direções ortogonais.
DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS ISOLADAS
Evidentemente, as dimensões a e b necessárias serão maiores que as calculadas pelas duas últimas equações, pois ainda existem as parcelas de tensões decorrentes dos momentos fletores. Assim, devem ser escolhidas dimensões a e b de tal modo que a tensão máxima (calculada com as expressões da flexão composta) não ultrapasse a tensão admissível do solo.
Podem existir situações em que não seja possível aplicar o critério dos balanços iguais, como por exemplo quando as dimensões obtidas a e b gerarem interferência com as fundações vizinhas. O que importa é escolher dimensões a e b da sapata de modo a respeitar a tensão admissível do solo.
DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS ISOLADAS
EXERCÍCIO
1-Considere um pilar 35cmX35cm, que recebe uma carga de 130tf, o qual está acoplado a uma sapata isolada. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 2.0 kgf/cm2. Calcule a dimensão dos lados desta sapata.


2-Considere um pilar 50cmX25cm, que recebe uma carga de 120tf, o qual está acoplado a uma sapata isolada. A sapata encontra-se apoiada sobre uma camada de areia fofa cuja tensão admissível é de 1.5 kgf/cm2. Calcule a dimensão dos lados desta sapata.
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