RELATÓRIO DO SEMINÁRIO SOBRE PROJETOS DE FUNDAÇÕES: DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES EM SAPATAS

GCI031 FUNDAÇÕES E OBRAS DE TERRA

RELATÓRIO DO SEMINÁRIO SOBRE PROJETOS DE FUNDAÇÕES:

DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES EM SAPATAS

Alunos: 

UBERLÂNDIA, JUNHO DE 2021

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1. Objetivo

Este documento tem como objetivo apresentar o projeto de dimensionamento dos elementos de fundação em sapatas e estimativa de recalque para a referida obra.

2. Resumo

A estrutura de fundação foi dimensionada para uma edificação residencial sem subsolo, com 6 pavimentos e cobertura. A fundação é do tipo rasa: sapatas.

Tendo em mãos a distribuição das cargas nos pilares e o ensaio de Nspt, o primeiro passo foi o cálculo das dimensões da base das sapatas que é a parte responsável pela distribuição das tensões da estrutura para o solo. Com isso, foi feita a estimativa do recalque para verificar se o comportamento da estrutura e do solo está dentro do aceitável.

3. Introdução

        3.1. Sapata

A NBR 6122 define as fundações superficiais como “elemento em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.” A sapata é o tipo mais comum de fundação rasa, é caracterizada pela sua estrutura em concreto armado, cuja armadura resiste às tensões de tração.

[pic 1]

Figura 3.1.1 – Elemento de fundação: sapata

(fonte: Google Imagens)

A área de base é que define como vai ser a distribuição das tensões, e é necessário dimensioná-la dentro de limites para que não ocorra o comprometimento da estrutura devido ao recalque da fundação ou ruptura do solo. Podemos ter sapatas do tipo: circular, quadrada, retangular e corrida. Neste projeto foram dimensionadas sapatas quadradas e retangulares, sendo que a relação para o segundo tipo é , sendo L e B as dimensões laterais.[pic 2]

As sapatas também podem ser rígidas ou flexíveis, para atender-se o requisito de sapatas rígidas, que são mais estáveis, tem-se a relação  , onde h é a altura total do pilar.[pic 3]

Sapatas com viga alavancada: Segundo a NBR 6122 (3.3.6), viga alavanca é o “elemento estrutural que recebe as cargas de um ou dois pilares (ou pontos de carga) e é dimensionado de modo a transmiti-las centradas às fundações. Da utilização de viga de equilíbrio resultam cargas nas fundações diferentes das cargas dos pilares nelas atuantes.”

as sapatas alavancadas encontram-se na região de divisa do terreno, onde não é possível ter uma área inteira em volta do pilar e ocorre uma excentricidade entre o centro de gravidade do pilar e o centro de gravidade da sapata. Então associa-sea uma sapata adjacente para equilibrar o momento fletor.

[pic 4]

Figura 3.1.2 – sapata com viga alavancada

(fonte: Google Imagens)

Outra consideração importante é que a área onde o pilar entra em contato com a estrutura de fundação foi estipulada com um espaço de 10 cm em torno do pilar.

3.2. Sondagem à percussão - SPT

É um processo realizado para reconhecimento do solo, que permite a classificação inicial do seu tipo e suas propriedades. É feita uma perfuração com o uso de um amostrador que recebe golpes uniformes de um martelo com peso normatizado. Com isso, obtém-se o Nspt, que é o número de golpes necessários para se cravar o amostrador nos 30cm finais do solo para cada metro.

[pic 5]

Figura 3.2.1 – Ensaio Nspt

(fonte: Google Imagens)

O resultado é um gráfico que mostra a relação entre o a profundidade e o Nspt, contendo também o nível da água, que é identificado ao decorrer da perfuração.

[pic 6]

Figura 3.2.2 – resultados da sondagem SPT

(fonte: Autor)

        3.3. Pilares

Os pilares são os responsáveis pela transmissão dos esforços da estrutura para a fundação, e também pela sua estabilidade geral. A planta de locação dos pilares juntamente com a relação dos esforços solicitados em cada pilar, é o ponto de partida do dimensionamento, que permite o cálculo da área das sapatas com base no esforço solicitado e a tensão admissível do solo. E também permite a verificação se as dimensões estipuladas não entrarão em conflito.

Segue a planta de pilares do projeto:

[pic 7]

Figura 3.3.1 – Planta de locação dos pilares (em m)

(fonte: Autor)

Analisando a disposição dos pilares, foi previsto: P2 alavancado em P5, P1 e P3 alavancados em P4, P7 alavancado em P8 e P11 alavancado em P12

A distribuição dos esforços e as dimensões dos pilares é a seguinte:

[pic 8]

Obs: O pilar P9 tem seção exclusiva

[pic 9]

Figura 3.3.2 – detalhes da seção do pilar P9 (em m)

(fonte: Notas de aula – cálculo e dimensionamento de sapatas)

4. Dimensionamento e cálculos

        4.1. Nspt e tensão admissível

[pic 10]

O cálculo do Nspt médio foi baseado na sondagem SPT (figura 4) e o bulbo de tensões gerado de acordo com as dimensões da base. A cota do piso do projeto é -1m, a cota estipulada para a sapata foi -2 m. O caso mais crítico previsto foi o de uma sapata quadrada com dimensão 1x1, cujo Nspt médio resultou em 9 golpes.

O próximo passo foi o uso de métodos semi-empíricos para a determinação da tensão admissível, com referência em Teixeira (1996a), Teixeira (1996b) e Mello (1975), onde:

[pic 11]

A partir desses resultados, o valor atribuído para a tensão admissível foi σadm = 185 kPa.

        

4.2. Sapatas isoladas

O dimensionamento como sapata isolada foi feito para os pilares P6, P10, P13 e P14. Sendo P13 com área retangular e os outros com dimensão quadrada.

O cálculo foi feito considerando a área mínima necessária para que a distribuição dos esforços respeite a tensão admissível. De forma geral, , onde Pd equivale a 1,05 * carga no pilar.[pic 12]

A altura da sapata (h) e a altura do rodapé (h0) foram dados pela relação: