Aula 03_13-08-2019_ Vantagens e Desvantagens dos Diferentes Tipos de Fundação

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<p>AULA 03 – 13/08/2019</p><p>VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS</p><p>DIFERENTES TIPOS: ESCOLHA DO TIPO DE</p><p>FUNDAÇÃO</p><p>PROF. RAIMUNDO LEIDIMAR BEZERRA</p><p>DEC/CCTS/UEPB</p><p>leidimarbezerra@gmail.com</p><p>1</p><p>TIPOS DE FUNDAÇÃO</p><p>2</p><p>TIPOS DE FUNDAÇÃO</p><p>3</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p>1.4.1 Fundação superficial</p><p> Área ≤ 50 a 70% da área disponível;</p><p> De uma maneira geral não deve ser usada em:</p><p>• aterro não compactado;</p><p>• argila mole;</p><p>• areia fofa a muito fofa;</p><p>• existência de água → rebaixamento muito</p><p>caro.</p><p>4</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p>1.4.2 Fundações profundas – estacas</p><p> Brocas</p><p>• pequenas cargas (50 a 100 kN);</p><p>• acima do nível de água;</p><p>• diâmetro entre 15 e 25 cm;</p><p>• Comprimento em torno de 3 m.</p><p>5</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Strauss</p><p>• cargas entre 200 a 800 kN;</p><p>• não provoca vibrações;</p><p>• estacas justapostas → cortina de contenção;</p><p>• não utilizar abaixo do nível de água → solos</p><p>arenosos → inviável secar a água no tubo;</p><p>• não utilizar em argilas moles saturadas →</p><p>estrangulamento do fuste.</p><p>6</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Premoldadas de concreto</p><p> cargas entre 200 a 1500 kN; não se recomenda</p><p>usar:</p><p>• terrenos com matacões ou camadas</p><p>pedregulhosas;</p><p>• terrenos em que a previsão da cota da ponta</p><p>da estaca seja muito variável;</p><p>• construções vizinhas em estado precário →</p><p>problemas de vibração na cravação.</p><p>7</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Franki</p><p> cargas entre 550 a 1700 kN; não se recomenda</p><p>usar:</p><p>• terrenos com matacões;</p><p>• terrenos com camadas de argilas moles</p><p>saturadas → estrangulamento do fuste</p><p>• construções vizinhas em estado precário →</p><p>problemas de vibração na cravação.</p><p>8</p><p>1.4VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Metálicas</p><p> cargas entre 400 a 3.000 kN;</p><p> muito cara; porém solução vantajosa:</p><p>• não se deseja vibração durante a cravação;</p><p>• quando servem de apoio a pilares de divisa,</p><p>pois eliminam o uso de vigas de equilíbrio;</p><p>• ajudam no escoramento → caso de subsolos.</p><p>9</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Mega</p><p> cargas em torno de 700 kN;</p><p> muito utilizada em reforço de fundações;</p><p> cravação estática → não produz vibração;</p><p> somente utilizada quando nenhum outro tipo</p><p>pode ser feito → Strauss, raiz ou metálica.</p><p>10</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p> Escavadas</p><p> cargas elevadas (>1.500 kN);</p><p> não causam vibração;</p><p> substituem os tubulões;</p><p> necessitam de área relativamente grande para a</p><p>instalação dos equipamentos necessários à sua</p><p>execução.</p><p>11</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p>1.4.3 Fundações profundas – tubulões</p><p>1.4.3.1 Tubulões a céu aberto</p><p> qualquer faixa de carga;</p><p> não causam vibração;</p><p> executado acima do nível de água;</p><p>12</p><p>1.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS DIFERENTES TIPOS</p><p>1.4.3.2 Tubulões a ar comprimido</p><p> cargas elevadas (> 3.000 kN);</p><p> não causam vibração;</p><p> executados abaixo do N.A. → máximo de 30 m</p><p>de coluna de água;</p><p> Pressão de ar no interior dos tubulões: risco de</p><p>acidente fatal.</p><p>13</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>ELEMENTOS NECESSÁRIOS PARA O PROJETO</p><p>1. Topografia da área;</p><p>2. Dados geológicos-geotécnicos;</p><p>3. Dados da estrutura a construir;</p><p>4. Dados sobre construções vizinhas.</p><p>14</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>REQUISITOS DE UM PROJETO DE FUNDAÇÃO</p><p>1. Deformações aceitáveis sob as condições de</p><p>trabalho;</p><p>2. Segurança adequada ao colapso do solo de</p><p>fundação (estabilidade “externa”);</p><p>3. Segurança adequada ao colapso dos</p><p>elementos estruturais (estabilidade “interna”);</p><p>4. Durabilidade.</p><p>15</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p> Caso (a): a resistência do terreno é bem menor</p><p>que a do material da estaca (concreto, aço, etc.)</p><p> estabilidade comandada pelo terreno.</p><p> Caso (b): ocorre o inverso  estabilidade</p><p>governada pela resistência do material da estaca.</p><p>16</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>ALTERNATIVAS:</p><p>a) Fundações superficiais ou diretas</p><p>1. Bloco;</p><p>2. Sapata isolada;</p><p>3. Sapata associada (com ou sem viga de</p><p>fundação);</p><p>4. Grelha;</p><p>5. Radier.</p><p>17</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>b) Fundações profundas</p><p>1. Estaca;</p><p>2. Tubulão.</p><p>c) Fundações mistas</p><p>1. Sapatas sobre estacas (estaca t ; estapata);</p><p>2. Radiers estaqueados (sobre estacas ou</p><p>tubulões).</p><p>18</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p> Obras/locais que impõem um certo tipo de</p><p>fundação;</p><p> Obras/locais que podem permitir uma</p><p>variedade de soluções:</p><p>• fundações superficiais - vários tipos;</p><p>• fundações profundas - vários tipos.</p><p> A escolha será baseada em:</p><p>• menor custo;</p><p>• menor prazo de execução.</p><p>19</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p> Com relação à economia:</p><p>• blocos são mais econômicos que as sapatas</p><p>para pequenas cargas;</p><p>• sapatas associadas - as áreas das sapatas se</p><p>interpenetram ou se deseja uniformizar</p><p>recalques;</p><p>• radiers - quando a área total da fundação</p><p>ultrapassa metade da área de construção, o</p><p>radier pode ser indicado.</p><p>20</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p> Com relação à economia:</p><p> Estacas - depende:</p><p>• nível das cargas nos pilares;</p><p>• ocorrência de outros esforços → tração e</p><p>flexão;</p><p>• características do subsolo;</p><p>• características do local da obra;</p><p>• características das construções vizinhas.</p><p>21</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p> Fundações rasas</p><p> A ordem de grandeza da tensão admissível</p><p>pode ser obtida por:</p><p>a) tensão de preadensamento de solos</p><p>predominantemente argilosos</p><p>𝝈𝒂𝒅𝒎 = 𝝈´𝒗𝒎</p><p>b) Com resultados do SPT</p><p>𝝈𝒂𝒅𝒎 𝑴𝑷𝒂 =</p><p>𝑺𝑷𝑻𝒎é𝒅𝒊𝒐</p><p>𝟓𝟎</p><p>(𝒔𝒐𝒍𝒐𝒔 𝒄/ 𝟓 ≤ 𝑺𝑷𝑻 ≤ 𝟐𝟎)</p><p>22</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>Fundações rasas</p><p> Quando não se dispõe do cálculo estrutural, é</p><p>comum estimar a ordem de grandeza das</p><p>cargas de fundação a partir do porte da obra.</p><p> Assim, para estruturas em concreto armado</p><p>destinadas a moradias ou escritórios, pode-se</p><p>adotar a carga média de:</p><p>𝑷𝒎é𝒅𝒊𝒐 =12 kPa/m²/andar</p><p>23</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>Ex:</p><p>24</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>25</p><p>1.5 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO</p><p>26</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) Terrenos que quase obrigam um determinado</p><p>tipo;</p><p>b) Terrenos em que o recalque fixa o tipo de</p><p>fundação;</p><p>c) Correlação entre estrutura e terreno.</p><p>27</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) I – Terrenos em que fundações</p><p>por sapatas rasas se impõe.</p><p>Figura – Perfil com resistência</p><p>crescente com a profundidade.</p><p>28</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução: p/ Z = 1,0 m → σadm ≈ 200 kPa → nº and = 200/12=</p><p>≈ 16,7 → prédio de ≈ 17 andares</p><p>29</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) II – Terrenos em que</p><p>fundações profundas</p><p>se impõe.</p><p>Figura – Perfil com camada</p><p>superficial mole.</p><p>30</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução</p><p>a) II – Terrenos em que fundações profundas se</p><p>impõe:</p><p>1. Eliminado o emprego de fundações superficiais;</p><p>2. Por estacas, cravadas até cerca de 12 m de</p><p>profundidade;</p><p>3. Por tubulões assentes na camada de pedregulho.</p><p>4. Para cargas pequenas ou muito distribuídas a</p><p>fundação por estacas prevalecerá</p><p>economicamente.</p><p>31</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) III - Terrenos em</p><p>que fundações</p><p>profundas são</p><p>eliminadas.</p><p>Figura – Perfil com</p><p>camada arenosa na</p><p>superfície.</p><p>32</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) III - Terrenos em que fundações profundas são</p><p>eliminadas.</p><p>1. Fundação profunda é eliminada. O uso de</p><p>estacas cravadas na areia transmitirá cargas</p><p>às camadas moles inferiores, provocando</p><p>recalques;</p><p>2. Fundação direta rasa até 3,0 m profundidade c/</p><p>σadm ≈ 200 kPa</p><p>33</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>a) IV – Camada compressível</p><p>intermediária</p><p>pode impedir o uso</p><p>de fundação direta.</p><p>Figura – Terreno com camada</p><p>argilosa intermediária.</p><p>34</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução: Edifício de 20 andares</p><p>a) IV – Camada compressível intermediária pode</p><p>impedir o uso de fundação direta:</p><p>1. A carga distribuída será: (20)(12) = 240 kPa →</p><p>Apesar da camada superficial suportar tensões</p><p>dessa ordem de grandeza, não é aconselhável</p><p>utilizar fundações diretas, já que os recalque</p><p>por adensamento da camada argilosa entre 4 e</p><p>8 m serão consideráveis;</p><p>35</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>2. Regra prática: a tensão distribuída na superfície</p><p>superior da camada argilosa deve ser inferior à</p><p>metade da tensão admissível nessa camada para</p><p>evitar recalques excessivos (σdist ≤ σadm / 2);</p><p>3. Evidentemente, ressalva-se o caso em que tais</p><p>recalques sejam calculados previamente e a</p><p>estrutura projetada para absorvê-los.</p><p>4. Fundações por tubulões ou estacas cravadas até</p><p>cerca de 12 m de profundidade.</p><p>36</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>b) I – Terreno em que o</p><p>recalque fixa o tipo de</p><p>fundação.</p><p>Figura – Terreno com camada</p><p>compressível.</p><p>37</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução: Edifício com 10 pavimentos. Área</p><p>construída: 8 m x 20 m. A estrutura do edifício não</p><p>pode suportar recalque diferencial entre o bordo e</p><p>o centro do edifício superior a 10 cm.</p><p>b) I – Terreno em que o recalque fixa o tipo de</p><p>fundação.</p><p>1. Tensão média distribuída = (10)(12) = 120 kPa →</p><p>a camada superior suporta essa tensão, porém</p><p>tem que ser verificado o recalque por</p><p>adensamento da camada argilosa;</p><p>38</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>2. σZ ≈ 22 kPa → δ = 27,5 cm;</p><p>3. Regra prática: O recalque diferencial entre o</p><p>bordo e o centro da área carregada será a</p><p>metade do calculado → 27,5/2 ≈ 13,8 >10 cm →</p><p>não é possível o uso de fundações diretas;</p><p>4. Estacas até a rocha alterada existente na cota</p><p>– 16,0.</p><p>39</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>c) I - Num mesmo terreno é possível que o</p><p>tipo de fundação mais conveniente varie</p><p>com a estrutura a ser construída.</p><p>Figura - Terreno com aterro sobre camada</p><p>superficial compressível.</p><p>40</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Exemplo: Suponhamos que se deva escolher o</p><p>tipo mais adequado de fundação para dois</p><p>edifícios:</p><p>Edifício 1 – 3 pavimentos, pilares com</p><p>espaçamento de 6,45 m na direção transversal e 7</p><p>m na direção longitudinal;</p><p>Edifício 2 – 25 pavimentos e 1 subsolo, pilares com</p><p>espaçamento de 6,45 m na direção transversal e 5</p><p>m na direção longitudinal. Pé direito do subsolo é</p><p>3,40 m.</p><p>41</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução – Edifício 1 → 3 pavimentos, pilares com</p><p>espaçamento de 6,45 m na direção transversal e 7</p><p>m na direção longitudinal:</p><p>1. Carga por pilar: E1 = (3)(12)(6,45)(7) ≈ 1625 kN;</p><p>2. Sapata 4,0 x 4,0 m = 16 m² → σ = 1625/16 kPa ≈</p><p>≈ 102 kPa;</p><p>3. Fundações diretas na cota 808,0 → NSPT ≈ 6 →</p><p>→ σadm = 6/50 = 0,12 MPa → σadm = 120 kPa →</p><p>σadm = 120 kPa > σapl = 102 kPa → OK! .</p><p>42</p><p>1.5.1 INCOMPATIBILIDADE ENTRE TERRENO E FUNDAÇÃO</p><p>Solução – Edifício 2 → 25 pavimentos e 1 subsolo,</p><p>pilares com espaçamento de 6,45 m na direção</p><p>transversal e 5 m na direção longitudinal. Pé</p><p>direito do subsolo é 3,40 m:</p><p>1. Carga por pilar: E2 = (26)(12)(6,45)(5) –</p><p>(18)(3,4)(6,45)(5) ≈ 8088 kN;</p><p>2. A carga distribuída em toda a área será:</p><p>(12)(26)-(18)(3,4) ≈ 251 kPa → muito superior a</p><p>tensão possível na cota da base do subsolo,</p><p>que seria , no máximo, 200 kPa.</p><p>43</p>