Mecânica dos Solos e Fundações PEF 522. Escolha do Tipo de Fundação. Considerações Iniciais Dados: Planta de pilares Cargas Perfil de solo

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1 Mecânica dos Solos e Fundações PEF Escolha do Tipo de Fundação Considerações Iniciais Dados: Planta de pilares Cargas Perfil de solo Verificação da ordem de grandeza das cargas apresentadas pelo projetista Carga média típica de edifícios:.tf/m /andar = kn/m /andar Carga típicas de pilares de edifícios de n andares: P min = 0n (tf) = 00n (kn) P med = 0n (tf) = 00n (kn) P max = n (tf) = 0n (kn) Analisar as fundações em ordem crescente de complexidade e custos. Solução técnica Custos Mercado

2 Tensão Admissível Fundação rasa adm adm 0. N N ou ( kgf / cm ) ( kgf / cm ) Avaliar também os Recalques Projeto de Fundação em Estaca Comprimento das Estacas Sugestões de Mello () para estimativa do comprimento das estacas com base no. Experiência obtida para a cidade de São Paulo. São considerados dois tipos de comportamento: Estacas de atrito + ponta Estacas de ponta Estacas de atrito + ponta. c Em kgf/cm Estacas de ponta ponta Em kgf/cm 0. c Projeto de Fundação em Estaca Comprimento das Estacas Outros métodos Método de Aoki e Velloso Décourt e Quaresma Prova de Cargas

3 Escolha de Fundações Tipos de edificações perfis de solo Tipos de edificação: Caso A - conjunto habitacional formado por casas térreas, geminadas, paredes auto-portantes (carga distribuída nas paredes da ordem de, tf/m); Caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e alvenaria de vedação; Caso C - edifício com quatro pavimentos, estrutura de concreto armado convencional e Caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura de concreto armado convencional e alvenaria de vedação. PERFIL : CUBATÃO 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 - m argila marinha siltosa, mole a muito mole, cinza escuro, com matéria orgânica solo de alteração de gnaisse, silte - arenoso, cinza e rosa caso A - conjunto habitacional formado por casas térreas, geminadas, paredes auto-portantes (carga distribuída nas paredes da ordem de, tf/m);. O terreno superficial não suporta nenhum acréscimo de carga.. Deve-se em primeiro lugar executar um aterro e deixar que o mesmo recalque, antes de se construir o conjunto habitacional.. Para acelerar os recalques do aterro podem ser executados drenos de areia ou fibro químico. Este procedimento aumenta o custo da obra.. O ideal é executar o aterro com uma altura maior que a necessária para após a ocorrência de pelo menos 0 a % dos recalques previstos para o acréscimo de tensão final (aterro + edificação), cortar o aterro até a cota correta.. Este processo, chamado de aterro de pré-carga, evita ou praticamente elimina a ocorrência de recalques posteriores. PERFIL : CUBATÃO caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 - m argila marinha siltosa, mole a muito mole, cinza escuro, com matéria orgânica solo de alteração de gnaisse, silte - arenoso, cinza e rosa. Não poderiam ser executadas sapatas.. Pode-se calcular um aterro de pré-carga para evitar os recalques posteriores.. Para um sobrado com estrutura de concreto armado, o ideal seria a utilização de estacas.. Não podem ser usadas brocas, strauss, Franki nem hélice contínua devido à camada superficial de argila muito mole.. Podem ser usadas estacas pré moldadas.. De todo modo é necessário executar um aterro para permitir a passagem de equipamentos. Pilar médio = 0* número de andares = 0 * = 0tf Para estacas no pilar médio: 0tf,tf Estacas pré moldadas x ou F0 Se forem utilizadas estacas de x que agüentam tf de carga ter-se-ia: Pilar mínimo Pilar mãximo 0* estacas * estacas

4 PERFIL : CUBATÃO caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 - m argila marinha siltosa, mole a muito mole, cinza escuro, com matéria orgânica solo de alteração de gnaisse, silte - arenoso, cinza e rosa. Para estimar o comprimento das estacas, usa-se a fórmula de Mello. Só pode ser considerado o atrito existente abaixo da camada de argila mole.,*0 0. As estacas devem chegar até m de profundidade.. Fundações por estacões, perfis metálicos ou raiz são mais caras.. Tubulão também sairia caro pois seria necessário tubulão a ar comprimido. PERFIL : CUBATÃO caso C - edifício com quatro pavimentos, estrutura de concreto armado convencional e 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 - m Para uma edificação com pavimentos, pelos motivos já citados no caso B, devem ser utilizadas estacas pré moldadas de argila marinha siltosa, mole a muito mole, cinza concreto. As estacas também devem chegar a m de escuro, com matéria orgânica profundidade Pilar médio: 0 * = 0tf 0tf,tf estacas por pilar médio: solo de alteração de gnaisse, Por exemplo, estacas com diâmetro de que apresentam tf silte - arenoso, cinza e rosa de carga de trabalho. 0 Para pilar médio:, estacas 0* Para pilar mínimo:, estacas * Para pilar máximo:, estacas PERFIL : CUBATÃO 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 - m argila marinha siltosa, mole a muito mole, cinza escuro, com matéria orgânica solo de alteração de gnaisse, silte - arenoso, cinza e rosa caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura. Para executar um subsolo neste tipo de terreno será necessário tratar a argila com jet grounting no fundo da vala.. As laterais da vala devem ser protegidas com a utilização de paredes diafragmas ou com estacas pranchas.. Os custos serão elevados.. O edifício deverá ter a fundação em estacas e toda a estrutura deve ser suportada por esta fundação, para evitar recalques do piso térreo.

5 PERFIL : CUBATÃO 0 0 /0 /0 /0 0/ 0/ /0 / / /0 caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura - m Estacas de concreto pré moldadas argila marinha siltosa, Pilar médio: * 0 = 0tf mole a muito mole, cinza escuro, com matéria orgânica 0tf estacas por pilar médio: 00tf Estacas com diâmetro de carga de tf *0 Para pilar mínimo:, estacas solo de alteração de gnaisse, silte - arenoso, cinza e rosa *0 Para pilar médio:, estacas * Para pilar máximo: estacas Para cargas maiores poderiam ser utilizados estacões ou perfis metálicos. PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) Considerações gerais sobre o perfil m. Observa-se que neste perfil existe uma camada de argila porosa suprficial de m de profundidade.. O nível d água está a m, na camada de argila siltosa média a rija.. As argilas porosas colapsam quando são carregadas e submetidas a aumento de teor de umidade, levando o solo a uma condição perto da saturação.. O ideial é não apoiar nenhum tipo de fundação neste tipo de solo.. Deve-se avaliar o nível de tensão e o grau de colapso.. Qualquer infiltração provocada por chuva, vazamentos de tubulação, etc., pode levar ao colpaso do solo.. A máxima tensão que se pode admitir para uma argila deste tipo é de 0kPa, que deve estar abaixo da máxima tensão de colapso.. No caso da argila porosa da Av. Paulista a tensão de máximo colapso é de 00kPa. PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso A - conjunto habitacional formado por casas térreas, geminadas, paredes auto-portantes (carga distribuída nas paredes da ordem de, tf/m); m. Para o caso A, como a tensão aplicada pelas paredes auto-portantes é muito baixa (kn/m ) pode-se fazer a fundação em sapatas corridas apoiadas na cota m.. Tensão admissível adm 0,kgf / cm adm 0,kgf / cm Ado tan do se adm 0,kgf / cm 0kN. Tem-se que a largura da sapata deve ser maior ou igual a b. b 0, m 0. Como a largura da sapata corrida deve ter no mínimo 0cm pode-se adotar b=0,0m.

6 PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e m. Para o sobrado com tensão média de kn/m, ainda é possível adotar a solução de fundação direta (rasa).. Neste cao, ter-se-ia a área da fundação igual a: 0, 0. Isto indica que teremos em sapata o equivalente a 0% da área do edifício, o que é uma solução econômica.. O pilar mais carregado teria uma sapata com área de: * n * As m adm 0 PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) m caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e. Também podem ser utilizadas brocas para a fundação do sobrado, pois desta forma se evitaria definitivamente a possibilidade de colapso.. Se forem adotadas brocas tem-se: 0n 0* P médio, tf. Como a máxima capacidade de carga da broca é de tf, seriam necessárias brocas para o pilar médio, o que é um número muito alto. Portanto a solução não é boa.. Podem ser utilizadas estacas Strauss com F0cm e capacidade de carga de tf.. A argila porosa não flui fechando o buraco, como acontece com argilas moles orgânicas.. O bloco do pilar mínimo teria estacas e do pilar de máxima carga estacas.. O comprimento das estacas pode ser estimado pela fórmula:, c,*0 0. Portanto, as estacas teriam aproximadamente 0m de profundidade.. Outras soluções como tubulões a cêu aberto, etsacs hélice contínua ou pré-moldadas podem ser utilizadas, mas devem ficar mais caras. PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso C - edifício com quatro pavimentos, estrutura de concreto armado convencional e m. Para o edifício com pavimentos a solução por sapatas seria inviável.. Poderiam ser utilizadas estacas Strauss com Fcm e capacidade de carga de tf. pilar com menor carga : 0* Pmin. estacas pilar comcarga média : 0* Pmed. estacas pilar comcarga máxima : * Pmax. estacas. Como no caso B as estacas deveriam atingir 0m de profundidade.. Também como em B outros tipos de estacas ou tubulões a cêu aberto podem ser utilizados.

7 PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura m, adm ou. Neste caso pode-se escavar o subsolo com escoramento apropriado que não será tão caro, já que o empuxo provocado pela argila porosa é pequeno.. Supondo m de subsolo tem-se que executar as fundações a partir da cota m.. O pilar médio do edifício tem x 0 = tf de carga. Como em C não podem ser utilizadas sapatas.. Pode-se pensar em tubulões a cêu aberto apoiados na cota m ou estacas.. Para Tubulão apoiado na cota m: adm,kgf / cm adm,kgf / cm. Considerando o efeito da profundidade podese aumentar a tensão admisível para: superfície,*0 0 adm tubulão,*,, kgf / cm tf 0kN PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura m. A carga média no edifício é de: x = kn/m. Portanto, a carga é muito alta para a tensão admissível que deve ser considerada, o que inviabiliza o uso do tubulão.. As estacas que podem ser utilizadas são: Hélice contínua Pré moldada Estacão, etc.. A mais barata deve ser a pré moldada.. Adotando-se pré moldada tem-se: Carga na Estaca : *0 Carga 0tf F cm carga de trabalho tf pilar comcarga mínima : *0 Pmed., estacas pilar comcarga média : estacas pilar comcarga máxima : estacas PERFIL : AV. PAULISTA (SÃO PAULO) caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura 0 - m. Estimativa do comprmeto da estaca,,*0 0 c. A estaca deveria ir no mínimo até a cota, porém como nesta cota o ainda é baixo e começa a aumentar na cota 0m, deve-se estimar esta cota para calcular o comprimento mínimo das estacas. 0

8 PERFIL : CAMPINAS Considerações gerais sobre o perfil 0 0 -m argila siltosa, mole a rija, marrom, com mica. Neste perfil o é crescente com a profundidade, portanto, podem ser utilizadas fundações diretas rasas, desde que as tensões admissíveis na cota considerada sejam compatíveis com as tensões aplicadas pela estrutura. silte arenoso, micáceo, com pedregulhos, compacto, cinza 0 areia siltosa, média a grossa, micácea, compacta, branco e cinza PERFIL : CAMPINAS caso A - conjunto habitacional formado por casas térreas, geminadas, paredes auto-portantes (carga distribuída nas paredes da ordem de, tf/m); 0 0 -m argila siltosa, mole a rija, marrom, com mica. Apoiando-se a sapata corrida na cota m tem-se: adm,kgf / cm tf, b 0,m adota seb 0cm silte arenoso, micáceo, com pedregulhos, compacto, cinza 0 areia siltosa, média a grossa, micácea, compacta, branco e cinza PERFIL : CAMPINAS caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e m argila siltosa, mole a rija, marrom, com mica silte arenoso, micáceo, com pedregulhos, compacto, cinza areia siltosa, média a grossa, micácea, compacta, branco e cinza. Carga do sobrado = x, =,tf/m :, 0,0. Isto é: 0% da área será ocupada pelas fundações.. Área das sapatas: 0* mínima,m 0* média,m * máxima m

9 PERFIL : CAMPINAS caso C - edifício com quatro pavimentos, estrutura de concreto armado convencional e m argila siltosa, mole a rija, marrom, com mica silte arenoso, micáceo, com pedregulhos, compacto, cinza areia siltosa, média a grossa, micácea, compacta, branco e cinza. Carga do prédio de pavimentos = x, =,tf/m :, área ocupada pelas sapatas 0,0. Isto é: 0% da área será ocupada pelas fundações.. Área das sapatas: 0* mínima,m 0* média,m * máxima 0m PERFIL : CAMPINAS caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura m argila siltosa, mole a rija, marrom, com mica silte arenoso, micáceo, com pedregulhos, compacto, cinza areia siltosa, média a grossa, micácea, compacta, branco e cinza. Com o subsolo até a cota m, é inviável tecnicamente a solução por sapatas porque a tensão admissível nas cotas e m são: adm,kgf / cm tf adm, kgf / cm tf. A tensão aplicada pelo prédio é de,tf/m.. Não podem ser utilizados tubulões porque o está alto e seria necessário usar ar comprimido.. Podem ser usadas estacas pré moldadas, hélice contínua, estacão, etc. Utilizando-se pré moldadas as estacas seriam as mesmas usadas no perfil para este caso.. O comprimento estimado é de 0m, chegando até a cota m. PERFIL : CIDADE DE SANTOS caso A - conjunto habitacional formado por casas térreas, geminadas, paredes auto-portantes (carga distribuída nas paredes da ordem de, tf/m); Areia fina Compacidade média Cinza escura Areia fina pouco argilosa Fofa cinza Consistência média cinza escura. Sapatas corridas na cota m. adm,kgf / cm tf adm,0kgf / cm tf. O valor da tensão admissível é muito superior a necessária.. A largura mínima das sapatas corridas é de 0cm.. Os recalques neste caso são desprezíveis, por que o acréscimo de carga que chega na camada de argila mole é muito pequeno. Areia grossa Compacta

10 PERFIL : CIDADE DE SANTOS caso B - sobrado com estrutura de concreto armado convencional e Areia fina Compacidade média Cinza escura Areia fina pouco argilosa Fofa cinza Consistência média cinza escura Areia grossa Compacta. Sapatas isoladas (m de profundidade) adm = tf/m :, área ocupada pelas sapatas 0,0. Isto é: % da área será ocupada pelas fundações.. Área das sapatas: 0* mínima 0,m 0* média,m * máxima m. Os recalques seriam despreziveis pelos motivos apresentados para o caso A. PERFIL : CIDADE DE SANTOS caso C - edifício com quatro pavimentos, estrutura de concreto armado convencional e Areia fina Compacidade média Cinza escura Areia fina pouco argilosa Fofa cinza Consistência média cinza escura Areia grossa Compacta. Sapatas isoladas (m de profundidade) adm = tf/m :, área ocupada pelas sapatas 0,. Isto é: % da área será ocupada pelas fundações.. Área das sapatas: 0* mínima,m 0* média,m * máxima,0m. Os recalques neste caso ainda seriam muito pequenos, porém tanto para este caso como para os anteriores, se forem construídos prédios altos próximos, com fundação rasa, estes podem provocar a inclinação dos edifícios mais baixos.. Normalmente em Santos se considera adm = tf/m, mesmo que esta tensão, quando determinada por meio de fórmulas empiricas dê valores mais altos. PERFIL : CIDADE DE SANTOS caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura Areia fina Compacidade média Cinza escura Areia fina pouco argilosa Fofa cinza Consistência média cinza escura Areia grossa Compacta. Fundação por estacas apoiadas na última camada de areia.. Se as fundações forem apoiadas na a camada de areia gerarão altos recalques.. Os recalques podem chegar a m.. Quando a segunda camada de areia é mais espessa, pode-se utilizar estacas até esta camada, desde que a segunda camada de argila, que é menos compressível, não sofra recalques.. Os recalques devem ser calculados.. Utilizando-se estacas com comprimento tal que ultrapasse as duas camadas de argila mole, ter-se-á certeza que não ocorrerão recalques.. Neste caso as estacas devem ter aproximadamente m de comprimento (subsolo na cota m).. As estacas que podem ser utilizadas são: Pré moldadas Estacões Estacas raiz. Não podem ser utilizadas hélice contínuas devido à primeira camada de argila mole e também devido ao comprimento da estaca que é maior do que o máximo normalmente executado com este tipo de estaca. 0

11 PERFIL : CIDADE DE SANTOS caso D - edifício residencial com andares e um subsolo, estrutura Areia fina Compacidade média Cinza escura Areia fina pouco argilosa Fofa cinza. Deve-se orçar as pré moldadas e os estacões, pois devido à primeira camada de areia compacta, as pré moldadas devem ser executadas com pré furo o que encarece a execução.. Além disso como a estaca pré moldada provoca vibrações na vizinhança, deve ser verificado se a cravação destas estacas pode danificar as edificações próximas. Consistência média cinza escura Areia grossa Compacta