Recalques de Fundação Recalque: deformação que ocorre no solo quando submetido a cargas; São chamados também de recalques NATURAIS DEFORMAÇÃO ELÁSTICA: é aquela que ocorre quando submetido a uma carga (imediatamente após a aplicação da carga) são maiores em solos não coesivos. DEFORMAÇÃO POR ESCOAMENTO LATERAL: ocorre também mais em solos não coesivos migração do solo de regiões mais solicitadas para menos solicitadas Recalques de Fundação 1
Recalques de Fundação DEFORMAÇÃO POR ADENSAMENTO: ocorre pela diminuição no volume aparente do maciço de solo fechamento dos vazios de água que é expulsa pela pressão das cargas. É a mais importante e pode causar os problemas mais comuns de recalques nas fundações. Recalques de Fundação RECALQUE PROVOCADO PELO REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO: Garagens em subsolos Fundações Infraestrutura de Água e Esgoto; Bombeamento de água, rebaixando seu nível; Dimunuição da pressão neutra aumento da pressão efetiva provoca recalques sem aumento da carga sobre a fundação 2
Recalques de Fundação Recalques de Fundação RECALQUE EM SOLOS COLAPSÍVEIS: Solos de grande porosidade, unidos por uma espécie de cimentação (calcáreo por exemplo); Em contato com a água, rompem a ligação, sofrendo perda imediata da estrutura, ocasionando um recalque bastante drástico e perigoso. 3
Recalques de Fundações Recalques de Fundações RECALQUE POR SOLAPAMENTO EM CONSEQUÊNCIA DE INFILTRAÇÕES Acidente (imprevisível) Infiltração de águas pluviais malconduzidas, rompimento de tubulações, etc. Com as infiltrações o solo pode ser carreado, provocando vazios q impedem a transmissão adequada de cargas ao solo; 4
Recalques de Fundações ESCAVAÇÕES Recalques de Fundações OUTRAS CAUSAS: Vibrações Compactação do solo e recalques; INVERSO: AUMENTO DE VOLUME DO SOLO SOLOS EXPANSIVOS (levantamento da fundação); TERMOOSMOSE (sombra projetada pelo edificio torna-o mais frio migração de umidade externa para o solo, provocando sua expansão) 5
Efeito dos recalques nas edificações Se o recalque for uniforme em todos os pontos de apoio das fundações, o efeito será apenas um afundamento no nível térreo, provocando problemas de uso (não estruturais). Quando os recalques são de intensidades diferentes de um apoio para outro, tem-se o recalque diferencial e pode provocar danos à estrutura. PRIMEIRO INDÍCIO: Alvenarias de vedação (mais frágeis), devido ao efeito de cisalhamento aparece a ruptura (trinca) em um àngulo de 45º. Efeito dos recalques nas edificações Difícil vedação, pois tornam-se juntas naturais de dilatação (aumentando ou diminuindo conforme variação da temperatura 6
Soluções para minimizar os recalques Quando o recalque está estabilizado (não há mais expulsão de água do volume de solo): vedar a trinca; Uso de vigas de travamento (a função é evitar que um ponto da edificação recalque mais que outro) Soluções para minimizar os recalques Travamento nos pavimentos do edifício (nem sempre pode ser utilizado por restrições arquitetônicas) 7
Soluções para minimizar os recalques USO DE FUNDAÇÃO EM RADIER: O radier pode substituir sapatas isoladas seu uso é econômico quando a soma das áreas das sapatas for superior à metade da área de projeção do Edifício; O radier comporta-se bem para solos com SPT maior que 4; A intenção com o uso do radier é fazer com que a grande laje que o constitui tenha rigidez suficiente para evitar que um apoio recalque mais que outro, evitando o recalque diferencial. Soluções para minimizar os recalques 8
Limites admissíveis para recalques diferenciais Dimensionamento de Blocos OS BLOCOS SÃO EXECUTADOS COM CONCRETO SIMPLES (E NÃO SÃO ARMADOS): 9
Dimensionamento de Blocos α é retirado do gráfico σs é a tensão aplicada ao solo pelo bloco (carga do pilar + peso próprio do bloco dividido pela área da base) σt é a tensão admissível a tração do concreto cujo valor é da ordem de fck / 25 (< 0,8 MPa). Dimensionamento de Blocos 10
Dimensionamento de Blocos Exercício: Dimensionar um bloco de fundação confeccionado com concreto fck = 15 MPa, para suportar uma carga de 1700 kn aplicada por um pilares de 35 x 60 cm e apoiado num solo com σs = 0,4 MPa. Desprezar o peso próprio do bloco. SAPATA ISOLADA: As dimensões da sapata são determinadas pelas cargas aplicadas e pela resistência do solo, de forma que as tensões no solo sejam no máximo iguais às tensões admissíveis. 11
SAPATA ISOLADA: Conhecendo-se a carga do pilares, pode-se conhecer a área da sapata e assim determinar suas dimensões; Lembrando que a escolha do formato da sapata está relacionada às dimensões do pilar. SAPATA ISOLADA: O comportamento real de uma sapata isolada é bastante complexo teoria da elasticidade / uso de elementos finitos em cálculos computacionais. MODELO APROXIMADO: DIVISÃO EM 4 TRIÂNGULOS INDEPENDENTES 12
SAPATA ISOLADA: Como se observa na figura e pelo modelo adotado, o momento fletor varia, aumentando da extremidade da sapata para a face do pilar. DESSA FORMA, A ESPESSURA DA SAPATA NÃO PRECISA SER CONSTANTE, PODENDO SER MÍNIMA NA EXTREMIDADE E MÁXIMA JUNTO AO PILAR (ECONOMIA DE CONCRETO) SAPATA ISOLADA: ATENÇÃO: em virtude da inclinação, resultante da variação da espessura, é necessário evitar que o concreto escorregue durante a execução. Para isso, usa-se a inclinação 1:3 (vertical:horizontal) 13
SAPATA ISOLADA: A área da sapata é dimensionada em função da carga aplicada e a resistência do solo (tensão admissível): Se a sapata é quadrada: SAPATA ISOLADA: Se a sapata for retangular (para pilares retangulares), para que a relação entre as dimensões A e B seja a mais econômica, os momentos fletores em relação às faces a e b devem ser iguais. 14
Portanto: Então: A = SAPATA ISOLADA Cálculo dos momentos fletores 15
Por ser dividida em 4 partes, fica também cada parte reagindo a P/4 e essa carga é aplicada no centro de gravidade de cada triângulo. Dimensionamento de Sapata 16
SAPATA ISOLADA Através da Figura, tem-se: Momento fletor resultante da força P/4 é: // 4 3 2 Momento fletor semelhante para a direção paralela a A: // 4 3 2 SAPATA ISOLADA Cálculo da armação 17
O concreto pode romper por compressão no concreto ou por escoamento na armação. VERIFICAÇÃO DA RUPTURA À COMPRESSÃO M = momento fletor bw = largura da seção d = altura útil da seção O coeficiente C não deverá ser superior ao valor: C LIM = 0,14 x fck fck = resistência a característica do concreto estipulada no projeto Caso C > C LIM, deverá ser aumentada a altura da sapata. Um valor econômico para C gira entre 15 e 20 kgf/cm². 18
SAPATA ISOLADA Cálculo da Armação A F = área da armação necessária; M = momento fletor; 2 fy = tensão de escoamento do aço utilizado d = altura útil da seção 19
Tensão de Escoamento Conversão de MPa para kgf/cm² x10 Ruptura por punção (tensões de cisalhamento) 20
SAPATA ISOLADA Ruptura por punção (tensões de cisalhamento) A PUNÇÃO = 2[(a + h) + (b + h)].h ÇÃ 25 EXERCÍCIO: Seja dimensionar a fundação de um pilar com as seguintes características. P = 80 tf Seção do Pilar = 20 x 40 cm Concreto fck = 20 MPa Sondagem 21