ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO
ESTRUTURAS DE FUNDAÇÕES
Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva
PAPEL DAS FUNDAÇÕES
Transmitir as ações da superestrutura ao terreno
Sob o aspecto da Segurança:
Respeitar resistência do solo
Respeitar resistência do elemento estrutural
Evitar recalques (diferenciais) prejudiciais
CLASSIFICAÇÃO DAS FUNDAÇÕES – NBR 6122 (2010)
SUPERFICIAIS (Rasas ou diretas)
Profundidade < 2B (menor dimensão da fundação)Profundidade 2B (menor dimensão da fundação)
Ações transmitidas diretamente por pressão
Exemplos: Sapatas, radiers
PROFUNDAS
Profundidade > 2B e maior que 3,0mq 3,
Ações transmitidas por atrito lateral e pela base (ponta)
Exemplos: Estacas, tubulões
ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃODepende de vários fatores
Solo: resistência, compressibilidade, nível lençol freático
Depende de vários fatores
Fatores técnicos e econômicos
Edificações na vizinhançaEdificações na vizinhança
“ FUNDAÇÕES A “
OBJETIVO DA DISCIPLINA “ESTRUTURAS DE CONCRETO”
Calcular e detalhar o elemento estrutural de fundação
Suposto escolhido o tipo de fundação
Calcular e detalhar o elemento estrutural de fundação
Conhecidos parâmetros geotécnicos (dimensionamento estrutural)
Integração das disciplinas e profissionais
Projeto de fundações Projeto estrutural
Escolha do tipo de fundação Estimativa das reações nasEscolha do tipo de fundação
Resistência do solo: sondagens provas de carga
Estimativa das reações nas fundações
Consideração dos recalquessondagens, provas de carga, cargas / tensões admissíveis
R l d f d õ
Consideração dos recalques (flexibilidade solo) nos esforços da estrutura
Recalque das fundações
Dimensionamento Dimensionamento das armaduras dos elementos de
geométrico em plantaarmaduras dos elementos de fundações
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Sapatas
Fonte: Fundacta Fonte: FundactaFonte: Fundacta Fonte: Fundacta
Uma das soluções mais empregadas como fundação superficial
Dimensionamento geométrico (planta) Tensão admissível
Classificação das sapatas quanto à rigidez – NBR 6118
pa
ho
h
a
( ) M i tili d( )3aa
h p−> RÍGIDA
Mais utilizadas
Dispensam verificação à punção
( )aah p−
≤ FLEXÍVELMenos utilizadasPequenas cargas/solos pouco resistentes
( )3
h p≤ FLEXÍVEL
Verificação à punção obrigatória
Pequenas cargas/solos pouco resistentes
Classificação das sapatas quanto à posição
S t i l dSapatas isoladas
Recebem as cargas deRecebem as cargas de apenas um pilar
S l ã f i l
Planta
Solução preferencial(Mais econômica)
PlantaCG da seção do pilar
coincidir com CG da sapata
Vista frontalLastro de Concreto
(Seção genérica)
Vista frontal
Sapatas Corridas
A
A
Planta Corte A-A
Recebem as cargas de muros, paredes (elementos alongados)
Cargas verticais distribuídas em uma direçãoCargas verticais distribuídas em uma direção
Dimensionamento à flexão: lajes armadas em uma direção
Verificação à punção desnecessária (ações distribuídas)
Sapatas AssociadasAA
APlanta
Viga de RigidezPilar
Vista Lateral Corte A-AVista Lateral Corte A A
Quando há pilares muito próximos (superposição isoladas)Necessidade de viga de rigidez
Sapatas de divisaDIVISA Pilar
VIGA−ALAVANCA
Planta
Divisa do terreno
CG pilar não coincide com CG
Vista Lateral
Sapatap
da sapata
Necessidade de viga alavanca (ou de equilíbrio)
Cálculo das tensões (pressões) sobre a sapata
Para forças verticais excêntricas em uma direção
y
Para forças verticais excêntricas em uma direção
e Fb
xF
σmin σmax
e
a
MFMe =
F ti l d t ( l il ó i t )F = carga vertical da sapata (normal pilar + ppróprio sapata)M = momento fletor do pilar junto à fundação
Forças verticais no núcleo central caso:6ae ≤
6be ≤ou
WM
AF
máx +=σWM
AF
mín −=σWAmáx WAmín
A = área da base da sapataW = módulo de resistência à flexão
á ea da base da sapa a
y
F
Neste caso (flexão em torno de y)
ab 2×bxF
e 6abW ×
=
a
Para forças verticais excêntricas nas duas direções ortogonaisa bCarga vertical no núcleo central se:
σ1 y σ26aex ≤ e
6bey ≤
bx yx e.FM =
6b.aW
2
x =ey
ex
b
3
F6
eFM = a.bW2
=a
σ4σ3 xy e.FM =6
Wy =
yx4á
MMF++=σ=σ yx
1i
MMF−−=σ=σ
yx4máx WWA
++σσyx
1min WWAσσ
Se a carga vertical aplicada estiver fora do núcleo central
Apenas parte da sapata está comprimida (tensões de tração)
Equações de equilíbrio (ações verticais e reações do solo)q ç q ( ç ç )Ábacos de MONTOYA et al. (1973) e PFEIL (1983)
Evitar tensões de tração no solo – JOPPERT (2007)
MÉTODOS DE SEGURANÇA
Mét d d T õ Ad i í iMétodo das Tensões Admissíveis
Tensão admissível Fator de segurança global
Determinação das dimensões em planta (base) da sapata
Exemplo de combinação de açõesventosob
sob
Q0,1Q0,1G0,1Q0,1G0,1
++
+
Método dos Estados Limites
Dimensionamento estrutural das sapatasDimensionamento estrutural das sapatas
Exemplo de combinação de ações ventosob Q84,0Q4,1G4,1 ++Exemplo de combinação de açõesventosob Q4,1Q98,0G4,1 ++
SAPATAS ISOLADASSAPATAS ISOLADAS
Determinação das dimensões em planta
Dimensionamento das armaduras longitudinais (flexão)
Determinação da altura da sapata
Dimensionamento das armaduras longitudinais (flexão)
Dimensionamento ao cisalhamento
D t lh t d dDetalhamento das armaduras
DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES EM PLANTA
a
x kN kxM kyMEsforços do pilar:
Parâmetros conhecidos
b
x
bpx
Encontrar a e b de tal forma que
Tensão admissível do solo: admσ
apEncontrar a e b de tal forma que
admmáx σ≤σ
Estimativa inicial como carga centrada
101≈αadm
k
AN.
σ≤α
=σadm
kN.Aσα
=10,1≈α
Peso próprio da sapata
???a = ???b =
Critério econômico: balanços iguais
( )2( )A
4ba
2ba
a2
pppp +−
+−
=aAb =
Considerando agora os momentos do pilar (carga excêntrica)
Aumentar valores de a e b de tal forma que:
kMMNα
Mky
Mkx
admy
ky
x
kxkmáx W
MWM
AN.
σ≤++α
=σMkx
a
b
b.aW2
x =a.bW
2
y =6
Wx 6y
DETERMINAÇÃO DA ALTURA DA SAPATA
Condicionantes q e definem a alt ra total hCondicionantes que definem a altura total h:
1) Rigidez da sapata( )
3aa
h p−>Sapata rígida:
( )3aa
h p−≤
3
Sapata flexível:
2) Ancoragem das armaduras do pilar
cLh ≥Ø cLh nec,b +≥
c = cobrimentoL hb,nec
c = cobrimento
φ = diâmetro das barras pilar
Lb,nec = comprimento de ancoragem necessário das barras do pilar
ibnec,s
bb LA
LL ≥α= ≥L ⎪⎨
⎧φ10
3,0 bl
min,bef,s
bnec,b LA
.L.L ≥α= ≥min,bL⎪⎩
⎨ φmm100
10
α = 1,0 (sem gancho) e 0,7 (com gancho)
ydfL φ
=Comprimento de ancoragem básico:
bdb f4
L =
ff
Comprimento de ancoragem básico:
ctd321bd f...f ηηη=Resistência de aderência:
( ) 3/2ktd f150f =
η = 1 0 (boa aderência)η1 = 2,25 p/ barras nervuradas CA 50
( )ckctd f.15,0f
η2 = 1,0 (boa aderência) η3 = 1,0 para φ < 32mm
ef,snec,s AA =Para Situação de boa aderência Aço CA 50
Em função do fck e do diâmetro φ
Concreto Sem gancho Com gancho
Tabela: comprimento de ancoragem (Lb,nec)
C15 53φ 37φ
C20 44φ 31φ
C25 38 26C25 38φ 26φ
C30 33φ 23φ
C35 30φ 21φC35 30φ 21φ
C40 28φ 19φ
C45 25φ 18φ
C50 24φ 17φ
3) Verificação do cisalhamento por força cortante
(no exemplo numérico)
Determinação da altura ho:
(no exemplo numérico)
pa
ç
Recomendação prática
hh
cm153hh0 ≥≈
h
a
o
Porém respeitar cobrimentos
Variação da seção Economia de material
(Seções junto ao pilar são mais solicitadas)
Para sapatas de pequena altura Pouca vantagem
DIMENSIONAMENTO DAS ARMADURAS LONGITUDINAISDireção y:Direção x: Direção y:
Lx
0,15a
Direção x:S1x
p
Ly
0,15bp
S1y
ba
La bL
a mínp b mínpSdaM M Sdb
a,máxp b,máxp
a,mínp b,mínp
( )p
ppxa a15,0
2aa
a15,0LL +−
=+=( )
pp
pyb b15,02bb
b15,0LL +−
=+=
b.p máx,solomáx,a σ=b.p mín,solomín,a σ= a.p máx,solomáx,b σ= a.p mín,solomín,b σ=
σ1 σ2My Esforços do pilar combinação do ELU analisada:
bMx
N xM yM
combinação do ELU analisada:
aσ4σ3
Na direção x // dimensão a: Na direção y // dimensão b:
y
ymáx,solo W
MAN.
+α
=σx
xmáx,solo W
MAN.
+α
=σy
ymínsolo W
MAN.
−α
=σ
x
xmínsolo W
MAN.
−α
=σy
mín,solo WA xmín,solo WA
Resolvendo a estrutura isostática em balanço
SdM Momento fletor no engaste Seção S1 // aSdaMSdbM
Momento fletor no engaste – Seção S1 // a
Momento fletor no engaste – Seção S1 // b
Cálculo simplificado das armaduras
M
yd
Sdasa f.d.8,0
MA =
Sdbb
MA =yd
sb f.d.8,0A
R it d í i l jRespeitar armaduras mínimas para lajesRespeitar critérios de detalhamento para lajes
DIMENSIONAMENTO AO CISALHAMENTO
Para sapatas rígidas:
Verificação da ruptura por compressão diagonalVerificação da ruptura por compressão diagonal
Verificação da dispensa de armadura transversal para f t tforça cortante