quinta-feira, 27 de dezembro de 2012

Metodologia de Execução da Prova de Carga.

A execução de uma prova de carga é regulamentada pela NBR-6489 Prova de Carga Direta Sobre Terreno de Fundação. Uma placa dc aço rígida de 80 cm de diâmetro é carregada em estágios por um macaco hidráulico reagindo contra uma cargueira. Um estágio de carga somente é aplicado após terem praticamente cessado os recalques do estágio anterior. As cargas sào aplicadas até a ruptura do solo e, caso isto nào aconteça, até que sc atinja o dobro da tensào admissível presumida para o solo, ou um recalque julgado
excessivo.

Os resultados de uma prova de carga são apresentados na forma de um gráfico Tensão x Recalque juntamente com outros dados relativos à montagem da prova, sua localização em planta e elevação, resaltados dc sondagem próximos etc. A Figura 7.17 exemplifica a apresentação dos resultados de uma
prova de carga executada sobre uma camada de atgila, típica dos espigòes da cidade de Sào Paulo.

Na prova dc carga padrão, apenas uma placa de 80 cm de diâmetro é empregada. No entanto, no
estudo da relação modelo-protótipo, quando os resultados da prova de carga terão que ser extrapolados para placas maiores (sapatas), poderá ser conveniente empregar-se placas de tamanhodiferentes, por exemplo 30.60 c 80 cm de diâmetro,  ou mesmo uma sapata de concreto armado (vejase, por exemplo, Nápoles Neto 195i, Barata 1966,  Garga e Quinn 1974, Cudmani ct.al. 1994).

Outra modificação no procedimento padrão seria o de medir o deslocamento do solo cm um ou mais
pontos dentro do bulbo de tensões da placa, a fim de estimar um módulo de deformabilidade do solo.

Um exemplo desse procedimento é encontrado em  Vai e Osório (1987) e Mello c Cepollina (1976).

Fig. 7.17 • Prova d2 carga sobre placa

sexta-feira, 21 de dezembro de 2012

Métodos para Estimativa de Tensões Admissíveis.

De acordo com a NBR 6122/94 - Projeto e Execução de Fundações, a tensão admissível pode ser estimada segundo métodos teóricos, semiempíricos, provas dc carga sobre placa e empíricos.

a - Métodos Teóricos
Consistem na aplicação de uma fórmula de capacidade de carga para estimativa da tensào de ruptura do solo de apoio, a,, à qual se aplicaria um coeficiente de segurança. F, para obtenção da  tensào admissível:


F seria variável de acordo com o problema, mas em geral nào inferior a 3.

A seguir, com base na tensão σa estimada, se procederia a uma análise de recalques para saber se esse critério estaria satisfeito ou nào. Caso negativo, o processo seria reiniciado para outros valores de σa .

Além da imprecisão inerente às fórmulas de capacidade de carga, a aplicação dessa metodologia esbarra  em dificuldades de ordem prática na avaliação da resistência ao cisalhamento dos solas envolvidos, bastando citar como exemplos os casos de sapatas apoiadas em areias ou solos residuais submersos ou não.

b - Métodos Semi-Empiricos
Seriam aqueles em que as propriedades dos solos seriam estimadas com base em correlações, para em seguida serem aplicadas fórmulas teóricas, adaptadas ou não.

A estimativa dc parâmetros (resistência e compressibilidade) seria feita com base na resistência à penetração medida em sondagem, N (SPT), ou na resistência de ponta do ensaio de penetração estática de cone, qc.

No caso de fundações diretas, torna-se preferível estimar σa diretamente de N ou de qc, sem necessidade cie intercalarse uma correlação entre esses índices e as propriedades dos solos. É fácil verificar-se que o engenheiro, especialista ou não, entende melhor o significado de uma argila de N = 15, do que uma argila de resistência nào drenada cu = 0,15 MPa, estimada admitindose cu = 0,01 N (MPa).

c - Prova de Carga Sobre Placa
A prova de carga sobre placa se constitui na realidade cm ensaio em modelo reduzido de uma sapata. Ela nasceu antes das conccituaçõcs da

Mecânica dos Solos, aplicada empiricamente na tentativa de obtenção de informações sobre o com-
portamento tensào-deformaçào dc um determinado solo de fundação.

É oportuno que se saliente desde já que , por sua pequena dimensão, apenas o solo situado imediatamente abaixo da placa é solicitado durante uma prova de carga. No caso ilustrado na Figura 7.16, por exemplo, uma prova dc carga superficial nos daria informações sobre a camada de areia de apoio das sapatas, nada dizendo sobre o comportamento do edifício que aplicará tensões que alcançarão a camada compressivel profunda.

Fig. 7.16 - Fundação direta com camada compressivel profunda

segunda-feira, 17 de dezembro de 2012

Critérios de Segurança à Ruptura e de Recalques Admissíveis.

A tensão admissível σ a será sempre fixacia levando-se em conta dois critérios que norteiam um projeto de fundação, o de segurança à ruptura e o de recalques admissíveis.

O critério de segurança à ruptura visa proteger  a fundação de uma ruptura catastrófica, sendo normalmente satisfeito mediante a aplicação de um coeficiente de segurança adequado à tensão  que causa a ruptura do solo. at . Já o critério dc recalques admissíveis implicará a  adoção dc uma tensão tal, que conduza a fundação  a recalques que a superestrutura possa suporta:. É o  critério que governa a maioria dos problemas práticos, sendo também o mais difícil de ser avaliado,  em virtude da dificuldade na estimativa dos recalques  a que estará sujeita a fundação projetada.

Neste parágrafo, a referência a recalques estará  sempre dirigida àqueles provenientes da deformação do próprio solo dc apoio das sapatas. A estimativa destes recalques e daqueles provenientes de camadas compressíveis profundas (Figüra 7.16)  será discutida com maior detalhe no parágrafo 7.6.

No parágrafo 7.7 serão apresentadas recomendações a serem levadas cm consideração na fixação dos
recalques admissíveis, os quais serão função, dentre  outros fatores, do tipo e função da superestrutura.

Fig. 7.16 - Fundação direta com camada compressivel  profunda

quinta-feira, 13 de dezembro de 2012

Rotina de Solução de um Problema Típico de Fundação de um Edifício.

O caminhamento a seguir na solução dc um problema de fundação de um edifício serve para ilustrar procedimentos aplicáveis também a outros tipos de estrutura.

Partindo-se dos resultados de sondagens dc percussão, em muitos casos a opção por fundação por sapatas é claramente definida:

• aplicável: solos densos (SPT > 15) serão acessíveis após escavação para implantação da obra.
• nào aplicável: solos fracos (SPT < 6) se esten-
dem além das cotas de escavação.

As dúvidas surgem nos casos intermediários (maioria), em que o solo nào é nitidamente bom ou ruim, ou quando abaixo da camada de apoio prevista ocorrem solos mais fracos. Esses casos exigem uma investigação adicional.

Uma investigação complementar deve sempre que possível começar por um poço exploratório, a ser criteriosamente inspecionado pelo engenheiro. Vantagens do poco:

• é rápido (poceiros existem em qualquer cidade) e de baixo custo;
• verifica a profundidade do nível d'água. principal condicionante na escolha do tipo de fundação, freqüentemente indicado errado nas sondagens;
• permite inspeção dos tipos de solo, nem sempre classificados corretamente na inspeção táctil-visual, base da classificação apresentada nas sondagens (argila silto-arenosa, silte argilo-arenoso, areia
aigilo-siltosa e outras combinações que nào definem o tipo dc solo para o engenheiro).
• permite aferir "firmeza" dos solos, usando 'penetrômetro" manual (barra de aço de 0 12,5
mm);
• permite coleta de amostra indeformada em bloco. para ensaio de laboratório (solos coesivos);
• permite avaliar a viabilidade da execução de um bloco tronco-cônico (tubulào a céu aberto curto), mais econômico e de mais fácil execução que uma sapata.

Juntamente com o poço exploratório, podese também executar algumas sondagens com SPT a cada 0.5 m, que define melhor as transições entre camadas, oferecendo também maior número de dados para eventual emprego de correlações com outras propriedades dos solos. Essas sondagens poderão também investigar níveis d'água empoleirados e artesianismos, mediante uso correto do tubo de
revestimento do furo dc sondagem.

O expediente seguinte é o ensaio de penetração estática de conc. CPT. Vantagens:

• rapidez: resultados saem na hora, seja com equipamento manual ou automatizado montado em caminhão:
• investiga bem as areias acima ou abaixo do nível d'água
• define bem as transições;
• ao lado de sondagens, ajuda a conferir seus resultados
• ótimo para avaliar variabilidade horizontal, executando-se ensaios próximos;
• quase única opção rápida para emprego em solos residuais.

Fnsaios de laboratório ocupam um espaço pequeno na rotina do engenheiro de fundações. Em geral sào limitados a solos coesivos, facilmente amostráveis por meio dc blocos retirados de poços ou valas. A dificuldade aumenta, mas ainda será contornávcl, quando as amostras tiverem que ser obtidas através de furos de sondagens, retirando-se então amostras de 2" a 4" de diâmetro. Praticamente nào se aplicam a solos nào coesivos e a solos res.duais estniturados, onde os traumas de amostragem acabam levando ao corte de corpos-de-prova das partes mais coesivas tia amostra, pouco representativas do bloco e menos ainda do maciço tenoso.

Provas de carga cm placa sào pouco usadas, ainda que se apresentem como uma alternativa importante para estudo da compressibilidadc de areias, argilas fissurndas e, principalmente, de solos residuais. As maiores dificuldades práticas ao seu emprego residem no tempo necessário para sua execução e na dificuldade dc acesso à camada de interesse, numa época em que os edifícios rotineiramente têm dois subsolos de garagem (apoio de sapatas a 7-8 m de profundidade, freqüentemente abaixo do nível dágua.).

Ensaios "in situ" mais modernos como o pressiômetro Menard, o dilatômetro Marchetti e outros ainda nào estão incorporados à prática tle fundações brasileira.

segunda-feira, 10 de dezembro de 2012

PROJETAR UMA FUNDAÇAO: MÉTODOS PARA A ESTIMATIVA DE TENSÕES ADMISSÍVEIS

Introdução

Neste parágrafo, serão apresentados os principais métodos de que dispõe o engenheire para resolver
o problema de projetar uma fundação por sapatas.

Será interessante, no entanto, que inicialmente seja apresentada uma síntese da realidade do dia-a- dia do engenheiro, o qual é chamado a apresentar soluções para problemas de fundação, quase sempre sem dispor do tempo necessário para um  estudo completo do problema. Este estudo seria iniciado pela programação da investigação do subsolo, sua execuçã o e eventual complementaçâo, interpretação de seus resultados, seguida das conclusões, que deveriam incluir um projeto de fundação e uma estimativa de grandeza dos recalques esperados. A realidade é diferente, sendo o engenheiro muitas vezes levado a tomar decisões cm cima de parcos resultados de sondagens de percussão (SPT ), muitas vezes executadas por firmas desconhecidas e até mesmo de idoneidade duvidosa.

A experiência relatada refere-se principalmente ao projeto de fundações de estruturas correntes, edifícios de apartamentos e escritórios de até 15-20 andares, constniídos na Grande Sào Paulo e principais cidades do Estado de Sào Paulo, envolvendo solos de origem sedimentar e solos residuais provenientes de decomposição de rochas metamórficas, em geral gnaisses, resultando em solos siltosos com características variáveis vertical e horizontalmente (As publicações da ABMS e ABEF sobre os solos da cidade e do Estado de Sào Paulo apresentam dados minuciosos sobre as características geológico geotécnicas dos principais solos envolvidos).

quinta-feira, 6 de dezembro de 2012

Fundações Diretas Sujeitas a Cargas Acidentais.

Nos parágrafos anteriores discutiu-se o dimensionamento de fundações diretas, sem nenhuma referência à natureza do carregamento.


Fig. 7.1 2 • Sapata sujeita a dupla excentricidade


Fig. 7.13 - Sapata carregada excentricamente (caso de
grande excentricidade)

Em inúmeros casos de interesse prático, além da carga morta e de sobrecargas efetivas, atuam também esforços acidentais de pequena duração


Fig. 7.14 - Cálculo d c tensõe s no caso de sapatas com dupla excentricidade (apud Teng 1969 )
 
 
Fig. 7.1 5 - Sapata circular carrcgada excentricamente (apud Teng 1969 )

e/ou pequena probabilidade de ocorrência simultânea. Nesses casos, a tensão admissível costuma ser majorada quando da veriftcaçào das tensões decorrentes da somatória das cargas acidentais. A NBR 6122/94, parágrafo 5.5.3 estipula a este propósito: "Quando forem levados em consideração todas as combinações possíveis entre os diversos tipos de carregamento previstos pelas normas es-
truturais, inclusive ação do vento, pode-se, na combinação mais desfavorável, majorar 30% os valo-
res admissíveis das tensões no terreno, e das cargas admissíveis em estacas e tubulõcs. Entretanto, esses valores admissíveis não podem ser ultrapassados quando consideradas as cargas permanentes e acidentais". 

Exemplos de casos dc sapatas sujeitas a cargas acidentais:

• painéis publicitários de grande altura e pequeno peso próprio
• caixas-d'água altas e esbeltas, chaminés
• galpões industriais em estrutura metálica com fechamentos leves (pequeno peso próprio, grande efeito dc vento)
• idem com pontes rolantes a gerarem mais momentos acidentais na fundação.
• pontes rodoferroviárias (esforços longitudinais e transversais de vento, frenagem, temperatura. multidão etc. ;

Cabe aqui também uma menção a estruturas muito particulares em que a carga viva supera a carga mona, exigindo um cuidado extremo no estudo de suas fundações. Como exemplo dessas estruturas podese citar as tanques dc armazenamento de combustíveis e os silos.
 
No caso dos tanques, o peso próprio é desprezível diante da carga útil, a qual pode ser totalmente aplicada em questão dc horas. O primeiro enchimento é na realidade uma prova dc carga, sendo normalmente feito controladamente com observação dos recalques resultantes. Face à  grande área carregada, as tensões aplicadas ao solo alcançam grandes profundidades, podendo causar
recalques decimétricos.
 
Da mesma forma nos silos, além de a carga poder ser aplicada rapidamente, existe também o problema de carregamentos diferenciados nas várias células que podem compor o silo. Burland et al. (1977) descrevem o caso de uma bateria de silos que sofreu danos estruturais severos, apesar de os recalques medidos estarem na faixa de valores normalmente aceitáveis em outros tipos de estrutura. 

segunda-feira, 3 de dezembro de 2012

Sapatas Sujeitas a Carga Vertical e Momento.

Em muitos casos práticos, além tia carga vertical, atua também um momento na fundação. Esse momento pode ser causado por cargas aplicadas excentricamente ao eixo da sapata, por efeito de pórtico em estruturas hiperestáticas, por cargas horizontais aplicadas à estrutura (empuxo de terra em muros de arrimo, vento, frenagem etc).

Na Figura 7.11, ilustra-se o caso de uma sapata carregada excentricamente com uma carga Q. Nesse caso, as tensões aplicadas ao solo nào sento uniformes, variando ao longo tia base da sapata.

No caso de a carga Q estar dentro do núcleo central da base, as tensões serão obtidas considerandose a superposição dos efeitos tle uma carga centrada mais um momento, conforme ilustrado na Fig. 7.11. A tensào máxima deverá ser inferior à tensão admissível adotada para o solo.

No caso tle dupla excentricidade, com a carga ainda dentro do núcleo central da sapata, o momento
resultante será decomposto em relação aos dois eixos da sapata e seus efeitos somados (Fig.7.12).

Quando a carga excêntrica estiver fora do núcleo central, apenas parte da sapata estará compri-
mida, nào se admitindo que exista resistência a tração no contato sapata-solo (Figura 7.13). A área da
sapata que é efetivamente comprimida pode ser obtida fazendo-se σmax = σa e verificandose o equilíbrio de forças na vertical (Fig. 7.13).

O caso de dupla grande excentricidade pode ser resolvido superpondo-se os efeitos dos dois momentos, conforme caso anterior.

O ábaco da Figura 7.14 facilita a solução de problemas de sapatas retangulares carregadas excentricamente.

Na Figura 7.15 apresenta-se uma tabela que facilita o cálculo de sapatas circulares carregadas excentricamente.

Fig. 7.1 1 - Sapata carregada excentricamente 


Fig. 7.1 2 • Sapata sujeita a dupla excentricidade 


Fig. 7.13 - Sapata carregada excentricamente (caso de grande excentricidade)


Fig. 7.14 - Cálculo d c tensõe s no caso de sapatas com dupla excentricidade (apud Teng 1969 )


Fig. 7.1 5 - Sapata circular carrcgada excentricamente  (apud Teng 1969 )

Postagem em destaque

Problemas Relativos à Concepção Sistema Estrutural

O colapso de uma estrutura dúctil, quando solicitada por um sismo, dá-se não pela capacidade resistente das secções aos esforços actuantes, ...

Entradas populares