dimensionamento de fundacoes de acordo com o ec7 – conceitos fundamentais

Dimensionamento de fundações de acordo com o EC7 – Conceitos

fundamentais.

Fundações e Estruturas de Suporte

Eurocódigos estruturais

Regulamentação europeia para o projecto estrutural deobras de Engenharia Civil

Eurocódigo 1 – Bases de projecto e acções em estruturas

Eurocódigo 2 – Projecto de estruturas de betão

Eurocódigo 3 – Projecto de estruturas de aço

Eurocódigo 4 – Projecto de estruturas mistas aço-betãoEurocódigo 4 – Projecto de estruturas mistas aço-betão

Eurocódigo 5 – Projecto de estruturas de madeira

Eurocódigo 6 – Projecto de estruturas de alvenaria

Eurocódigo 7 – Projecto geotécnico

Eurocódigo 8 – Disposições para projecto sísmico

Eurocódigo 9 – Projecto de estruturas de alumínio

Eurocódigo 7 - Projecto Geotécnico

O EC 7 encontra-se dividido em 2 partes fundamentais:

Parte 1: Regras geraisSão definidos os princípios gerais e requisitos doprojeto, tais como:• Categoria geotécnica;• Os estados limites;• As metodologias de dimensionamento admissíveis;• A abordagem de cálculo;• Os valores característicos;• Os valores característicos;• Os coeficientes parciais de segurança;

Parte 2 e 3: Ground investigation and testing

São definidos os procedimentos e requisitosessenciais dos ensaios de campo e de laboratório


A. Viana da Fonseca


O EC7 – 1 constituí a base geral para os aspectos geotécnicos do projecto de edifícios e outrasobras de engenharia civil, abarcando os seguintes assuntos:

1 – Generalidades

2 – Bases do projecto geotécnico

3 – Dados geotécnicos – “ Caracterização geologico-geotécnica”

4 – Supervisão da construção, observação e manutenção4 – Supervisão da construção, observação e manutenção

5 – Aterros, rebaixamento freático e melhoramento ou reforço do terreno

6 – Fundações superficiais

7 – Fundações por estacas

8 – Ancoragens

9 – Estruturas de suporte

10 – Rotura hidráulica

11 – Estabilidade global

12 - Aterros


Pressupostos do EC7


Princípios e Regras de Aplicação – Definição e distinção


Requisitos de projecto

P Para cada situação de projecto geotécnica deve ser feita a verificação de quenenhum estado limite relevante (tanto ELU como ELS) é excedido.

Os estados limites podem ocorrer quer no terreno quer na estrutura quer aindaenvolvendo rotura conjuntamente da estrutura e do terreno.

Os estados limites deverão ser verificados recorrendo a uma das seguintesabordagens:

i) Utilização de cálculos (modelos analíticos, semi-empíricos ou numéricos);

ii) Adopção de medidas prescritivas;

iii) Utilização de modelos experimentais;

iv) Utilização do método observacional.


Os requisitos de projecto são estabelecidos em função da categoria geotécnicaatribuída à estrutura.


Categoria 1: Estruturas pequenas e relativamente simples, para as quais sejapossível assegurar os requisitos fundamentais apenas com base na experiência eem estudos de caracterização geotécnica de natureza qualitativa.

Exemplos:

Edificações simples com 1 ou 2 pisos

Muros de suporte de terras com desníveis até 2,0 m

Pequenas escavações para instalação de tubagens


Categoria 2: Tipos convencionais de estruturas, fundações e terreno que nãoenvolvam risco fora do comum.

Exemplos:

Fundações superficiais, fundações por estacas, ensoleiramentos gerais, muros econtenções de terras, escavações, ancoragens, pilares e encontros de pontes.

-O projecto destas estruturas deverá contemplar dados geotécnicos quantitativos.

- Podem ser usados procedimentos de rotina quer nos ensaios, tanto de campocomo de laboratório, bem como no dimensionamento e na construção.


Categoria 3: Soluções estruturais de complexidade que não se enquadre nasCategorias 1 e 2.


Dimensionamento geotécnico com base no cálculo

Valores de cálculo das acções

O valor de cálculo de uma acção (Fd) é obtido através de:

repFd FF γ=krep FF ψ=

Frep- valor representativo da acção;

Fk – valor característico da acção;

gF – coeficiente de segurança parcial das acções.


Valores de cálculo das propriedades do terreno

Introdução de fatores de conversão (por exemplodevido ao efeito da duração da ação, efeito dedevido ao efeito da duração da ação, efeito deescala, etc.)

Ter em linha de conta o comportamento claramentenão linear dos solos.

Ter em atenção o estado limite em causa naavaliação do valor característico das propriedades doterreno

A. Viana da Fonseca



O valor de cálculo dos parâmetros resistentes do terreno é dado por:

Mk /XXd γ= Xk - valor característico da propriedade;

gM – coeficiente de segurança parcial da propriedade.

O valor característico deverá ser selecionado como uma estimativa cautelosa do parâmetro

condicionante da ocorrência do estado limite em análise.condicionante da ocorrência do estado limite em análise.



Dependência do valor característico do estado limite em causa e das propriedades da

estrutura.

Deverá considerar-se o mesmo valor característico da propriedade resistente para o estadolimite último de capacidade de carga das fundações do edifício e para o estado limiteúltimo de deslizamento global?

Não. Deverá ser feita uma distinção entre mecanismos de rotura locais e globais!



Dependência do valor característico do estado limite em causa e das propriedades da

estrutura.

Se a estrutura tem reduzida capacidade dedistribuição de esforços, então o valorcaracterístico deverá ser definido comouma estimativa cautelosa do valor maisbaixo das propriedades do solo, poisbaixo das propriedades do solo, poispoderá haver lugar a roturas locais.

Por outro lado, no caso de uma estrutura com elevada capacidade de redistribuição deesforços, o volume de terreno interessado numa hipotética rotura é elevado, e como tal ovalor característico poderá ser estimado como uma abordagem cautelosa do valor médiodas propriedades do terreno.


Valores de cálculo dos dados geométricos

nomaad =

a/aa nomd ∆−+=


Estados limites últimos


Estados limites últimos – EQU

O mecanismo de rotura não é condicionado pela capacidade resistente dosmateriais estruturais e/ou do terreno.

Rocha


Estados limites últimos – UPL e HYD

O estado limite UPL corresponde a perda de equilíbrio da estrutura/terrenodevido a levantamento global originado por pressão da água.

O estado limite último HYD estáassociado aos fenómenos depercolação, tais como levantamentohidráulico, erosão interna, etc.hidráulico, erosão interna, etc.


Estados limites últimos – STR/GEO

São estados limite mais comuns a considerar no projecto geotécnico.

O mecanismo de rotura é condicionado pela capacidade resistente dos materiaisestruturais e/ou do terreno.

Estado limite último – STR


Estados limites últimos – STR/GEO

São estados limite mais comuns a considerar no projecto geotécnico.

O mecanismo de rotura é condicionado pela capacidade resistente dos materiaisestruturais e/ou do terreno.

Estado limite último – GEO

O ELU é condicionado, essencialmente, pela capacidade resistente do terreno.O ELU é condicionado, essencialmente, pela capacidade resistente do terreno.


Estados limites últimos STR/GEO – Verificação de Segurança

A verificação de segurança aos estados limites últimos STR/GEO deverá serefectuada através da verificação da seguinte inequação:

Ed- Efeito de cálculo das ações;

Rd – Capacidade resistente de cálculo;

Por sua vez, o efeito das ações pode ser avaliado afetando as ações ou o seuPor sua vez, o efeito das ações pode ser avaliado afetando as ações ou o seuefeito pelos coeficientes parciais de segurança:


Estados limites últimos STR/GEO – Verificação de Segurança

O modo como são aplicadas as expressões que conduzem aos valores dos efeitosdas acções e das capacidades resistentes é determinado pela abordagem decálculo adoptada de acordo com o preconizado no EC7.


Estados limites últimos STR/GEO – Abordagem de cálculo

O EC7 preconiza 3 abordagens de cálculo distintas para a avaliação da segurançaem relação aos ELU STR e GEO.

Em Portugal é seguida aabordagem de cálculo 1.

A abordagem de cálculo 1 éconstituída por 2combinações distintas,sendo efetuada a distinçãoentre o cálculo de estacassolicitadas axialmente eancoragens das restantesobras geotécnicas.


Estados limites últimos STR/GEO – Abordagem de cálculo 1

011 ,R =


Estados limites últimos STR/GEO – Coeficientes parciais das acções

Estados limites últimos STR/GEO – Coeficientes parciais das propriedades do terreno


Estados limites últimos STR/GEO – Abordagem de cálculo 1 – combinação 1

011 ,M =

011 ,R =


Estados limites últimos STR/GEO – Abordagem de cálculo 1 – combinação 2

011 ,R =

Acções permanentes:

01,F =γ


Estados limites de utilização

A combinação de acções deveser efectuada adequadamenteface ao estado limite deutilização em causa.

Os coeficientes parciais sãotodos unitários.

No projecto de fundaçõesdevem ser estabelecidosvalores limite para movimentosem geral e para movimentosdiferenciais.

Eurocódigo 7 - Projecto GeotécnicoO papel da Caracterização Geotécnica no Projecto de Obras de Engenharia Civil

Um estudo de caracterizaçãogeotécnica adequado permiteuma economia considerável.



A fase de estudos preliminaresconsta de um reconhecimentolocal de superfície, por vezes comalgumas operações de prospecçãotais como poços pouco profundos.

A visita ao local é normalmenteA visita ao local é normalmenteprecedida por estudos degabinete, nomeadamente dascartas geológicas e topográficasdo local.

No caso de obras em ambiente urbano é também comum recorrer a relatórios decaracterização geotécnica de locais próximos ao local em causa.


Necessidade de elaboração deum plano de prospeção esondagens.

Dependência das características da estrutura:

Ex. Existência de caves? Nº de pisos? É umaestrutura muito sensível a assentamentos? Háinfrastruturas na proximidade de escavações?


O EC7 refere ainda alguns aspetos de natureza geológica que devem ser tidos emconsideração nos estudos de caracterização geotécnica:

i) O perfil do terreno;

ii) A existência de cavidades;

iii) A degradação de rochas, solos ou aterros;

iv) Falhas diaclases ou outras descontinuidades;

v) Fenómenos de fluência do maciço;

vi) Existência de materiais expansíveis ou colapsíveis;vi) Existência de materiais expansíveis ou colapsíveis;

Os estudos devem abranger pelo menos as formações que se considerem relevantespara a obra.

A malha de pontos de prospeção e ensaio deve ser definida de acordo com ainformação da geologia local, das condições do terreno, da dimensão em planta dazona afetada, bem como do tipo de estrutura e respetiva categoria geotécnica.


Categoria Geotécnica 2

A. Viana da Fonseca



Obras de grande dimensão em planta:

i) Os pontos de prospecção deverão ser dispostos em malha com distâncias entre 20m a 40 m.;

ii) Em terrenos uniformes os furos de sondagem poderão ser parcialmentesubstituídos por ensaios de penetração ou sondagens geofísicas.



A. Viana da Fonseca



Sapatas isoladas ou contínuas:

Profundidade de sondagem de 2 a 4 vezes a largura da sapata.

Ensoleiramentos gerais:

Profundidade das sondagens superior à largura da fundação.

Fundações por estacas:

Profundidade das sondagens abaixo da ponta das estacas – 5B

Grupos de estacas:

Profundidade das sondagens abaixo da ponta das estacas – superior à largura dogrupo



Ensaios in situ mais usuais:

dimensionamento de fundacoes de acordo com o ec7 – conceitos fundamentais

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