fundacoes sapatas egon

32
Aluno: Egon Vettorazzi I Professor: José Mario Doleys I Disciplina: Fundações DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Upload: egonvettorazzi

Post on 28-Jun-2015

686 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: Fundacoes Sapatas Egon

Aluno: Egon Vettorazzi I Professor: José Mario Doleys I Disciplina: Fundações

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIACENTRO DE TECNOLOGIA - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Page 2: Fundacoes Sapatas Egon

• As sapatas são elementos tridimensionais e têm a finalidade de transferir para o terreno as ações de pilares ou paredes.

• A área da base das sapatas é projetada em função da tensão de compressão admissível do solo – determinada através de investigação geotécnica (sondagens).

•As sapatas não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente à tração (BRITO, 1987).

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 3: Fundacoes Sapatas Egon

Figura: Fotos de execução de sapatas de formato cônico retangular. Fonte: Fundacta

As sapatas podem ter vários formatos, porém o mais comum é o cônico retangular, em virtude do menor consumo de concreto.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 4: Fundacoes Sapatas Egon

Figura: Sapatas cônicas de diferentes formatos geométricos.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 5: Fundacoes Sapatas Egon

Alguns aspectos geotécnicos para o projeto de sapatas

= Investigações Geotécnicas

= Escolha do tipo de fundação

a. Relativos à superestruturab. Características e propriedades mecânicas do soloc. Posição e característica do nível d’águad. Aspectos técnicos dos tipos de fundaçõese. Edificações na vizinhançaf. Custog. Limitações dos tipos de fundações existentes no mercado

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 6: Fundacoes Sapatas Egon

Se o terreno é formado por uma espessa camada superficial, suficientemente compacta ou consistente, a sapata é o primeiro tipo de fundação a ser considerada.

O emprego de sapatas só é viável técnica e economicamente quando a área de fundação for entre 50% a 70% da área disponível - ALONSO (1983).

De maneira geral, as sapatas não devem ser usadas nos seguintes casos:

• aterro não compactado; • argila mole; • areia fofa e muito fofa; • solos colapsíveis; • existência de água onde o rebaixamento do lençol freático

não se justifica economicamente.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 7: Fundacoes Sapatas Egon

2. CLASSIFICAÇÃO DAS SAPATAS2.1 Quanto à rigidez= flexíveis= rígidas

2.2 Quanto à posição= isoladas= corridas= associadas ou combinadas= com vigas de equilíbrio

2.3 Quanto à solicitação= sob carga centrada= sob carga excêntrica

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 8: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à rigidez

= Sapatas flexíveis:

Se = sapata flexível

= Sapatas rígidas:

Se = sapata rígida

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 9: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à posição= Sapatas isoladas

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 10: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à posição= Sapatas corrida

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 11: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à posição= Sapatas associadas ou combinadas

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 12: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à posição= Sapatas com vigas de equilíbrio

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 13: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à solicitação= Sapatas de carga centrada

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 14: Fundacoes Sapatas Egon

Quanto à solicitação= Sapatas de carga excêntrica

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 15: Fundacoes Sapatas Egon

Figura: Núcleo central em sapatas de base retangular. Para forças verticais aplicadas dentro do núcleo central:

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Page 16: Fundacoes Sapatas Egon

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO

Figura: Sapata sob carga excêntrica nas duas direções.

Page 17: Fundacoes Sapatas Egon

3. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS

3.1 Determinação das dimensões em planta

3.2 Determinação da altura da sapata

3.3 Dimensionamento das armaduras longitudinais

3.4 Dimensionamento ao cisalhamento (sapatas rígidas)

3.4.2 Dispensa de armaduras transversais para força cortante

3.6 Verificação das tensões de aderência

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 18: Fundacoes Sapatas Egon

3. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS

3.1 Determinação das dimensões em planta

onde Nk é a força normal nominal do pilar;σsolo,adm é a tensão admissível do solo;α é um coeficiente que leva em conta o peso próprio da sapata. 1,05 nas sapatas flexíveis e 1,10 nas sapatas rígidas.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 19: Fundacoes Sapatas Egon

3. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS

As dimensões a e b

As dimensões a e b necessárias serão maiores que as calculadas pelas duas últimas equações, pois ainda existem as parcelas de tensões decorrentes dos momentos fletores. Assim, devem ser escolhidas dimensões a e b de tal modo que a tensão máxima (calculada com as expressões da flexão composta) não ultrapasse a tensão admissível do solo.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 20: Fundacoes Sapatas Egon

3. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS

3.2 Determinação da altura da sapata

São três os condicionantes que definem a altura da sapata:

1)Rigidez da sapata:

2)Comprimento de ancoragem necessário às barras longitudinais do pilar

3)Verificação do cisalhamento por força cortante

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 21: Fundacoes Sapatas Egon

1)Rigidez da sapata:

Para sapatas flexíveis:

Para sapatas rígidas:

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 22: Fundacoes Sapatas Egon

2) Comprimento de ancoragem necessário às barras longitudinais do pilar:

É necessário que a sapata tenha altura suficiente para que as forças nas armaduras do pilar sejam transferidas ao concreto da fundação (ancoragem), incluindo um cobrimento mínimo para a proteção das armaduras:

onde lb é o comprimento de ancoragem das barras do pilar e c é o cobrimento

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 23: Fundacoes Sapatas Egon

Tabela: Comprimento de ancoragem em função dodiâmetro – NBR 6118:2003

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 24: Fundacoes Sapatas Egon

3) Verificação do cisalhamento por força cortante.

Muitas vezes a altura adotada para a sapata baseada nos condicionantes 1 e 2 não é suficiente para se dispensar a armadura transversal. Dessa forma, em muitos casos, convém iniciar o dimensionamento estrutural com a verificação da dispensa de armadura transversal para força cortante, antes do cálculo das armaduras longitudinais para momento fletor.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 25: Fundacoes Sapatas Egon

3.3 Dimensionamento das armaduras longitudinais

Para calcular as armaduras longitudinais da sapata, define-se, em cada direção ortogonal, uma seção de referência S1 entre as faces do pilar

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 26: Fundacoes Sapatas Egon

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 27: Fundacoes Sapatas Egon

As armaduras longitudinais da sapata podem ser calculadas utilizando-se as tabelas clássicas da flexão simples ou ainda por expressões simplificadas, conforme a seguir:

onde d é a altura útil na direção analisada.

Os valores calculados devem ser ainda comparados com os valores de armadura mínima recomendados para as lajes, conforme o item 19.3.3.2 da NBR 6118:2003. Pode-se admitir, para todos esses casos, uma taxa de armadura mínima igual a 0,15% (em relação a área bruta).As barras longitudinais não devem ter diâmetros superiores 1/8 da espessura da laje (sapata). O espaçamento máximo entre elas não deve ser superior a 20cm nem 2h, prevalecendo o menores desses dois valores.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 28: Fundacoes Sapatas Egon

3.4 Dimensionamento ao cisalhamento (sapatas rígidas)

Verificação da ruptura por compressão diagonal

A tensão solicitante τSd é calculada por:

onde FSd é a reação vertical de cálculo (aplicada pelo solo à sapata); u é o perímetro do contorno C, igual ao perímetro da seção do pilar; d é a altura útil média.

A tensão resistente τRd2 é calculada por:

αv é um adimensional determinado por:

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 29: Fundacoes Sapatas Egon

Dispensa de armaduras transversais para força cortante

As sapatas são dimensionadas de tal modo que os esforços cortantes sejam resistidos apenas pelo concreto, dispensando a armadura transversal. Usualmente, a verificação da força cortante é feita numa seção de referência S2,

d é a altura útil média da sapata (junto à face do pilar);dS2 é a altura útil média da sapata na seção S2 na direção analisada; bS2 é a largura da seção S2 na direção analisada; L2 é o vão do balanço onde atuam as cargas distribuídas associada às pressões do solo sobre a sapata.

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 30: Fundacoes Sapatas Egon

Para dispensar a armadura transversal, a força cortante solicitante de cálculo:VSd na seção S2 não deve superar uma determinada força resistente ao cisalhamento VRd1, conforme definido no item 19.4 da NBR 6118:2003:

onde

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 31: Fundacoes Sapatas Egon

Verificação das tensões de aderência

Nas sapatas rígidas, pode-se obter a tensão de aderência solicitante com base no método das bielas, a partir da seguinte expressão:

onde Nd é a força normal de cálculo do pilar

A tensão de aderência solicitante não deve ultrapassar a resistência de aderência de cálculo fbd, prescrita pela NBR 6118:2003:

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO

Page 32: Fundacoes Sapatas Egon

Exemplo de detalhamento de sapata

Dimensões gerais: Armaduras da sapata:

DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS

1. INTRODUÇÃO 4. DETALHAMENTO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSIONAMENTO