LÍVIA CAPANEMA CRUVINEL MARTINS
PROVA DE CARGA EM SAPATA ISOLADA “
IN SITU
” DE CONCRETO
ARMADO EM SINOP-MT
Sinop - MT
LÍVIA CAPANEMA CRUVINEL MARTINS
PROVA DE CARGA EM SAPATA ISOLADA “
IN SITU
” DE CONCRETO
ARMADO EM SINOP-MT
Projeto de Pesquisa apresentado à
Banca Examinadora do Curso de
Engenharia Civil – UNEMAT, Campus
Universitário de Sinop-MT, como
pré-requisito para obtenção do título de
Bacharel em Engenharia Civil.
Prof.ª Orientadora: Dr.-Ing. Érika
Borges Leão.
Sinop - MT
LISTA DE TABELAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Montagem do ensaio da prova de carga. ... 15
Figura 2. Resultado da prova de carga. ... 15
Figura 3. Resultado da prova de carga na placa não aplicada a fundação. ... 16
Figura 4. Correlação entre placas de diferentes tamanhos no solo. ... 16
Figura 5.
Campus
Universitário da UNEMAT Sinop e Edifício Porto Seguro. ... 18
Figura 6.
Campus
Universitário da UNEMAT Sinop. ... 18
Figura 7. Chassi de caminhão. ... 19
Figura 8. Macaco hidráulico. ... 19
Figura 9. Esquema do ensaio de prova de carga realizado em Sinop. ... 20
Figura 10. Perfil geotécnico de Sinop com base em SPT. ... 21
Figura 11. Modelo de extensômetro. ... 22
Figura 12. Resultados do Cypecad. (a) Vista superior das armaduras tridimensional,
(b) Perspectiva das armaduras, (c) Sapata tridimensional. ... 24
Figura 13. Detalhamento da sapata armada. ... 24
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação (1)...16
Equação (2)...20
Equação (3)...20
Equação (4)...22
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Prova de carga em sapata isolada “in situ” de concreto armado: em Sinop -MT;
2. Tema: 30103010 – Fundações e escavações;
3. Delimitação do Tema: Fundações;
4. Proponente: Lívia Capanema Cruvinel Martins;
5. Orientadora: Dr.-Ing. Érika Borges Leão.
6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT, Universidade do Estado de Mato Grosso;
7. Público Alvo: Acadêmicos e profissionais da área;
8. Localização: UNEMAT; Avenida dos Ingás, n° 3001, Centro, CEP: 78550-000, Sinop-MT, Tel: 66 3511 2128.
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ... 7
2
PROBLEMATIZAÇÃO... 8
3
JUSTIFICATIVA ... 9
4
OBJETIVOS ... 10
4.1OBJETIVO GERAL: ... 10
4.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10
5
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11
5.1SOLO E ALGUMAS PROPRIEDADES RELACIONADAS ÀS PATOLOGIAS DAS EDIFICAÇÕES. ... 11
5.2FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. ... 11
5.3INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO. ... 13
5.4ENSAIO DE PROVA DE CARGA EM SAPATA ISOLADA DE CONCRETO ARMADO. ... 14
5.5CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES RASAS. ... 14
6
METODOLOGIA ... 18
6.1LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA DAS ÁREAS DO ENSAIO E SPT. ... 18
6.2EQUIPAMENTOS. ... 19
6.3SAPATA: EXECUÇÃO E DIMENSIONAMENTO ... 23
6.4CALIBRAÇÃO DO CONJUNTO MACACO HIDRÁULICO E BOMBA. ... 26
6.5RESULTADOS ESPERADOS PARA O ENSAIO DE PROVA DE CARGA. ... 26
6.6RECURSOS MATERIAIS. ... 27
7
CRONOGRAMA ... 28
REFERÊNCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 29
1 INTRODUÇÃO
Sinop, município do norte do estado do Mato Grosso conta com uma economia afortunada, o que contribui para o desenvolvimento de todos os segmentos e principalmente o crescimento da construção civil.
Na hora de edificar é necessário conhecer o tipo de solo onde a edificação será inserida e ter noções de como o solo se comporta inclusive nos diferentes períodos do ano em períodos chuvosos e de estiagem.
Em edificações de pequeno porte não são realizados ensaios de sondagem do solo, devido ao seu alto custo financeiro em relação aos outros componentes da obra, tendo em vista que a fundação é executada por grande parte dos colaboradores e profissionais da construção civil de acordo com o conhecimento empírico ao longo dos anos.
O ensaio de prova de carga é consagrado e difundido no mundo inteiro por trazer dados fundamentais para projetos em fundações. A presente pesquisa desenvolverá um protótipo real em sapata isolada de concreto armado, e tem como foco obter resultados em relação à capacidade de carga, e mensurar quanto o elemento estrutural pode suportar até o recalque, e analisar o recalque no solo provocado pela carga aplicada em relação ao tempo.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
A fundação é a parte mais onerosa de uma edificação, podendo seu custo variar de 3% a 7% do custo total do empreendimento, porém os erros de projetos e vícios executivos podem comprometer a estrutura. A escolha correta da fundação deve-se a geotecnia local, aliadas a melhor solução técnica e econômica. (JOPPERTJÚNIOR, 2007, p. 93)
Uma fundação bem executada garante bom desempenho e segurança durante a vida útil da edificação, porém em Sinop não há dados precisos quanto aos valores a respeito do limite de carga e recalque que as fundações sofrem devido às cargas aplicadas.
De acordo com ABNT (1996): “são considerados métodos empíricos aqueles pelos quais se obtém a tensão admissível com base da descrição do terreno (classificação e determinação da compacidade ou consistência por meio de investigações de campo e/ou laboratoriais.”
3 JUSTIFICATIVA
A realização de investigações geotécnicas e geológicas é de grande importância na hora de definir qual o tipo de fundação é a mais adequada a cada edificação. Se tal fato não for possível devido aos custos econômicos, o profissional deve recorrer a documentos ou mapas que esclareçam a respeito das características do solo da região. (YAZIGI, 2006, p.171-172).
Existem obras que quando executadas as fundações no município de Sinop-MT constatam que o lençol freático localiza-se em nível elevado. Dados de SPT (Standard Penetration Test) realizados em diversos locais na cidade indicam um NSPT inferior ou próximo a cinco
nas camadas superficiais do solo (BRAGA, 2011, p. 19). Para valores dessa ordem o NSPT
não é recomendado para o dimensionamento de fundações (HACHICH, 1998, p.122). Além disso, é comum a ocorrência de recalques em construções em Sinop-MT (CONCIANI, 2006, p. 15).
Os resultados deste projeto de pesquisa vão trazer mais dados e especificações relacionados com o solo de Sinop-MT, a partir de analogias entre recalque e carga obtidos em prova de carga estática. Sabendo-se das particularidades dos solos é possível prevenir ou diagnosticar as patologias das construções. O projeto de pesquisa visa à publicação das informações e resultados dispostos para os acadêmicos e empresas interessadas.
4 OBJETIVOS
4.1 Objetivo Geral:
O objetivo do ensaio de prova de carga é simular um carregamento a uma sapata convencional e determinar a capacidade que o solo de Sinop-MT tem de receber carga referente à fundação e quantificar sua resistência e deslocamento vertical de acordo com a ABNT (1984).
4.2 Objetivos Específicos
:Os objetivos específicos desta pesquisa são os seguintes:
• Determinar a curva de tensão x deformação do solo de Sinop-MT;
• Estimar a capacidade de carga do solo;
• Comparar resultados de capacidade de carga em solo com ensaio de prova de carga sobre a placa.
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 Solo e algumas propriedades relacionadas às patologias das
edificações
A abordagem sobre as características geotécnicas até então conhecidas sobre o objeto de estudo, o solo de Sinop-MT, é bastante importante para posteriores avaliações e análises dos dados a serem coletados nesta pesquisa. Portanto, seguem algumas considerações e definições sobre o assunto.
O solo é abundante em toda crosta terrestre, resultado da decomposição de rochas provenientes da ação dos diversos agentes químicos, físicos e biológicos. Podem ser identificadas pela sua textura, composição, granulometria, plasticidade, consistência ou compacidade. Também considerados como arenosos, argilosos, siltosos, entre outros. (YAZIGI, 2006, p.46).
A caracterização dos solos no município de Sinop se faz de grande relevância, pois “é possível prever o comportamento do solo para melhor detectar problemas e solucioná-los.” (HACHICH et al, 1998, p. 56).
A caracterização do solo de Sinop a nível comparativo de ensaios passados é que o solo de Sinop é arenoso:
“O solo da região de Sinop é formado por uma camada de argila siltosa mole ou silte argiloso até a profundidade aproximada de 13 metros, posteriormente em algumas regiões da cidade encontra-se uma camada de cascalho com aproximadamente 1 metro, seguida de uma camada de silte arenoso ou areia siltosa até o limite prospectado, em torno de 30 metros”. (PINTO, 2012, p. 49).
As características de compressibilidade e resistência ao cisalhamento do solo, tensão admissível e recalque podem ser determinados por meio de estudos que a Mecânica dos Solos traz, considerando todas as características do terreno. (DUARTE, 2006, p. 24).
Os tópicos citados mostram que os dados existentes sobre a caracterização do solo de Sinop são insuficientes para a caracterização do solo quanto a sua resistência física e mecânica.
5.2 Fundações superficiais
“A fundação é um elemento de transição entre a estrutura e o solo, seu comportamento esta intimamente ligada ao que acontece com o solo quando submetido a carregamento através dos elementos estruturais das fundações.” (MILITITSKY et al, 2008, p.12).
O elemento construtivo de fundação superficial comumente mais utilizado é a sapata, empregada em seqüência ou isoladas nas edificações para fins de função estrutural. A ABNT (1996) define como:
“Elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Pode possuir espessura constante ou variável, sendo sua base em planta normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.” (ABNT-NBR 6122, 1996, p. 2).
As fundações precisam obedecer a critérios quando projetadas e atender a requisitos de acordo com a qualidade dos solos, por isso antes de projetar é necessário conhecer o tipo de solo, capacidade de carga que o mesmo resiste, e prever possíveis patologias como a mais comum delas, o recalque.
Quando aplicadas forças no solo através das sapatas isoladas, no caso apoiadas diretamente no solo, devem ser verificados os recalques que estarão submetidos às estruturas. Os recalques podem ser estimados como elásticos (recalques imediatos) ou por adensamento (recalques lentos e secundários). (JOPPERTJÚNIOR, 2007, p. 97-98).
Uma edificação pode sofrer problemas com a ausência de investigação no solo, como tensões de contato excessivo (podem causar recalques inadmissíveis ou ruptura), provocar recalques diferenciais, grandes deformações, e deslocamentos nas fundações. (MILITITSKY et al, 2008, p. 28).
O controle de recalque é realizado quando há duvidas referentes ao comportamento de uma fundação, que resulta em um procedimento de medição com equipamento de precisão topográfico, onde as medições são feitas a partir de um marco de referência, assim sendo é possível analisar a evolução dos recalques com o tempo ou estágios de carregamentos diariamente. São coletados dados e confeccionados gráficos do tempo versus recalque. A providência a ser tomada para que o recalque deixe de ocorrer são reforços estruturais nas edificações. (MILITITSKY et al, 2008, p. 183-185).
A compressibilidade do solo é uma das principais causas do recalque, pois diminui o volume do solo sob ação de cargas aplicadas em função do tempo. (CAPUTO, 1988, p. 78).
Portanto os recalques podem comprometer a segurança da estrutura como conseqüência máxima, até a ruptura das estruturas, caso contrário pode causar fissuras à edificação.
Para cada tipo de fissuras ou trincas há uma solução, é importante saber a causa proveniente e monitorá-las. São classificadas de desprezíveis a muito severas, podendo ser simplesmente ignoradas ou requerer reconstrução das partes afetadas, fazer escoras no caso de janelas quebradas, portanto há perigo de instabilidade. (MILITITSKY et al, 2008, p. 187).
5.3 Investigação do subsolo
“Na grande maioria dos casos, a avaliação e o estudo das características do subsolo do terreno sobre o qual será executada a edificação se resume em sondagens de simples reconhecimento (sondagem à percussão), mas dependendo do porte da obra ou se as informações obtidas não forem satisfatórias, outros tipos de pesquisas serão executados (por exemplo, poços exploratórios, ensaio de penetração contínua, ensaio de palheta). (MELHADO et al, 2005, p. 1).
A ABNT (2001) descreve o ensaio se SPT:
a) Lista de componentes da aparelhagem-padrão;
b) Descrição sumaria dos elementos do aparelho;
c) Procedimento;
- Locação do furo e quantidade;
- Processo de perfuração;
- Amostragem e SPT;
- Critérios de paralisação;
- Observação do nível do lençol freático;
- Identificação das amostras e elaboração do perfil geológico-geotécnico da sondagem;
d) Resultados do ensaio;
- Relatório de campo e definitivos.
A partir da quantidade de furos no terreno analisado, é possível determinar características do solo em relação a capacidade de carga, definir as espessuras das camadas de perfis geotécnicos e identificar o nível do lençol freático. (MELHADO et al, 2005, p. 1).
Uma das vantagens do ensaio é proporcionar aos interessados um banco de dados extenso, formado por solos de diferentes tipologias e definir correlações entre os diversos parâmetros geotécnicos, desde que seja padronizado para garantir a qualidade dos resultados e no geral tem o custo relativamente baixo pela simplicidade do aparelho. (PINTO, 2012, p. 25-26).
A desvantagem do aparelho esta na classificação do solo e na determinação do nível d’água, pois quando alcançam às camadas de interesse o aparelho volta a superfície com solo saturado aderido as paredes das hastes, o que dificulta análise do material. (PINTO, 2012, p. 62).
5.4 Ensaio de prova de carga em sapata isolada de concreto
armado
O ensaio de prova de carga estático é um dos mais importantes na engenharia civil, pois simula o que ocorre no solo-fundação. A primeira aplicação no Brasil foi em 1928, quando realizado estudos dos solos do Edifício Martinelli, em São Paulo (HACHICH et al, 1998, p. 726, apud POLLA et al, 1988).
Segundo Yazigi, (2006, p. 172), o ensaio de prova de carga tem como objetivo determinar as características de deformação ou resistência do solo, por meio da aplicação de cargas verticais sujeitas à compressão, destinadas a reproduzir condições reais de como a fundação funciona.
A evolução do ensaio de prova de carga é essencial para cada vez mais torná-lo eficiente, preciso, rápido e econômico em sua forma representativa, baseados na instalação metodologia, equipamentos, operação e execução quanto à apresentação de rupturas e recalques do solo. (HACHICH et al, 1998, p.726).
A ABNT (1996, p.15), trata o ensaio de prova de carga sobre placa como: “Ensaio realizado de acordo com a ABNT 1984, cujos resultados devem ser interpretados de modo a considerar a relação modelo-protótipo (efeito de escala), bem como as camadas influenciadas de solo.”
No presente estudo o protótipo não será uma placa, mas sim uma simulação mais próxima ao real, uma sapata isolada de concreto armado. Sendo assim, algumas abordagens sobre fundações rasas e capacidade de cargas estão dispostos a seguir.
5.5 Capacidade de carga de fundações rasas
Algumas dificuldades sobre a utilização da prova de carga em sapatas está disposta a seguir:
“Para estimar a tensão admissível de uma fundação em sapatas, provas de carga em placa são pouco usadas, ainda que se apresentem como alternativa importante para o estudo de compressibilidade de areias, argilas fissuradas e, principalmente, de solos residuais. As maiores dificuldades práticas no seu emprego residem no tempo necessário para a sua execução e na dificuldade de acesso à camada de interesse, [...].” (TSUHA, 2003, p. 11, apud GODOY & TEIXEIRA, 1996).
Figu
Os carregamentos são div carga como descrito na AB sua estrutura, sendo como Os recalques serão monito realizado um novo carrega possível gerar um gráfico 2009, p. 47-48). A Figura 2 gráfico com essa finalidade
As distribuições de tensões terreno de uma área bem d se somar com as anteriore interior do subsolo é possív
Para níveis de comparaçã necessário que os bulbos d características de resistênc geotécnico com base em existirem camadas comp carregamento solicitado at ensaio da prova de carga demonstra a Figura 3. (ALO
igura 1. Montagem do ensaio da prova de carga. Fonte: Duarte (2006).
divididos em estágios, portando serão suces ABNT (1996). Quando o solo é comprimido mo objetivo do ensaio causar recalques no so
itorados e medidos onde a estabilização do r gamento. Coletando dados do início e términ o de tensão versus recalque, ligados por um a 2 mostra de forma esquemática a disposiçã de e a curva formada.
Figura 2. Resultado da prova de carga. Fonte: Alonso (2009).
ões demonstram que ao se aplicar uma carga delimitada, a certa profundidade, a projeção ores devido ao peso próprio da estrutura. Uni sível delimitar os bulbos de tensão. (PINTO, 20
ção entre o ensaio de prova de carga em p s de tensão englobem a mesma porção de so ncia e deformabilidade, portanto se faz necess m ensaios SPT para início dos estágios d mpressíveis mais profundas a placa não
através do bulbo de tensões, em relação à ga não será válido, pois não engloba todas
LONSO, 2009, p. 52-53).
essivos, aumentando a do, tende a desarranjar solo abaixo da sapata. o recalque anterior será
ino de cada estágio, é uma curva. (ALONSO, ição dos dados em um
rga na superfície de um o da carga aplicada vai nindo-se os pontos no 2006, p. 151-152).
Figura 3. Caso em que o resultado da prova de carga na placa não se aplica a fundação. Fonte: Alonso, (2009).
A correção do bulbo de tensões pode ser feita por meio de uma equação: (ALONSO, 2009, p. 54).
Bf= n.Bp Equação (1)
Sendo:
Bf = bulbo de tensões da fundação;
n = n.z, z é a profundidade do bulbo de tensão da placa, e n é a proporção de quando o bulbo da fundação é maior;
Bp = bulbo de tensões da placa;
rf= cota onde a fundação esta localizada;
rp= cota onde a placa esta localizada.
Como mostra Figura 4:
Figura 4. Correlação entre placas de diferentes tamanhos no solo. Fonte: Alonso (2009).
De acordo com a ABNT (1996) é possível determinar a pressão admissível do solo através dos seguintes métodos descritos:
a) Métodos teóricos: estão relacionados às características de compressibilidade e
resistência ao cisalhamento do solo através de teoria desenvolvida pela Mecânica
dos Solos;
b) Provas de carga sobre a placa: ensaio realizado de acordo com a ABNT (1984),
cujos resultados são uma relação entre a placa e fundação e as características que o
solo sofre ao ser influenciadas com os elementos do ensaio;
c) Métodos semi-empírico: são parâmetros estimados de acordo com propriedades dos
materiais, baseados em teorias da Mecânica dos Solos. Quando utilizados devem-se
apresentar justificativa indicando origem das correlações;
d) Métodos empíricos: são resultados obtidos pela descrição do terreno, e
6 METODOLOGIA
A pesquisa conta com um vasto referencial bibliográfico de autores consagrados no assunto e o ensaio esta integralmente de acordo com as normas vigentes:
• NBR 6489/1984 – Prova de carga direta sobre terreno de fundação.
• NBR 6122/1996 – Projeto e execução de fundações.
6.1 Localização das áreas do ensaio e SPT
Dados de SPT são analisados para determinar a tensão admissível do solo de Sinop mais próximos ao local de ensaio. Os resultados de SPT, que estão disponíveis no ANEXO A, foram medidos aproximadamente 250m do local onde será realizado o ensaio proposto. As perfurações ocorrerão onde se localiza atualmente o Edifício Porto Seguro, localização geográfica 11°51’03.40” S / 55°30’43.81” O, no período 2014/1, como mostrado na Figura 5 a seguir:
Figura 5. Campus Universitário da UNEMAT Sinop e Edifício Porto Seguro.
Fonte: Google Earth (2013).
O ensaio de prova de carga sobre a sapata será realizado, a partir da obtenção dos materiais utilizados no experimento no Campus da UNEMAT/Sinop, com localização geográfica 11°51’03.40” S / 55°30’53.10”O, no período de 2014/1.
Figura 6. Campus Universitário da UNEMAT Sinop.
O ensaio de prova de carga em sapata terá metodologia a ser desenvolvida de acordo com a ABNT (1984), onde cada etapa é descrita.
6.2 Equipamentos
Feita a calibração dos equipamentos, ajustes necessários à execução, como soldas, a montagem de todos os elementos as etapas do ensaio são integralmente baseadas na ABNT (1984).
Um chassi de caminhão de aproximadamente 500kg será posicionado em cima de uma estrutura escavada em uma abertura feita no solo com dimensões 2,30m x 1,40m x 2,30m, simulando uma situação de uma sapata trabalhando com o solo, em uma cota real. O chassi (Figura 7) será fixado por grampos que serão apoiados em pequenas fundações na lateral da abertura para permanecerem travados.
Figura 7. Chassi de caminhão. Fonte: Alvorada, 2013.
O chassi terá sua base apoiada em um macaco hidráulico cilíndrico (Figura 8) com capacidade de 30T.f, munido de um manômetro com capacidade 10T.f, porém a capacidade de ambos os equipamentos não será toda explorada.
Abaixo do macaco hidráulico esta um sistema de sapata armada unidos pelo pilar, conforme esquema ilustrado na Figura 9.
Figura 9. Esquema do ensaio de prova de carga realizado em Sinop. Fonte: Autoria própria.
O terreno será ser aplainado e não terá cargas externas aplicadas. As forças devem ser aplicadas verticalmente no centro no pilar de modo a não produzir choques ou trepidações, por isso à importância do macaco hidráulico munido de um manômetro reagindo contra a carga de reação. (ABNT, 1984, p. 1).
A tensão admissível do solo será determinada a partir de resultados de quatro perfurações no solo em resultados de SPT dispostos do ANEXO A (seqüencialmente), do Edifício Porto Seguro. No caso de fundações rasas os valores levados em consideração são apenas os três primeiros valores do numero de golpes do ensaio, a equação é dada por:
Nmédio (SPT 1)= = 2,33 Equação (2)
Nmédio (SPT 2)= = 2,0
Nmédio (SPT 3)= = 2,0
Nmédio (SPT 4)= = 2,0
Fazendo a média desses valores, temos que Nmédio é igual a 2,08, e colocando-o na
Equação (3) para obtenção do valor da tensão admissível média.
σadm= é = , = 41,6kN/m² Equação (3)
20% da taxa admissível qu carga inicial aplicada será d
Com o ensaio de SPT do lençol freático de 2,90m. At mole, até os 12,45m uma presença de pedregulhos, media, e dessa cota à 30 pouco compacta. O ensa determinação das camada cota final foi em 30m de pro
Figura
Duarte (2012, p. 1) afirma: com valores de resistência fundações superficiais para
Desta forma, o ensaio aqui fundação rasa, no caso sap
Duarte, (2006, p. 24) afirm variável e a carga é aplicad Neste caso as deformaçõe marca a pressão aplicada p
Cada carregamento corresp de como o ensaio será exec
que o solo suporta em cada estágio do carre á de 41,6kN/m².
o Edifício Porto Seguro ficaram estabelecidos Até a profundidade de 4,45m caracterizou-se
a argila arenosa branca mole. Em 17,45m um s, já na cota de 21,45m houve a presença d 30m, a presença de um solo constituinte de nsaio de investigação do subsolo foi tom das de solo, onde a cada cota tem seu tipo profundidade. Como ilustrado na Figura 10.
ra 10. Perfil geotécnico de Sinop com base em SPT Fonte: Autoria própria.
a: “Solos com camadas que apresentam baixa cia em torno de três golpes (Nspt< 3), tornam
ra obras de pequeno e médio porte.”
ui proposto tem fidelidade com protótipos reais apata.
irma que o ensaio de deformação constante é cada através de um equipamento tipo macaco ções são controladas por meio da leitura de a pelo pistão do macaco.”
esponderá a um recalque. A Tabela 1 seguinte xecutado:
rregamento.” Portanto a
dos valores de nível do se um solo argilo siltoso uma argila siltosa com a de uma argila siltosa e areia siltosa amarela mado como base na o especifico de solo, a
PT.
ixa capacidade de carga m se inviável o uso de
ais devido à escolha da
e é: “o carregamento é aco hidráulico e bomba. de um manômetro que
Tabela 1. Esquema de ensaio prova em sapata
Carga inicial dos estágios de carregamentos
(kN/m²)
Carga aplicada (kN) Tempo (min.) Leituras nos extensômetros Recalque (mm)
41,6 56,16 1, 2, 4, 8, 15... Dados coletados
83,2 112,32 1, 2, 4, 8, 15... Dados coletados
124,8 168,48 1, 2, 4, 8, 15... Dados coletados
166,4 224,64 1, 2, 4, 8, 15... Dados coletados
208,0 280,8 1, 2, 4, 8, 15... Dados coletados
Fonte: Autoria própria.
Através de sucessivos carregamentos temporários a ABNT (1984) estabelece leituras imediatas, onde os intervalos de tempo serão dobrados (1, 2, 4, 8, 15 minutos, etc.), ou seja, serão feitos leituras nos três extensômetros (com precisão de 10-3 mm e curso de 10 mm)
ligados a base da sapata, e “observados a estabilização dos recalques com tolerância 5% do recalque total entre as leituras, até que haja um recalque total de 25 mm ou até atingir o dobro da taxa admitida pelo solo”. O ensaio determinará quanto o solo resiste até que haja a ruptura, bem como o recalque correspondente. Os extensômetros não podem ter influência dos movimentos realizados pela sapata. A carga máxima deverá ser mantida por pelo menos até 12 horas. (ABNT, 1984). A Figura 11 mostra um modelo de extensômetro:
Figura 11. Modelo de extensômetro. Fonte: Petrodidatica, 2013.
De acordo com Duarte, (2006, p. 76), “a pressão inicial aplicada deve ser aproximadamente 20% da provável taxa de admissão do solo”. Após receber os carregamentos os três extensômetros monitorarão o deslocamento vertical na sapata. Ainda de acordo com Duarte, após o período de carregamento de 30 minutos o critério de estabilização, ou seja a parada de cada estagio de carregamento, determinado pela seguinte equação, sugerido pela ABNT (1984):
Sendo:
Ln =leitura final do estágio para um tempo “t”;
Ln= leitura anterior para um tempo t/L;
L0 = leitura inicial do estágio (ou leitura final do estágio anterior).”
O descarregamento deverá ser feito em estágios sucessivos, não superiores a 25% da carga total, lendo-se os recalques de maneira idêntica à do carregamento e mantendo-se cada estágio até a estabilização dos recalques, dentro da pressão admitida. (ABNT 1984, p. 2).
6.3 Sapata: execução e dimensionamento
Para o dimensionamento da sapata fez-se uso do software Cypecad, versão 2012. Os dados foram lançados seguindo a seqüência imposta pelo programa.
Definiram-se elementos de fundação com vínculo interno. As combinações fundamentais foram 1,00kPa, as combinações acidentais de 1,00kPa e foi considerada a ação dos ventos e sismos.
O concreto utilizado foi o C20, (Fck=20 MPa), para pisos, fundações e pilares). O aço das barras será: CA-50 e CA-60.
As normas utilizadas para o software dimensionar a sapata foram:
- NBR 6118/2003 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento.
- NBR 14762/2010 - Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio.
- NBR 8800/2008 - Projeto de Estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios.
Adotou-se um pilar com dimensões de 35cm x 35cm e optou-se pela sapata quadrada.
(a) (b)
(c)
Figura 12. Resultados do Cypecad. (a) Vista superior das armaduras tridimensional, (b) Perspectiva das armaduras, (c) Sapata tridimensional.
Fonte: Autoria própria.
O dimensionamento segue referência em dados de SP dos cálculos foram 41,6kN/
Como a sapata isolada tran der 1,32m², obtém uma ca com capacidade de até 30k
A sapata terá dimensões d com Ø=12,5cm e dobras d 1,20m ligados ao macaco h
“A re defin ating perc mistu
Segundo a ABNT, (2010), o porém para evitar que def utilizar 20MPa. Adotou-se o região. As sapatas serão co não haver seqüência entre apenas uma sapata, unido
Serão realizados ensaios d qualidade do concreto.
Conforme esclarece Hachic essencialmente em fazer c projeto”.
O controle da qualidade d materiais utilizados, control instalação do elemento e observação do comportame
Figura 14. Detalhamento do pilar. Fonte: Autoria própria.
gue de acordo com base na resistência do SPT realizados na cidade, onde os valores esta
N/m² (baixa capacidade de carga dos solos en
ransmite ao solo uma tensão de até 41,6kN/m carga concentrada 62kN. Adotou-se então u 0kN.
de 1,15m x 1,15m x 30m, e a armadura segu s de 30cm. Ligados por um pilar com dimen o hidráulico e o chassi de caminhão.
relação entre o cimento e a areia, na composiçã finida pelo traço, a partir de uma relação água/cim ingimento de uma resistência mecânica pr rcentagem de água/materiais secos que determi istura, ou seja, o aspecto objetivo da trabalhabilidad
), o Fck para concreto de fundação deve ser d deformações no concreto influenciasse no re e o traço do concreto da sapata é 3:3:1 utilizad concretadas com uma fôrma de madeira, que tre os elementos estruturais, pois o ensaio d
o ao pilar.
s de compressão em corpos de prova e feito
hich, (1998, p. 262): “o controle de execução r com que as sapatas sejam apoiadas sobre
durante a execução da sapata está diretam trole de capacidade de carga entre o solo e a estrutural no caso de concretagem in loco mento da fundação através do controle de re
o solo de Sinop, com stabelecidos para início encontrados na região).
/m² e a área adotada é um macaco hidráulico
egue com quatro barras ensões 0,35m x 0,35m
ição da argamassa, será imento necessária para o preestabelecida, e de minara a consistência da dade.”. (RECENA, 2011).
r de 15MPa no mínimo, resultado optou-se por ado por profissionais da ue será descartada por de prova ocorrerá em
ito slump para atestar a
ão de sapatas consiste bre o solo previsto em
de qualidade for cumprido é possível conhecer o grau de confiabilidade dos serviços executados, garantindo a qualidade. (ALONSO, 2009, p.6-7).
6.4 Calibração do conjunto macaco hidráulico e bomba
Para que as reações ocorram de maneira precisa e correta os equipamentos devem estar calibrados de modo que o ensaio seja realizado sem falhas e indução de resultados.
A calibração é feita através de uma correlação das leituras do manômetro da bomba de pressão com uma tabela de calibração do conjunto macaco hidráulico-bomba, realizado na Universidade, e desenvolvido um gráfico de tensão versus carga. Após gerado o gráfico resultará em uma curva de calibração, onde uma equação será definida. (DUARTE, 2006, p. 75).
6.5 Resultados esperados para o ensaio de prova de carga
Serão apresentados resultados como ABNT (1984) sugere:“• Dia e hora do início e fim da prova;
• Situação do local da prova no terreno e cota da superfície carregada em relação a um nível de referencia bem determinado;
• Corte do poço de prova com indicação de dimensões e natureza do terreno até pelo menos uma vez e meia a menor dimensão da placa abaixo da superfície de carga;
• Referência aos dispositivos de carga e de medida;
• Ocorrências excepcionais durante a carga. Por exemplo: perturbação nos dispositivos de carga e de medida, modificações na superfície do terreno adjacente à prova, etc.”
De acordo com os dados obtidos pelo preenchimento da Tabela 2 são gerados gráficos como traçado de curvas deslocamento versus carga, período versus recalque. Isso determinará quanta carga o solo suporta até o rompimento parcial próximo a sapata trazendo resultados satisfatórios para o PP até que chegue ao final do ensaio.
A partir dos resultados encontrados em campo com o ensaio de prova de carga em sapata será comparados com um ensaio similar realizado no mesmo período com parte dos materiais, porém algumas estruturas serão modificadas, o ensaio de prova de carga em placa circular.
Alguns parâmetros serão utilizados para comparação. A relação dos bulbos de tensões, onde os esforços da placa circular são majorados, a fim de encontrar uma constante de proporcionalidade, conforme Equação (1).
Para mensurar o recalque será utilizada a equação da capacidade de carga do solo em placas retangulares flexíveis: (HACHICH, 1998, p. 131).
S = .I Equação (5)
Sendo:
S=Recalque imediato ou elástico;
q=Tensão aplicada;
B=Lado menor da sapata;
I=Fator de influência, de acordo com Hachich, (1988, p. 131), I=0,84;
E=Módulo de elasticidade do solo;
Os resultados obtidos serão também comparados com resultados de cravação do DPL, utilizado por Pinto, 2012.
6.6 Recursos materiais
Segue na Tabela 2 a lista de equipamentos e materiais necessários para a realização de uma prova de carga do solo de Sinop, segundo a NBR 6489 (ABNT 1984):
Tabela 3. Equipamentos, materiais e serviço
Equipamentos
Função Custo
01 Conjunto hidráulico (cilíndrico hidráulico+manômetro+bomba) para 30T.f
Carregar carga à sapata
R$ 2.220,00
03 extensômetros com precisão de 10-3mm e curso de 10mm.
Mensurar recalque
R$ 600,00
Material
Chassi próprio como Utilizar peso carga
R$ 4.000,00
Grampos Ancorar o chassi a lateral da escavação
R$ 54,00
Sapata (concreto,ferragem e forma) estrutural real Elemento R$ 100,00
Equipamento
Escavação Com dimensões 2,30 x 2,30 x 1,40m
R$ 80,00
Concretagem da sapata estrutural real Elemento R$ 50,00
Munk Carregar chassi até o local do ensaio
R$ 235,00
Mão-de-obra Executar serviços R$ 120,00
CUSTO TOTAL R$ 7.439,00
7 CRONOGRAMA
Tabela 4. Cronograma organizacional
ATIVIDADE
PERÍODO
SET/ 2013
OUT/ 2013
NOV/ 2013
MAR/ 2014
ABR/ 2014
MAI/ 2014
JUN/ 2014 Levantamento referencial
bibliográfico Análise de execução do
ensaio
Redação do projeto de pesquisa Montagem do ensaio
Tabulação dos dados obtidos
Defesa dos resultados do ensaio
REFERÊNCIAL BIBLIOGRÁFICO
ALONSO, URBANO R., Previsão e controle das fundações. 4ª edição, Editora Edgard Blücher LTDA, São Paulo-SP, 1991.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6489: Projeto de carga direta sobre terreno de fundações. Rio de Janeiro-RJ, 1984.
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FIGURA 8: Macaco hidráulico. Disponível em:< http://www.nowak.com.br/ loja/main.asp?li nk=detalhe_produto&cod=111>. Acesso em 23 de novembro de 2013.
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ANEXOS
Anexo A: SPT em solo localizado no Ed. Porto Seguro em Sinop-MT.
