DECivil
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
GESTEC
FUNDAÇÕES
DIRECTAS CORRENTES
Autor: Eng.º Abílio Lopes e Prof. Jorge de Brito
Coordenação: Prof. F. A. Branco, Prof. Jorge de Brito,
Prof. Pedro Vaz Paulo e Prof. João Pedro Correia
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ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO
DECivil
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
GESTEC
1.1. Fundações
1.2. Interacção terreno - fundação - estrutura
1.3. Exigências funcionais
2. TIPOS E FUNÇÕES
2.1 Classificação
2.2. Fundações directas - superficiais
3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
3.2. Prospecção geotécnica
4. REFERÊNCIAS
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
DECivil
GESTEC
1. INTRODUÇÃO
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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1. INTRODUÇÃO
1.1. Fundações
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
GESTEC
Conjunto de elementos estruturais das construções, cuja finalidade
é a de transmitir as cargas da superstrutura ao terreno.
Dependendo das cargas da construção e do tipo de solo em que se
apoiam, as fundações podem ser (i) superficiais ou directas,
(ii) semi-profundas ou (iii) profundas.
Superficiais / directas - sapatas
Profundas - estacas
FUNDAÇ
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1. INTRODUÇÃO
1.1. Fundações
OBJECTIVO DAS FUNDAÇÕES
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Licenciatura
em Engenharia
Civil
Mestrado Integrado
em Engenharia
Civil
Processos
Tecnologia de
da Construção
Construção de Edifícios
GESTEC
• Assegurar a ligação entre qualquer estrutura e o terreno;
• transferir as cargas das estruturas, para o terreno;
• elementos fundamentais na estabilidade das estruturas.
As fundações podem ser definidas como elementos estruturais de
transição entre a estrutura de uma construção e o terreno sobre o
qual ela se apoia, a fim de transmitir com segurança as
solicitações oriundas da construção.
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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1. INTRODUÇÃO
1.2. Interacção terreno - fundação - estrutura
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ACÇÕES
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VENTO
SISMOS
ESTRUTURA
FUNDAÇÃO
TERRENO
FUNDAÇ
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1. INTRODUÇÃO
1.3. Exigências funcionais
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Segurança e fiabilidade
Durabilidade
Utilidade funcional
Economia
Profundidade adequada
Segurança em relação à rotura
Assentamentos aceitáveis
FUNDAÇ
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GESTEC
2. TIPOS E FUNÇÕES
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.1. Classificação
TIPOS DE CLASSIFICAÇÕES:
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• Profundidade de transmissão de cargas - superficiais e profundas
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Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
• Método construtivo - métodos correntes e especiais
• Material de construção - betão, alvenaria, madeira, metálicas
Quanto à transmissão de cargas:
Sapata isolada
Fundação directa
(i) superficiais ou directas D < 4B
D
(ii) semi-profundas 4B < D < 10B
(iii) profundas ou indirectas D > 10B
B - menor dimensão em planta
D - profundidade do plano
de fundação
L - comprimento da sapata
B
L
Terreno de fundação
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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A situação mais simples de fundação directa ou superficial, é o caso
de uma sapata isolada, com um pilar:
B - menor dimensão em planta
D - profundidade do plano de fundação
L - comprimento da sapata
Sapata isolada
D
B
L
Terreno de fundação
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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GESTEC
As solicitações (cargas) são transmitidas
ao terreno exclusivamente pela face
inferior do elemento de fundação e a
pequenas profundidades.
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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Tipos de fundações directas:
• a) sapatas isoladas;
• b) sapatas contínuas;
• c) sapatas agrupadas por vigas de fundação;
• d) grelhas de fundação;
• e) ensoleiramentos gerais (com capitéis, nervurados ou não).
Sapata contínua
Sapatas agrupadas por vigas de fundação
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
a) SAPATAS ISOLADAS
Sapata isolada
centrada
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GESTEC
D
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Terreno de fundação
B
L
Sapata isolada
excêntrica em duas direcções
Sapata isolada
excêntrica numa direcção
D
D
B
L
B
L
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
DECivil
GESTEC
Sapata isolada
centrada
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D
Terreno de fundação
B
L
ADEQUAÇÃO DO TIPO DE TERRENO AO TIPO DE FUNDAÇÃO
• terreno com características constantes;
• níveis de carregamento, pequenos a médios;
• superstrutura sem exigências especiais, relativas a
assentamentos diferenciais;
• cargas concentradas e afastadas.
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
b) SAPATAS CONTÍNUAS / CORRIDAS
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Sapata contínua
D
Terreno de fundação
L
B
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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- proximidade de várias sapatas isoladas num determinado alinhamento;
- sapata em que L >> B (na prática, L > 10B);
- cargas distribuídas por elementos de painel.
• fundação de uma parede / núcleo;
• fundação de um muro de suporte;
• terrenos não uniformes;
• níveis elevados de carregamento;
• pouca capacidade resistente do terreno.
Terreno
D
B
L
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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c) SAPATAS AGRUPADAS POR VIGAS DE FUNDAÇÃO
• terreno não uniformes;
• níveis de carregamento médios / elevados;
• superstrutura com exigências especiais, relativas a assentamentos
diferenciais;
• junto a sapatas excêntricas ou a muros de suporte, cujas sapatas
não estão auto-equilibradas;
• em regiões sísmicas.
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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Sapata contínua
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
d) GRELHAS DE FUNDAÇÃO
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Correspondem a vigas de fundação a ligar a base dos pilares,
prescindindo-se de sapatas sob os mesmos.
Podem constituir uma boa opção (p.e. relativamente a sapatas
agrupadas por vigas ou aos ensoleiramentos gerais), quando as
cargas transmitidas pelos pilares são pequenas, o nível freático é
baixo e se verifica uma (ou mais) das seguintes situações:
• variabilidade das características
do terreno de fundação;
• sensibilidade da superstrutura a
assentamentos diferenciais;
• sismicidade da região;
• existência de sapatas
excêntricas ou de muros de
suporte cujas sapatas não
estejam auto-equilibradas.
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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e) ENSOLEIRAMENTO GERAL
Correspondem a lajes de planta extensa (em geral, ocupam a área de
implantação do edifício) e espessura relativamente pequena.
• carregamentos muito elevados na totalidade ou em parte significativa
da fundação;
• terreno com características mecânicas elevadas apenas a grande
profundidade;
• terreno superficial fraco, mas susceptível de receber cargas;
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
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• rigidez da laje - uniformização de tensões transmitidas ao terreno.
• superstrutura sensível a assentamentos diferenciais;
• solução por sapatas isoladas ocupa mais de 50% da implantação;
• nível freático próximo ou acima do piso térreo.
Distribuição de pressões em profundidade:
Sapatas isoladas
Ensoleiramento geral
Pressões
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
TIPOS DE ENSOLEIRAMENTO GERAL
Espessura constante
Laje aligeirada com vazios
Espessura variável
Laje vigada (nervurada)
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
SAPATA ISOLADA
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SAPATA CORRIDA
ENSOLEIRAMENTO
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SAPATA LIGADA POR
VIGAS DE FUNDAÇÃO
FUNDAÇ
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2. TIPOS E FUNÇÕES
2.2. Fundações directas - superficiais
DISTRIBUIÇÃO DE PRESSÕES EM PROFUNDIDADE
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antes
depois
Estrato compressível
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO
GEOTÉCNICA
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
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QUE TIPO DE FUNDAÇÃO UTILIZAR ?
Para responder a esta pergunta torna-se necessário efectuar uma
análise rigorosa ao terreno, que terá as seguintes fases:
• reconhecimento do local e da região;
• prospecção geotécnica - espessura e propriedades das diferentes
formações do terreno até uma que se saiba ter uma boa
capacidade de carga; estudo dos níveis de águas subterrâneas;
• ensaios “in situ” e laboratoriais sobre amostras.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
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Solos
coerentes
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Solos
incoerentes Rochas
Tensões de segurança à rotura
(kgf/cm2)
Rochas duras e sãs
Rochas pouco duras ou medianamente alteradas
Rochas brandas ou muito alteradas
100
30
10
seco / submerso
Areias e misturas areia - seixo, bem graduadas e compactas
Areias e misturas areia - seixo, bem graduadas mas soltas
Areias uniformes compactas
Areias uniformes soltas
Solos coerentes rijos
Solos coerentes muito duros
Solos coerentes duros
Solos coerentes de consistência média
Solos coerentes moles
Solos coerentes muito moles (incluindo lodos)
4-6 2-3
2-4 1-2
2-4 1-2
1-2 0.5-1
4-6
2-4
1-2
0.5-1
-
Turfas e depósitos turfosos
-
Aterros e entulhos
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
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Notas sobre o estabelecimento dos valores anteriores da
tensão de rotura:
- fundações horizontais a 0.5 m de profundidade sob cargas
estáticas verticais;
- coeficiente de segurança de 2.0 em relação à capacidade de
carga por corte do terreno de fundação;
- para solos incoerentes, valores referem-se a larguras da
sapata de 1.0 m.
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
PROCESSO DE ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO
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INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
Características do terreno em profundidade
em termos de resistência e deformabilidade
TIPO DE ESTRUTURA
Limitações construtivas no local (equipamento e espaço disponíveis)
e valor patrimonial do terreno
ACÇÕES DE CARREGAMENTO
Grandeza das solicitações a transmitir ao terreno
Análise de soluções viáveis
Soluções viáveis / final
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
NATUREZA DO TERRENO
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Para uma mesma estrutura
A NATUREZA
DO TERRENO
Argiloso
ensaiar
amostras
inalteradas
Arenoso com
intercalações
ou bolsas de
silte ou argila
CONDICIONA
Método de prospecção
Avaliar assentamentos e seu ritmo
Não se justifica um programa amplo de
ensaios
Determinar características de amostras
representativas e adequado número de
ensaios de penetração
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
RECONHECIMENTO DO LOCAL E DA REGIÃO
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Recolha de toda a informação disponível sobre as condições do
terreno (características e resistências das diversas camadas do solo)
e o comportamento das estruturas na vizinhança:
• características topográficas e geológicas do local e da região;
• registo de sondagens e outras operações de prospecção
anteriormente realizadas no local;
• perturbações devidas a deslocamento de terras;
• tipo de estruturas existentes e seu comportamento;
• marcas de cheias em edifícios antigos;
• níveis de água no subsolo (poços, escavações);
• cotas de afloramento de rochas;
• perfis geológicos de cortes ou escavações existentes (estradas,
caminhos de ferro, pedreiras, etc.);
• colheita de amostras características, fotografias;
• informação sobre o clima, acessos, materiais de construção/equips.;
• contactos com autoridades locais, técnicos, etc.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
RECOLHA DE DOCUMENTAÇÃO
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• cartas topográficas, cadastrais, geológicas;
• cartas de solos / cartas de sismicidade;
• artigos e relatórios sobre prospecção e geologia locais;
• registos de elementos hidrológicos e maregráficos;
• casos históricos e fotografia aérea.
• Especificação LNEC E 217-1968
Recolha de
informação
Classificação do
terreno de
fundação
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
Estimativa das
propriedades
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
RECOLHA DE INFORMAÇÃO
LOCAIS CONHECIDOS E URBANIZADOS
Cartas topográficas
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recentes
A SUA COMPARAÇÃO
antigas
permite identificar - zonas de aterro e suas espessuras
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.1. Introdução
ESCOLHA DA SOLUÇÃO DE FUNDAÇÃO
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• quando as características superficiais dos terrenos satisfazem as
exigências da natureza da obra, opta-se por fundações directas /
superficiais;
• normalmente, não se usam fundações diferentes numa mesma
obra.
• no entanto, dependendo das condições do terreno e do tipo da
estrutura, pode-se recorrer a soluções mistas através de juntas.
FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
Com o diagnóstico possível, há que
confirmá-lo, utilizando a prospecção por
sondagens ou outros métodos.
Contudo, há que ter presente que a
sondagem dá indicações pontuais, mais
ou menos extrapoláveis conforme a
regularidade do terreno em causa.
Em muitos casos, reduz-se a prospecção
a poucas sondagens com recolha de
amostras perturbadas e ensaios de
penetração normalizados (SPT).
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Aterro
Areias argilosas
Alteração de rocha compacta
QuickTime™ and a
GIF decompressor
are needed to see this picture.
Rocha
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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Problemas MUITO variáveis;
terrenos apresentam propriedades indefinidas e não controláveis
ao contrário de, por exemplo, o aço ou o betão;
não são possíveis a caracterização e definição exactas
Adopção de programas suficientemente progressivos e flexíveis para
se adaptarem a eventuais circunstâncias adversas, dentro de
aceitáveis limites de custos, riscos e tempo de execução.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
NÚMERO E DISPOSIÇÃO DAS OPERAÇÕES DE PROSPECÇÃO
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A disposição e espaçamento de poços e outras sondagens
revelam qualquer modificação importante na
ESPESSURA
PROFUNDIDADE
ESTRUTURA
ou propriedades das formações interessadas.
O número e o tipo das operações de prospecção necessárias
VARIAM COM
• as dimensões e a a natureza da estrutura a fundar,
• as características do terreno;
• e a existência ou não de adequados registos geológicos.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
PROFUNDIDADE DAS SONDAGENS
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A profundidade a ser
alcançada pelas sondagens
deve ser fixada, levando-se em
conta a distribuição de
pressões no terreno.
Sapatas
isoladas
Ensoleiramento
geral
Na prática, D ≥ (0.8 a 1.0) P * B
• D e B em metros
• B - menor dimensão da
fundação
• P - kgf/cm2
D
Estrato compressível
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
DECivil
Ensaio SPT (Standard Penetration Test)
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O SPT é um ensaio dinâmico que consiste em cravar no fundo de
um furo de sondagem, devidamente limpo, um amostrador
normalizado.
O SPT foi desenvolvido em1927 e é hoje um dos ensaios mais
correntemente utilizados e o mais económico para obter informação
sobre solos de fundações.
Estima-se que 85% a 90% das fundações convencionais nos EUA
Usem o SPT. O método foi estandardizado em 1958 como norma
ASTM D1586.
Na região de Lisboa (até1991) realizaram-se mais de 16 000 ensaios
em cerca de 1800 sondagens, sendo o primeiro datado de 1953.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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Ensaio SPT (Standard Penetration Test)
A cravação é feita
recorrendo-se a um pilão com
63.5 kgf que cai livremente
de uma altura de ~76 cm,
sobre um batente que por
sua vez está ligado a um
trem de varas, cuja ponta é
um amostrador normalizado.
Amostrador
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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Ensaio SPT (Standard Penetration Test)
Fase 1
O amostrador é cravado 15 cm, registandose o respectivo número de pancadas. A
esta fase correspondem em regra solos
remexidos pelo que o valor obtido nesta
fase é meramente indicativo.
n1
Nº de pancadas para
atingir 15 cm ou
penetração
conseguida com 30
pancadas.
Fase 2
O amostrador é cravado mais 30 cm, sendo
o resultado do ensaio SPT o número de
pancadas N obtido. Se após 60 pancadas,
a penetração não atingir os 30 cm, terminase o ensaio medindo a penetração obtida.
N
Nº de pancadas para
atingir 30 cm (15+15)
ou penetração
conseguida com 60
pancadas. Repartido
em 2 medições
N = n2+n3
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
DECivil
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Ensaio SPT (Standard Penetration Test)
Domínio de aplicação
Utilizado principalmente para a determinação das propriedades de
solos arenosos. Aplicável igualmente para argilas e siltes.
Interpretação de resultados
Tabelas de correlação com propriedades físicas dos solos.
Tabelas distintas para solos arenosos e solos argilosos.
FUNDAÇ
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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FUNDAÇ
FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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3. INFORMAÇÃO GEOTÉCNICA
3.2. Prospecção geotécnica
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FUNDAÇ
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4. REFERÊNCIAS
FUNDAÇ
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4. REFERÊNCIAS
DECivil
Jorge de Brito, Fundações Directas Correntes, Mestrado em
Construção, Tecnologia de Contenções e Fundações, IST
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Tecnologia da Construção de Edifícios
GESTEC
José Roberto dos Santos e Jorge de Brito, Ensoleiramentos Gerais e
Grelhas de Fundação, Mestrado em Construção, Tecnologia de
Contenções e Fundações, IST
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FUNDAÇÕES DIRECTAS CORRENTES
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DECivil
Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Trabalho realizado com o apoio do Programa
Operacional Sociedade da Informação - POSI
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