Durante o projeto de fundações profundas para um edifício comercial, foi prevista a utilização de estacas de concreto armado de seção quadrada, responsáveis por transmitir as cargas da superestrutura para camadas mais resistentes do subsolo. A investigação geotécnica identificou a presença de três camadas distintas de solo. Considere uma estaca de concreto submetida a uma carga vertical de 900 kN , com comprimento total de 18 m e seção quadrada de
de lado. O módulo de elasticidade do concreto da estaca é
. O perfil do subsolo é descrito a seguir:
Camada 1 - Argila média
- Espessura 10 m ;
- Módulo de elasticidade do solo
;
-
.
Camada 2 - Areia compacta
- Espessura 12 m;
- Módulo de elasticidade do solo Es
;
-
.
Camada 3 - Solo residual muito rígido
- Espessura 8 m;
- Módulo de elasticidade do solo Es
;
-
.
Elabore um esquema representativo da situação descrita, semelhante a um perfil geotécnico, indicando:
- A estaca de fundação com suas dimensões principais;
- As três camadas de solo com suas respectivas espessuras;
- A carga aplicada na estaca;
- A profundidade de cada camada;
OBSERVAÇÃO: O desenho não precisa estar em escala, mas deve apresentar as informações necessárias para compreensão do problema.
Camada 1 - Argila média
Elabore um esquema representativo da situação descrita, semelhante a um perfil geotécnico, indicando:
Passo 1
O que o enunciado pede e quais dados ele dá.
- Pedido: elaborar um esquema representativo (perfil geotécnico) contendo:
- a estaca de fundação com suas dimensões principais;
- as três camadas de solo com suas respectivas espessuras;
- a carga aplicada na estaca;
- a profundidade de cada camada.
- Dados fornecidos:
- Carga vertical aplicada na estaca:
. - Estaca:
- comprimento total:
; - seção quadrada, lado:
; - módulo de elasticidade do concreto:
.
- comprimento total:
- Perfil do solo (cada linha contém: tipo — espessura —
— ): - Camada 1 — Argila média — espessura
— — . - Camada 2 — Areia compacta — espessura
— — . - Camada 3 — Solo residual muito rígido — espessura
— — .
- Camada 1 — Argila média — espessura
- Carga vertical aplicada na estaca:
- Observação importante (extraída dos dados): as espessuras somam
. A estaca tem , portanto sua ponta fica a de profundidade, ou seja: - penetra totalmente na Camada 1 (0–
) e continua na Camada 2 até ; não alcança a Camada 3 (que começa em ).
- penetra totalmente na Camada 1 (0–
Passo 2
Decisões de projeto do esquema e convenções a usar (como organizar o desenho para que fique claro).
- Sistema de referência vertical: cota
= superfície do terreno; profundidade positiva para baixo. - Marcar no eixo vertical as cotas de interesse:
, , (ponta da estaca), , . - Representar as camadas como faixas horizontais, cada faixa rotulada com nome, espessura,
e , e indicando o intervalo de profundidade (ex.: Camada 1: – ). - Representar a estaca como um retângulo vertical fino (vista em corte longitudinal) com:
- comprimento total
(marcar a ponta a ); - largura do retângulo rotulada como lado da seção
; - indicar
próximo à estaca.
- comprimento total
- Indicar a carga como uma seta vertical para baixo na cabeça da estaca com o valor
. - Incluir uma legenda simples com as unidades usadas (
).
Passo 3
Como desenhar passo a passo (instrução prática para fazer no papel ou em programa simples).
- Trace uma linha vertical que represente o eixo de profundidade. No topo escreva “Superfície (cota
)”. - Marque e escreva horizontalmente as cotas:
, , , , . - Entre
e desenhe a primeira faixa (Camada 1) e rotule: "Camada 1 — Argila média — espessura — — — profundidade ". - Entre
e desenhe a segunda faixa (Camada 2) e rotule: "Camada 2 — Areia compacta — espessura — — — profundidade ". - Entre
e desenhe a terceira faixa (Camada 3) e rotule: "Camada 3 — Solo residual muito rígido — espessura — — — profundidade ". - Sobreponha, em corte, um retângulo vertical central que comece na superfície e termine em
(ponta da estaca). Rotule no retângulo: lado da seção e comprimento . - No topo do retângulo desenhe uma seta para baixo e escreva
. - Próximo ao retângulo, escreva
. - Opcional: desenhar uma pequena escala vertical (ex.:
) para quem quiser desenhar aproximadamente à escala; não é obrigatório.
Passo 4
Observações didáticas úteis para interpretar o esquema na prova (o que verificar rapidamente no desenho).
- Verificar limites de camada: a cota da base de cada camada é a soma acumulada das espessuras (ex.: base da Camada 1 =
; base da Camada 2 = ; base da Camada 3 = ). - Confirmar se a estaca alcança a camada resistente desejada: aqui a estaca de
NÃO atinge a Camada 3 (início em ). - Incluir propriedades do solo ao lado das faixas ajuda quando for estimar capacidade de carga por ponta e atrito lateral (não pedido aqui, mas normalmente útil).
- Mantenha as legendas legíveis: nome da camada — espessura — profundidade intervalo —
— .
Resposta
Superfície (cota 0 m)
↓
┌───────── cabeça da estaca (na superfície)
│
│ Estaca (visto em corte longitudinal)
│ ┌──────────────────────────────┐
│ │ │
│ │ │ ← lado da seção:
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ └──────────────────────────────┘ ← ponta da estaca (profundidade )
│ ↑
│ │ comprimento total da estaca:
│ │ (concreto)
│
Depth (cotas) → 0 m ---- superfície
10 m ---- base da Camada 1
18 m ---- ponta da estaca (estaca termina aqui)
22 m ---- base da Camada 2 / topo da Camada 3
30 m ---- base do perfil (soma das espessuras)
↓
┌───────── cabeça da estaca (na superfície)
│
│ Estaca (visto em corte longitudinal)
│ ┌──────────────────────────────┐
│ │ │
│ │ │ ← lado da seção:
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ │ │
│ └──────────────────────────────┘ ← ponta da estaca (profundidade
│ ↑
│ │ comprimento total da estaca:
│ │
│
Depth (cotas) → 0 m ---- superfície
10 m ---- base da Camada 1
18 m ---- ponta da estaca (estaca termina aqui)
22 m ---- base da Camada 2 / topo da Camada 3
30 m ---- base do perfil (soma das espessuras)
Faixas de solo (representadas como camadas horizontais no perfil):
- Camada 1 (0–
): Argila média — espessura — — . - Camada 2 (
): Areia compacta — espessura — — .
(a estaca atravessa a Camada 2 até; a ponta permanece dentro desta camada) - Camada 3 (
): Solo residual muito rígido — espessura — — .
Legenda / resumo das dimensões:
- Carga aplicada na estaca:
. - Estaca: seção quadrada lado
, comprimento , . - Camada 1:
– (espessura ). - Camada 2:
– (espessura ); estaca termina em . - Camada 3:
– (espessura ).