Parede 2:
Parede 3:
Parede 4:
Parede 5:
| Carga Estrutural na Fundação | t | kN |
| Massa das paredes | ||
| Massa das lajes | ||
| Massa do telhado | ||
| Massa dos acabamentos | ||
| Peso próprio da edificação | ||
| Carga acidental | ||
| Carga de neve | ||
| Carga de cálculo na fundação | ||
| Carga sobre o solo | t | kN |
| Massa da fundação | ||
| Carga de cálculo sobre o solo | ||
| Carga sobre o solo para cálculo da pressão | ||
| Número de estacas | un. | |
| Carga de cálculo por estaca | ||
| Área de apoio da fundação | m² | |
| Volume da fundação | m³ | |
| Pressão de contato | kPa (kN/m²) | |
| Pressão admissível (máxima) | kPa (kN/m²) | |
| Utilização da capacidade de carga do solo | % | |
Método de cálculo da carga estrutural na fundação
Esta calculadora de carga estrutural na fundação determina o peso próprio da edificação, as cargas das lajes, da cobertura e dos acabamentos, a carga de uso e a carga de neve e, em seguida, calcula a carga total sobre a fundação e o solo. O cálculo considera a área construída, o número de pavimentos e os materiais utilizados. Para fundações corridas, fundações em radier e fundações sobre pilares, também calcula a massa e o volume da fundação, a área de apoio, a pressão média sobre o solo e o percentual de utilização da pressão admissível do solo. Para fundações sobre estacas, determina a massa total das estacas e a carga de cálculo sobre uma estaca.
O cálculo é realizado de forma sequencial: primeiro são determinados a geometria e o peso próprio dos elementos estruturais, depois são adicionadas as cargas de uso e de neve e, em seguida, são formadas as combinações de cargas com os coeficientes utilizados e calculada a ação sobre a fundação ou o solo.
Valores de referência e recomendações
Massa das paredes
Geometria das paredes. O comprimento das paredes externas é obtido a partir do perímetro externo da edificação. Os comprimentos das paredes internas selecionadas são determinados pelas dimensões da planta e pela posição da parede C, considerando a espessura das paredes que se cruzam. A altura de pavimento informada é utilizada para cada pavimento.
Massa da parede. Para cada parede, o volume do material é calculado a partir de seu comprimento, espessura e altura e, em seguida, multiplicado pela densidade do material e pelo número de pavimentos.
m = L × t × H × n × ρ × k
Aqui, L é o comprimento da parede, m; t é a espessura, m; H é a altura do pavimento, m; n é o número de pavimentos; ρ é a densidade do material, kg/m3; k é o coeficiente que considera as aberturas.
Aberturas nas paredes. Para as paredes externas é utilizado um coeficiente de 0.85, o que significa que se considera que portas e janelas ocupam 15% da área da parede. Para as paredes internas é utilizado um coeficiente de 0.95, correspondente a uma área de aberturas estimada em 5%. Esses coeficientes reduzem tanto a massa estrutural das paredes quanto a área de acabamento e não são coeficientes de segurança.
Densidade dos materiais das paredes. Os valores incorporados são: estrutura em wood frame com isolamento - 450 kg/m3, madeira - 520 kg/m3, concreto celular D400/D500/D600 - 400/500/600 kg/m3, bloco cerâmico poroso - 800 kg/m3, bloco de concreto com argila expandida - 1000 kg/m3, tijolo - 1600 kg/m3, concreto estrutural - 2400 kg/m3. Se a densidade real do material for conhecida, ela pode ser informada diretamente.
Lajes
Número de estruturas de piso. Uma edificação de um pavimento inclui 2 estruturas horizontais de piso, uma edificação de dois pavimentos inclui 3 e uma edificação de três pavimentos inclui 4. A massa de cada estrutura é calculada multiplicando a área em planta da edificação pela sua massa por unidade de área em kg/m2.
mfloor = A × q
Laje de concreto armado. Para concreto armado moldado no local é utilizada uma densidade de 2500 kg/m3, portanto a massa por unidade de área é calculada a partir da espessura informada.
q = 2500 × t
A espessura t nessa fórmula é utilizada em metros. Por exemplo, com uma espessura de 200 mm, a massa por unidade de área é de 500 kg/m2.
Lajes alveolares. A massa por unidade de área é determinada por interpolação entre os valores incorporados: 150 mm - 250 kg/m2, 200 mm - 285 kg/m2, 220 mm - 310 kg/m2, 265 mm - 365 kg/m2, 320 mm - 430 kg/m2. Para uma espessura intermediária, o valor varia proporcionalmente entre os dois pontos mais próximos.
Outros tipos de piso. Para uma estrutura de piso em aço é utilizado o valor de 350 kg/m2 e para uma estrutura de piso em madeira, 200 kg/m2. Se a massa real da estrutura por unidade de área for conhecida, ela pode ser informada diretamente.
Cobertura e carga de neve
Área da cobertura. O peso da estrutura da cobertura e a carga de neve são aplicados à projeção horizontal. Para considerar os beirais, a calculadora adiciona 0.5 m em cada lado da edificação, de modo que cada dimensão da projeção aumenta em 1 m.
Aroof = (A + 1) × (B + 1)
Massa da cobertura. A massa da estrutura da cobertura por unidade de área em kg/m2 é multiplicada pela projeção horizontal da cobertura.
mroof = Aroof × qroof
Carga de neve. A carga de neve informada em kg/m2 ou kN/m2 também é multiplicada pela projeção horizontal, incluindo os beirais. Quando o valor é informado em kN/m2, a calculadora realiza internamente a conversão das unidades.
Acabamentos internos e de fachada
Paredes internas. As duas faces das paredes internas são consideradas. A área total é determinada a partir dos comprimentos das paredes selecionadas, da altura do pavimento e do número de pavimentos e, em seguida, é aplicado o coeficiente de aberturas 0.95.
Face interna das paredes externas. Ela é calculada a partir do perímetro interno da edificação, descontando a espessura das paredes externas. A essa área é aplicado o coeficiente 0.85.
Piso e teto. A área de acabamento é calculada a partir das dimensões internas da edificação. A área ocupada pelas paredes internas é descontada, portanto a espessura das paredes externas e internas não é incluída na área acabada do piso e do teto.
Afinish = [(A - 2text) × (B - 2text) - Apartitions] × n
Fachada. A área do acabamento externo é determinada a partir do perímetro externo e da altura total das paredes de todos os pavimentos. Para considerar aproximadamente portas e janelas, é utilizado o coeficiente 0.85.
Fundação corrida
Volume de concreto. A faixa externa é calculada ao longo do perímetro externo da edificação, enquanto a faixa interna é incluída apenas sob as paredes internas selecionadas. Podem ser utilizadas larguras diferentes para as faixas externas e internas.
V = Lext × s1 × h + Lint × s2 × h
Área de apoio. A área da base da fundação é calculada da mesma forma, porém sem considerar a altura da faixa.
Ab = Lext × s1 + Lint × s2
Fundação em radier
Volume do radier. São utilizadas as dimensões externas da edificação e a espessura especificada da laje de fundação.
V = A × B × h
Área de apoio. Para uma fundação em radier, ela é igual à área em planta da edificação A × B.
Fundação sobre pilares com vigas de fundação
Número de pilares. Primeiro são somados o perímetro externo e o comprimento das linhas internas selecionadas das vigas de fundação. O comprimento resultante é dividido pelo espaçamento especificado entre pilares e o resultado é arredondado para cima até o próximo número inteiro.
N = ceil(Ltotal / s)
Volume da fundação. O volume das vigas de fundação e o volume total de todos os pilares são somados.
V = Ltotal × bg × hg + N × a × b × h
Área de apoio. A pressão sobre o solo é distribuída pela área total da base dos pilares.
Ab = N × a × b
Fundação sobre estacas
Estacas de concreto armado. Para uma estaca de seção quadrada, o volume é determinado a partir do comprimento e da largura da seção transversal e depois multiplicado pelo número de estacas. Para calcular a massa é utilizada uma densidade do concreto armado de 2500 kg/m3.
V = N × b2 × L
Estacas de aço. Para estacas tubulares e helicoidais é utilizada a massa informada de uma estaca em quilogramas. A massa total é igual à massa de uma estaca multiplicada pelo número de estacas.
Carga por estaca. A carga de cálculo sobre o solo, incluindo o peso próprio das estacas, é dividida igualmente pelo número especificado de estacas.
Fpile = Fd,ground / N
Massa da fundação
Densidade do material. É utilizada uma densidade de 2500 kg/m3 para concreto armado e de 2400 kg/m3 para concreto. A massa da fundação é calculada multiplicando o volume calculado pela densidade.
mfoundation = V × ρ
Carga de uso
Área carregada. A carga de uso é aplicada à área de cada pavimento. Para uma edificação com n pavimentos, é utilizada a área A × B × n.
Q = A × B × n × qlive
O valor representa a carga variável de ocupantes, móveis, equipamentos e outras ações de uso como uma única carga equivalente por 1 m2.
Combinações de cargas
Carga permanente. O peso próprio da edificação inclui paredes, pisos, cobertura e acabamentos. Ao calcular a carga da edificação diretamente sobre a fundação, o peso próprio da fundação não é incluído. Ao calcular a carga sobre o solo, o peso próprio da fundação é adicionado.
Coeficientes de cálculo. A calculadora utiliza o coeficiente γG = 1.35 para a carga permanente e γQ = 1.50 para a carga variável principal. A carga variável acompanhante é adicionalmente multiplicada pelo coeficiente de combinação ψ0 = 0.70.
Seleção da combinação. São verificados dois casos: no primeiro, a carga de uso é a ação variável principal; no segundo, a carga de neve é a ação variável principal. O maior resultado é utilizado.
Fd = max(1.35G + 1.50Q + 1.50 × 0.70S; 1.35G + 1.50S + 1.50 × 0.70Q)
Para o resultado “Carga de cálculo sobre a fundação”, G contém o peso próprio da edificação sem a fundação. Para o resultado “Carga de cálculo sobre o solo”, a massa da fundação é adicionalmente incluída em G.
Carga utilizada para a pressão sobre o solo. Para determinar a pressão média sobre o solo, são utilizadas as cargas sem os coeficientes 1.35 e 1.50, mas são verificados os mesmos dois casos de ação variável principal com o coeficiente de combinação 0.70.
Fservice = max(G + Q + 0.70S; G + S + 0.70Q)
Pressão sobre o solo
Pressão média. A carga é convertida de toneladas para quilonewtons utilizando 1 t = 9.80665 kN e dividida pela área de apoio da fundação. Como 1 kPa = 1 kN/m2, o resultado é obtido diretamente em kPa.
p = Fservice × 9.80665 / Ab
Utilização da pressão admissível. A pressão média calculada é comparada com a pressão admissível do solo.
η = p / pallow × 100%
Com η = 100%, a pressão calculada é igual ao valor admissível especificado. Um valor inferior a 100% significa que a pressão média calculada é menor que a pressão admissível do solo especificada.
Valores incorporados para o solo
Pressão admissível. Quando um tipo de solo é selecionado, a calculadora insere o seguinte valor em kPa. O usuário pode substituí-lo por um valor conhecido correspondente às condições reais do terreno.
- areia densa ou cascalho - 392 kPa;
- areia de densidade média - 294 kPa;
- areia fofa - 196 kPa;
- areia fina ou siltosa de densidade média - 147 kPa;
- argila arenosa de consistência média - 245 kPa;
- argila arenosa rígida - 245 kPa;
- solo argiloso rígido - 147 kPa;
- solo argiloso plástico - 147 kPa;
- argila rígida - 392 kPa;
- argila plástica - 147 kPa.
Normas europeias relacionadas
EN 1990 “Eurocódigo: Bases para o projeto de estruturas”. Esta norma está relacionada à lógica geral de combinação de ações permanentes e variáveis. A calculadora utiliza os valores fixos γG = 1.35, γQ = 1.50 e ψ0 = 0.70; o coeficiente ψ0 é adotado igualmente para as cargas de uso e de neve acompanhantes como uma hipótese de cálculo uniforme da calculadora.
EN 1991-1-1 “Eurocódigo 1: Ações em estruturas. Parte 1-1: Ações gerais. Pesos específicos, pesos próprios e sobrecargas de utilização em edifícios”. Esta norma está relacionada à determinação das cargas permanentes provenientes dos elementos estruturais e das cargas de uso em edificações.
EN 1991-1-3 “Eurocódigo 1: Ações em estruturas. Parte 1-3: Ações gerais. Cargas de neve”. Esta norma está relacionada à carga de neve informada, que a calculadora aplica à projeção horizontal da cobertura.
EN 1997-1 “Eurocódigo 7: Projeto geotécnico. Parte 1: Regras gerais”. Esta norma está relacionada ao projeto geotécnico de fundações e do terreno. A calculadora compara a pressão média sob a base da fundação com a pressão admissível do solo especificada.
FAQs
Por que a carga da edificação sobre a fundação é menor que a carga sobre o solo?
A carga estrutural sobre a fundação inclui o peso próprio das paredes, dos pisos, da cobertura e dos acabamentos junto com as cargas de uso e de neve, mas não inclui a massa da própria fundação. Ao calcular a carga total da edificação sobre o solo, a massa da fundação é adicionada à carga permanente, portanto o valor resultante é maior.
Por que a calculadora verifica duas combinações de carga de uso e carga de neve?
As cargas de uso e de neve são ações variáveis, e qualquer uma delas pode se tornar a carga determinante. Por isso, a calculadora considera alternadamente cada uma como ação variável principal, enquanto a outra é considerada acompanhante com o coeficiente 0.70, e depois seleciona o maior resultado.
Como portas e janelas são consideradas no cálculo da massa das paredes?
Para as paredes externas é aplicado o coeficiente 0.85, portanto a massa calculada do material e a área de acabamento são reduzidas em 15%. Para as paredes internas é utilizado o coeficiente 0.95, o que significa que 5% da área é excluída.
Por que a área de acabamento do piso é menor que a área externa da edificação?
O cálculo do acabamento do piso e do teto utiliza a área interna da edificação. A espessura das paredes externas é descontada das dimensões externas e, em seguida, é subtraída a área ocupada pelas paredes internas selecionadas, portanto as estruturas das paredes não são incluídas na área de acabamento.
Como é calculado o percentual de utilização da pressão admissível do solo?
A pressão média sob a fundação é dividida pela pressão admissível do solo especificada e multiplicada por 100%. Por exemplo, um resultado de 75% significa que a pressão média calculada corresponde a três quartos do valor admissível especificado.