CAPACIDADE DE CARGASFUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

AULA 04FUNDAÇÕES

PROF.: MSc. RODRIGO JUNQUEIRA MOTA

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

CAPACIDADE DE CARGA Refere-se ao valor máximo da carga que um

terreno, a uma determinada cota, pode suportar sem que haja ruptura ou deformação excessiva, ou seja, o solo logo abaixo do elemento estrutural sofre plastificação ocorrendo um escoamento plástico;

A carga aplicada que provoca o escoamento plástico é definida como a máxima carga suportada pela fundação, ou seja, a capacidade de carga.

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Podem ser obtidas por cinco métodos: l) Ensaio de placa;

ll) Fórmulas teóricas;

lll) Ensaios em laboratório;

lV) Métodos semi-empíricos; e,

V) Métodos semi-empíricos.

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CAPACIDADE DE CARGA

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Descrito pela NBR 6489 de 1984, consiste na instalação de uma placa rígida com uma área não inferior 0,5 m², sobre o solo natural na mesma cota prevista no projeto das fundações superficiais;

Aplicam-se cargas verticalmente no centro da placa, em estágios, e medem-se as deformações simultaneamente com os incrementos de carga;

Os resultados são apresentados em gráficos de pressão x recalque.

ENSAIO DE PLACA

ENSAIO DE PLACA

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A prova de carga é executada em estágios de carregamento onde em cada estágio são aplicados ≤ 20% da taxa de trabalho presumível do solo;

Em cada estágio de carregamento, serão realizadas leituras das deformações logo após a aplicação da carga e depois em intervalos de tempos de 1, 2, 4, 8, 15, 30 minutos, 1 hora, 2, 4, 8, 15 horas, etc..

ENSAIO DE PLACA

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Os carregamentos são aplicados até que:- ocorra ruptura do terreno- a deformação do solo atinja 25 mm- a carga aplicada atinja valor igual ao dobro da

taxa de trabalho presumida para o solo. Último estágio de carga pelo menos 12 horas, se

não houver ruptura do terreno. O descarregamento deverá ser feito em estágios

sucessivos não superiores a 25% da carga total, medindo-se as deformações de maneira idêntica a do carregamento.

ENSAIO DE PLACA

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ENSAIO DE PLACA

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Deve ocorrer com maior intensidade em terrenos cuja deformabilidade é praticamente imediata à ação das cargas, ou seja, em terrenos pedregulhosos, arenosos e silto-arenosos, em qualquer grau de saturação (Barata (1966));

Segundo Décourt e Quaresma Filho (1996), constitui a maneira mais adequada para se estabelecer as características carga-recalque para fundações (alto custo do ensaio e o longo tempo de execução);

ENSAIO DE PLACA

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Geralmente, para solos de alta resistência, prevalece o critério da ruptura, pois as deformações são pequenas;

Para solos de baixa resistência, prevalece o critério de recalque admissível, pois as deformações do solo serão sempre grandes.

ENSAIO DE PLACA

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•É aplicável para solos razoavelmente uniformes em profundidade, pois o bulbo de pressões mobilizado pela placa é bem menor (menos profundo) que o bulbo gerado pelas sapatas (Cintra et al. (2003)).

ENSAIO DE PLACA

Se existirem, no subsolo, camadas compressíveis mais profundas que não sejam solicitadas pela placa mas que sejam solicitadas pela fundação, essa prova de carga não terá valor, a menos que se aumente o tamanho da placa.

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ENSAIO DE PLACA

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FÓRMULAS TEÓRICAS

Fórmula de Terzaghi Se o solo apresenta ruptura geral, a tensão de �

ruptura do mesmo (σR) pode ser obtida por:

Em que c é a coesão do solo; γ é o peso específico do solo onde se apóia a fundação; B é a menor largura da sapata; q a pressão efetiva do solo na cota de apoio da fundação; NC, Nγ e Nq são os fatores de carga (funções de ângulo de atrito interno, φ); e SC, Sγ e Sq são os fatores de forma.

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Conhecido o valor de σ� R, a tensão admissível σs será dada por:

Em que FS é o coeficiente de segurança.

FÓRMULAS TEÓRICAS

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Quando não se dispõem de ensaios de laboratório �em que constem c e φ, podem-se em primeira aproximação, estimar esses valores:

FÓRMULAS TEÓRICAS

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•Valores de ângulo de atrito por meio do SPT :

FÓRMULAS TEÓRICAS

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Fórmula de Skempton�

Esta fórmula só é válida para solos puramente coesivos (φ=0)

Em que c é a coesão do solo; NC é o coeficiente de capacidade de carga; e q é a pressão efetiva do solo na cota de apoio da fundação.

FÓRMULAS TEÓRICAS

FÓRMULAS TEÓRICAS

Nc coeficiente de capacidade de carga, onde N f(H /B )

H – profundidade de embutimento da sapata.

B – menor dimensão da sapata.

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Com base nos ensaios de laboratório (ensaio oedométrico, triaxial entre outros),pode-se adotar como tensão admissível do solo o valor da pressão de pré-adensamento (pa).

ENSAIOS DE LABORATÓRIO

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MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS

Com base no valor médio do SPT (na profundidade de ordem de grandeza igual a duas vezes a largura estimada para a fundação, contando a partir da cota de apoio), pode-se obter a tensão admissível por:

A fórmula acima vale para valores de SPT ≤ 20.

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MÉTODO EMPÍRICO

São considerados métodos empíricos aqueles que pelos quais se chega a uma impressão admissível com base na descrição do terreno (classificação e determinação da compacidade ou consistência através de investigações de campo e/ou laboratoriais). Como exemplo temos a Tabela de valores fixados pela NBR 6122/ 1996.

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FATOR DE SEGURANÇA

A carga admissível é definida como o valor da relação da carga de ruptura (última) pelo fator de segurança, sendo que o valor adotado deve oferecer segurança satisfatória contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento estrutural de fundação;

Conforme NBR 6122/ 1996, quando é fornecido para o projetista da fundação um único tipo de carregamento, sem especificação das ações combinadas, aplica-se o cálculo empregando-se o fator de segurança global;

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Os valores das cargas admissíveis, em relação aos deslocamentos máximos, são obtidos por cálculo, ou experimentalmente, com aplicação de fator de segurança não inferior a 1,5.

FATOR DE SEGURANÇA

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Os solos submetidos a esforços de compressão das fundações superficiais podem apresentar três tipos de ruptura:

Ruptura generalizada;

Ruptura localizada;

Ruptura por puncionamento.

TIPOS DE RUPTURA

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Ruptura generalizada

É caracterizada por solos muito compactos ou consistentes, apresentando uma superfície de deslizamento bem definida e tendência de levantamento do solo adjacente a fundação. A ruptura é brusca e catastrófica com perda de carga e recalques baixos;

TIPOS DE RUPTURA

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Ruptura localizada

É caracterizada por um modelo que é bem definido apenas imediatamente abaixo da fundação, ocorrendo um levantamento do solo. Não haverá um colapso ou um tombamento catastrófico da fundação, que permanecera embutida no terreno, mobilizando a resistência de camadas mais profundas;

TIPOS DE RUPTURA

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Ruptura por puncionamento

É caracterizado por um mecanismo de difícil observação. À medida que a carga cresce, o movimento vertical da fundação é acompanhado pela compressão do solo imediatamente abaixo. O solo fora da área carregada praticamente não participa do processo, não há colapso visível.

TIPOS DE RUPTURA

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TIPOS DE RUPTURA

Tipos de ruptura: a) generalizada, b) localizada, e c) puncionamento.

Na maioria dos casos, a curva pressão x recalque pode ser representada entre os dois casos extremos;

Os solos que representam curva de ruptura geral, isto é, com uma tensão de ruptura bem definida, são solos resistentes (argilas rijas ou areias compactas);

Ao contrário, os solos que apresentam curva de ruptura local, isto é, não há uma definição do valor da tensão de ruptura são solos de baixa resistência (argilas moles ou areia fofas).

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TIPOS DE RUPTURA

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TIPOS DE RUPTURA

Tipos de curvas pressão x recalque para a sapata.

DISTRIBUIÇÃO DAS TENSÕES NA SAPATA

As principais variáveis que regem a distribuição das tensões sobre o solo em contato com uma sapata são a natureza do solo (rocha, areia ou argila) e a rigidez da fundação (rígida ou flexível);

A distribuição real não é uniforme, mas por aproximação admite-se na maioria dos casos uma distribuição uniforme para as pressões do solo, representada pelas linhas tracejadas;

A NBR 6122:1996 indica que para efeito de cálculo estrutural de sapatas sobre rocha, o elemento estrutural pode ser calculado como peça rígida, adotando-se o diagrama bitriangular de distribuição.

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As sapatas rígidas são comumente adotadas nos projetos estruturais quando o terreno possui boa resistência em camadas próximas da superfície, as sapatas flexíveis, embora mais raras, são adotadas para pilares com força de pequena intensidade e nos casos de solos com pequena resistência;

Nas sapatas sobre solos coesivos, a distribuição uniforme de tensões não difere muito da distribuição real.

No caso de sapatas flexíveis apoiadas sobre solo arenoso, o diagrama triangular de distribuição é o mais indicado.

DISTRIBUIÇÃO DAS TENSÕES NA SAPATA

Distribuição de tensões nas sapatas rígidas (rocha, areia ou argila).

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DISTRIBUIÇÃO DAS TENSÕES NA SAPATA

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Distribuição de tensões nas sapatas flexíveis (rocha, areia ou argila).

DISTRIBUIÇÃO DAS TENSÕES NA SAPATA