Capacidade de Carga Geotécnica de Fundações

Capacidade de Carga

Geotécnica de

Fundações

FUNDAÇÕES

SLIDES 05

Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

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Fundações Rasas

SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas

FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt2

Introdução

Capacidade de carga Geotécnica

Carga máxima resistida pela fundação

Limite onde os recalques se estabilizam

Resistência admissível

Tensão ou força adotada em projeto que, aplicada pela

fundação, atende, com fatores de segurança

predeterminados, aos estados limites último (ruptura) e de

serviço (deformações)

FS = 3 → Fundação superficial

FS = 2 → Fundação profunda



Introdução

Resistência de Projeto

Tensão ou força de ruptura geotécnica dividida pelo

coeficiente de minoração da resistência última

Também deve atender ao ELU e ao ELS

Ideia

m

kc

kf

RN

,

aresistênci daminoraçãodecoef.

ticacaracterís aresistênci

(atuante) ticacaracterís carga

açõesdasmajoraçãodecoef.

,

m

kc

k

f

R

N



Métodos para Determinação da

capacidade de carga

Métodos

Teóricos

Métodos

Semiempíricos

Métodos

Práticos




capacidade de carga

Métodos Práticos

São realizados ensaios tipo prova de carga, em que a

fundação ou semelhantes são submetidos a carregamentos

progressivos até a iminência de “ruptura”

Os ensaios são executados dentro da própria área de

fundação

Prova de carga sobre placa

Prova de carga estática em estacas

Ensaio de carregamento dinâmico




capacidade de carga

Métodos Semiempíricos

São correlações propostas a partir de resultados de ensaios

“in situ”

Alguns métodos estimam a carga última (Pult) e outros a carga

admissível Padm= Pult/FS

No Brasil predominam os métodos relacionados ao ensaio

SPT




capacidade de carga

Métodos Teóricos

São estudos teóricos da estabilidade de uma fundação

inserida numa massa de solo

Equilíbrio Limite Avalia o momento último

da ruptura



Comportamento de uma sapata sob

carga vertical



Comportamento de uma sapata sob

carga vertical

“O valor de carregamento que promove a ruptura (Fase III),

em que se atinge a resistência da fundação, recebe o nome

de capacidade de carga”

Pult



Modelos de ruptura de fundações

A partir da observação de ensaios e de catástrofes,

constata-se que a capacidade de suporte do solo

provém dos modelos:

Ruptura generalizada

Ruptura localizada

Ruptura por puncionamento

O tipo de ruptura ocorrerá em função

Compressibilidade do solo, geometria da fundação,

carregamento, embutimento





Existe um padrão bem definido

Pouco antes da ruptura observa-se o

levantamento do solo na superfície

Ruptura repentina e drástica

Ocorre com mais frequência em

fundações rasas em solos pouco

compressíveis (areias compactas e

argilas rijas)





Ruptura geral nas fundações de silos de concreto armado

(TSCHEBOTTARIOFF, 1978)




Ruptura Localizada

O padrão só é bem definido logo abaixo

da fundação

Só desce; não gira

Poucos incrementos de carga

→ recalques acentuados

Não há colapso catastrófico

Ocorre com mais frequência em:

Sapatas mais profundas

Tubulões em geral

Estacas com grande diâmetro




Ruptura por Puncionamento

O padrão de ruptura não é facilmente

observado

O solo externo não é envolvido

Típico de estacas e também de tubulões

com pequeno diâmetro

Solos pouco competentes


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15

Condições de modos de ruptura geotécnica em areias (VESIC, 1975)

LB

BLB

2*



Teoria de Terzaghi (1943)

A partir de Prandtl (1921) e Reissner (1924):

Fundação corrida em solo homogêneo, rígido-plástico

Apenas o solo abaixo da sapata contribui com a resistência (H ≤ B)

AC = reta

CD = espiral logarítmica

DE = reta

Zona I = zona ativa

Zona II = zona de cisalhamento

Zona III = zona passiva





qu = tensão máxima suportada pelo solo

c = coesão do solo

q = tensão efetiva ao nível da base = γH

γ = peso específico do solo

Nc, Nq, Nγ = fatores de capacidade de carga

B = menor dimensão da sapata

BNqNcNq qcu2

1


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Equações para o cálculo de Nc, de Nq e de Nγ

18

12/45tancotg o2tan eNc

2/45tan o2tan eNq

1cotg qc NN

tan12 qNN




Exemplo 1: Determinar

o valor da tensão

admissível

Sapata corrida

B = 1 metro

H = 1,5 metro

C = 5 kPa

ɸ = 28º

γ = 17 kN/m³

Respostas

Nc = 25,8

Nq = 14,7

N γ = 16,7

Qadm = 215,27 kPa



Fatores de Correção

São fatores para adaptar o trabalho original à

realidade

1) Fator de Forma

γqc SSS BNqNcNq qcu2

1



Fatores de Forma de Terzaghi (1943)

Fatores de Forma de Vésic (1973)

Retangular




2) Embutimento

Considera o quão profundo está a fundação

Fundações rasas

Terzaghi

Fundações profundas

Outras teorias (Meyerhof)




3) Compressibilidade do solo

Areia fofa (N < 5)

Argila mole (N < 6)

tgtg

cc

32

32

**

*

Usar

Com c* e ɸ*, encontra-se Nc, Nq e Nγ, e

usa-se a equação original




Exemplo 2: Determinar

o valor da tensão

admissível

Sapata retangular

B = 2 metros

L = 3 metros

H = 2 metros

c = 5 kPa

ɸ = 22º

γ = 16 kN/m³

Areia fofa

Respostas

c* = 3,33 kPa

ɸ* = 15,07º

Nc = 11

Nq = 4

N γ = 2,7

Qadm = 70,06 kPa

Padm = 42 tf




4) Carga excêntrica

Considerar uma área fictícia b’ x l’ para que a carga se

“torne” centrada

xeBb 2'

yeLl 2'




5) Carga inclinada

Se a carga “N” estiver inclinada de um ângulo “α” com a

vertical

V

H1tan

22VHN




5) Carga inclinada

Haverá uma redução da capacidade de carga

Fatores ic, iq, i γ

γqc iii SBNSqNScNq qqccu2

1




5) Carga inclinada

2

º901

Fatores Hansen

ic

iq = ic

iγ = iq2

N

H

21

cBL

H

21

2

1

Meyerhof




6) Presença do NA

Influência da água na resistência ao cisalhamento do solo

Parâmetros de resistência em termos de tensões efetivas

Peso específico (γsolo)

ponderadamédia

)( saturado

seco

subn

wsatsubsub

n

γ,γ

γγγγ

γ




6) Presença do NA

6.1) Para uma posição máxima de NA (1)

Para z > D + B:

nada a corrigir




6) Presença do NA

6.2) Para D < z < D + B

Utilizar coesão saturada (csat) e

utilizar ϕsat

Corrigir o peso específico na 3ª

parcela da equação:

ba

ba subn

*




6) Presença do NA

6.3) Para z < D

Usar coesão saturada (csat)

utilizar ϕsat

No cálculo de q’, usar:

Na 3ª parcela da equação, usar

γsub

21' xxq subn




Exemplo 3

Qual dever ser o comprimento (L) de uma sapata com base

(B) igual a 2 metros para suportar uma carga de projeto de

2500 kN. Considere que a sapata será apoiada a 2 metros

de profundidade e que o nível d’água máximo estará a 3,4

metros de profundidade.

Csat = 10 kPa

ɸsat = 28º

γn = 17 kN/m³

γsat = 20,8 kN/m³




Exemplo 3

Respostas

Nc = 25,8

Nq = 14,7

N γ = 16,7

q’ = 2 x 17 = 34 kPa

γ* = 15,14 kN/m³

Sc =1,3

Sq = 1,0

Sγ = 0,8

Respostas

qu = 1037,47 kPa

qadm = 345,82 kPa

L = 3,7 m

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