Gledson Diórgenes Santos Castro - engenharia civil

Universidade Estadual de Feira de Santana
Departamento de Tecnologia
Gledson Diórgenes Santos Castro
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS DE CÁLCULO DE TENSÕES
ADMISSÍVEIS PARA SAPATAS APOIADAS EM SOLO SUPERFICIAL DA CIDADE DE
FEIRA DE SANTANA
Feira de Santana - Bahia
2008
2
Gledson Diórgenes Santos Castro
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS DE CÁLCULO DE TENSÕES
ADMISSÍVEIS PARA SAPATAS APOIADAS EM SOLO SUPERFICIAL DA CIDADE DE
FEIRA DE SANTANA
Trabalho de Graduação do curso de
Engenharia Civil da Universidade Estadual de
Feira de Santana, apresentado como parte dos
requisitos para obtenção do diploma de
conclusão do curso.
Orientadora: Profª. MSc. Maria do Socorro Costa São Mateus
Feira de Santana - Bahia
2008
3
Gledson Diórgenes Santos Castro
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS DE CÁLCULO DE TENSÕES
ADMISSÍVEIS PARA SAPATAS APOIADAS EM SOLO SUPERFICIAL DA CIDADE DE
FEIRA DE SANTANA
Trabalho de Graduação do curso de
Engenharia Civil da Universidade Estadual de
Feira de Santana, apresentado como parte dos
requisitos para obtenção do diploma de
conclusão do curso.
Feira de Santana, Bahia, 15 de abril de 2008.
________________________________________________
Profª. MSc. Maria do Socorro Costa São Mateus
Universidade Estadual de Feira de Santana
________________________________________________
Prof. MSc. Areobaldo de Oliveira Aflitos
Universidade Estadual de Feira de Santana
________________________________________________
Prof. MSc. João Carlos Baptista Jorge da Silva
Universidade Estadual de Feira de Santana
4
Aos verdadeiros companheiros de
batalhas que me ajudaram nessa
guerra incessante de busca pelo
conhecimento
5
AGRADECIMENTOS
À Universidade Estadual de Feira de Santana, pelo acolhimento e por toda sua
estrutura no curso de Engenharia Civil, “formando profissionais de excelência para um
mercado promissor”.
Ao colegiado do curso de Engenharia Civil, pela qualidade de seus docentes e por
buscar cada vez mais o reconhecimento de nosso curso.
Agradeço de coração a minha orientadora, Profª. Maria do Socorro, pelo apoio e
dedicação prestados no andamento deste trabalho, que mesmo afastada da Universidade e em
fase de conclusão de sua tese de Doutorado sempre conseguiu ter tempo para as nossas
reuniões.
Ao grande professor Areobaldo, não apenas pelas aulas de mecânica dos solos, mas
por todo apoio e disposição em ajudar, ora com bibliografias, ora com sua experiência
extraordinária, não podendo esquecer de suas aulas de engenharia.
Quero agradecer e parabenizar a profª. Eufrosina por todo seu trabalho na coordenação
das disciplinas de projetos.
Quero agradecer aos meus companheiros de república “Toca dos Gatos”, por estarem
sempre me apoiando nas horas de angústias e incertezas, em especial ao meu primo Diego que
disponibilizou o seu computador e suportou os incômodos para que eu pudesse concluir a
minha monografia.
Queria agradecer a um amigo muito especial, que mora em meu coração e que
demonstrou muita preocupação comigo em diversos momentos: John, obrigado por tudo.
Tina, a nossa amizade é e sempre será inabalável, com certeza, como diz você. Quero
te agradecer por tudo, pelas horas de estudos, que não foram poucas, pelos conselhos, pela
assistência e companheirismo que você nunca me poupou.
A meu amigo Chico pelo apoio incontestável em todas as etapas de minha faculdade.
Queria agradecer a minha namorada Laíse, pela dedicação, compreensão, carinho,
muito amor e muito amor prestado durante esses quatro anos.
Aos meus pais, Adão e Fátima, pelo amor, carinho e compreensão, que mesmo nesses
nove anos passando apenas férias (e greves) em suas companhias ensinaram-me a ser uma
pessoa honesta e humanista.
6
A toda minha família, que mesmo de longe sempre me deram força, em especial meus
irmãos, Dellano, Glauber e Vinícius.
E a todos que de alguma forma contribuíram durante esses cinco anos de
Universidade, amigos, colegas, professores e funcionários, em especial aos do laboratório de
tecnologia.
E por último a Deus por me dar forças coragem e saúde para poder superar todos
obstáculos em minha vida.
7
...
E aprendi que se depende sempre de
tanta muita diferente gente. Toda pessoa
sempre é as marcas das lições diárias de
outras tantas pessoas.
É tão bonito quando a gente entende que
a gente é tanta gente onde quer que a
gente vá.
É tão bonito quando a gente sente que
nunca está sozinho por mais que se
pense estar.
...
(Luís Gonzaga Júnior)
8
RESUMO
O presente trabalho apresenta o estudo comparativo entre quatro métodos de cálculo de
capacidade de carga do solo para fundações rasas tipo sapata. Esse estudo foi realizado
utilizando o método empírico a partir do ensaio de sondagens à percussão, a formulação
teórica proposta por Terzaghi, considerando-se duas formas de obtenção de coesão e ângulo
de atrito (determinados em laboratório e obtidos a partir de correlações com o número de
golpes do ensaio de sondagem a percussão), e por último, utilizando a tabela de pressões
básicas da NBR 6122/1996. Para tal estudo foram selecionados quatro locais na cidade de
Feira de Santana, para os quais existiam dados de sondagens a percussão, resultados de
ensaios de caracterização e cisalhamento direto. Para as variações foram adotadas sapatas
quadradas (1,00m X 1,00m) apoiadas nas cotas de onde foram retiradas as amostras. Os
resultados dos cálculos feitos pelos quatro métodos mostram que o método teórico proposto
por Terzaghi foi o mais conservador. Além disso, foi avaliado também o potencial de colapso
para os quatro locais.
9
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Bloco em concreto.................................................................................................21
Figura 2.2 - Sapatas isoladas.....................................................................................................22
Figura 2.3 - Ruptura por puncionamento..................................................................................26
Figura 2.4 - Ruptura generalizada.............................................................................................26
Figura 2.5 - Valores de σAdm em função da largura B da Sapata (NBR 6122/1996)................37
Figura 3.1 – Mapa de Feira de Santana com indicação dos pontos de sondagens a
percussão...................................................................................................................................42
Figura 3.2 - Esquema de cota de assentamento da sapata-CIS.................................................45
Figura 3.3 - Esquema de cota de assentamento da sapata. - Rua Barão de Cotegipe...............46
Figura 3.4 - Esquema de cota de assentamento da sapata. - Rua Barão do Rio Branco...........46
Figura 3.5 - Esquema de cota de assentamento da sapata. - Av. João Durval Carneiro...........47
Figura 4.1 - Tensão admissível – Centro Industrial do Subaé..................................................68
Figura 4.2 - Tensão admissível – Rua Barão de Cotegipe........................................................69
Figura 4.3 - Tensão admissível – Rua Barão do Rio Branco....................................................69
Figura 4.4 - Tensão admissível – Avenida João Durval Carneiro............................................70
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Fatores de capacidade de carga
Tabela 2.2 - Fatores de forma utilizados na fórmula de Terzaghi
Tabela 2.3 – Fatores de capacidade de carga de Skempton
Tabela 2.4 – Fatores de forma de Brinch Hansen
Tabela 2.5 – Correlações de NSPT e coesão de argilas
Tabela 2.6 – Correlações de NSPT e ângulo de atrito de areias
Tabela 2.7 - Pressões básicas dos solos
Tabela 2.8 – Critérios de identificação de colapsos baseados em índices físicos e ensaios de
caracterização
Tabela 3.1 - Índices físicos dos solos estudados
Tabela 3.2 - Parâmetros de plasticidade
Tabela 3.3 - Granulometria dos solos
Tabela 3.4 - Classificação granulométrica dos solos
Tabela 3.5 - Parâmetros de resistência dos solos-Ensaio de cisalhamento direto inundado
Tabela 3.6 - Número de golpes da Sondagem à percussão na profundidade de coleta.
Tabela 4.1 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
Tabela 4.2 – Dados utilizados nos cálculos
Tabela 4.3 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga.
Tabela 4.4 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Tabela 4.5 – Correlação entre “NSPT” e ângulo de atrito.
Tabela 4.6 – Correlação entre “NSPT” e coesão.
Tabela 4.7 – Coeficientes de capacidade de carga
Tabela 4.8 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Argila arenosa)
Tabela 4.9 – Coeficientes de capacidade de carga
Tabela 4.10 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Argila)
Tabela 4.11 – Resumo de tensões admissíveis (Centro Industrial do Subaé)
Tabela 4.12 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
Tabela 4.13 – Dados utilizados no cálculo
Tabela 4.14 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga.
Tabela 4.15 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Tabela 4.16 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte arenoso)
11
Tabela 4.17 – Coeficientes de capacidade de carga
Tabela 4.18 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte)
Tabela 4.19 – Resumo de tensões admissíveis (Rua Barão de Cotegipe)
Tabela 4.20 -. Tensão admissível do solo utilizando métodos
Tabela 4.21 – Dados utilizados nos cálculos
Tabela 4.22 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga
Tabela 4.23 – Cálculo de sobrecarga
Tabela 4.24 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Tabela 4.24 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte areno-argiloso)
Tabela 4.25 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte)
Tabela 4.26 – Resumo de tensões admissíveis (Rua Barão do Rio Branco)
Tabela 4.27 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
Tabela 4.28 – Dados dos solos abaixo da cota de apoio da sapata
Tabela 4.29 – Dados utilizados no cálculo
Tabela 4.30 – Coeficientes de forma e de capacidade carga.
Tabela 4.31 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Tabela 4.32 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Areia siltosa)
Tabela 4.33 - Coeficientes de capacidade de carga
Tabela 4.34 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Areia)
12
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
A = Área da fundação
B - Menor dimensão da sapata;
b - Menor dimensão do pilar.
c - Coesão do solo
c’ - Coesão do solo utilizada para o cálculo de tensão admissível de solos que apresentam
ruptura localizada.
d - Fatores de profundidade;
D - profundidade da cota de apoio da sapata
Df - Profundidade de embutimento na camada resistente;
e - índices de vazios
FS - Fator de Segurança (adimensional)
i - Fatores de inclinação da carga;
IP - índice de plasticidade.
k - Coeficiente de avaliação do colapso.
L - Maior dimensão da sapata;
l - Maior dimensão do pilar;
LL ou wL - Limite de liquidez.
Nc corrida - Coeficiente de capacidade de carga de sapata corrida.
Nc ret - Coeficiente de capacidade de carga de sapata retangular.
Nc, Nγ, Nq - Fatores de capacidade de carga em função do ângulo de atrito do solo abaixo da
base da fundação(Adimensional)
NSPT - soma do número de golpes (médio entre as camadas) necessários à penetração dos
últimos 30 cm do amostrador padrão no ensaio de SPT - “Standard Penetration Test”.
n - Porosidade
P - Carga do pilar, incluindo peso próprio da sapata
q méd. - Sobrecarga
S - área total da parte considerada ou da construção inteira.
SPT – Standard Penetration Test (Ensaio de penetração padrão)
Sc, Sγ, Sq - Fatores de forma (Adimensional)
Sri – Grau de saturação antes da inundação
Srf – Grau de saturação após a inundação
wo ou wi - Teor de umidade inicial.
13
wP – Limite de plasticidade
ws ou wf - Teor de umidade para o solo saturado.
z – Profundidade do solo
σadm - Tensão admissível do solo
Ø – Ângulo de atrito interno do solo
Ø’ – Ângulo de atrito interno do solo utilizado para cálculo de tensão admissível de solos que
apresentam ruptura local.
∆H - Espessura da camada.
γméd. - Peso específico em média ponderada dos diferentes solos abaixo da cota da base da
fundação, dentro da área de influência do bulbo de pressão
γsob - Peso específico do solo acima da base da fundação
γs - Peso específicos dos sólidos
γi - Peso específico do solo antes da saturação
γd - Peso específico do solo seco
γsat - Peso específico do solo saturado
γsub - Peso específico do solo submerso
σ R - Tensão de ruptura do solo
σ0 - pressões básicas propostas pela NBR 6122/1996
14
SUMÁRIO
1.0 INTRODUÇÃO................................................................................................................... 16
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................18
1.2 OBJETIVO ..................................................................................................................................19
1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................................................................................................. 19
1.3 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA ...........................................................................................20
2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.............................................................................................. 21
2.1 TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS................................................................................21
2.1.1 BLOCO............................................................................................................................................... 21
2.1.2 SAPATA............................................................................................................................................. 21
2.2 INVESTIGAÇÃO DE SUBSOLO ATRAVÉS DE SONDAGENS A PERCUSSÃO ...............22
2.3 DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS ........................23
2.3.1 CAPACIDADE DE CARGA DE SAPATAS..................................................................................... 24
2.4 POTENCIAL DE COLAPSO......................................................................................................38
3.0 METODOLOGIA................................................................................................................ 41
3.1 ORIGEM DOS DADOS UTILIZADOS NO TRABALHO DE MONOGRAFIA......................41
3.2 LOCAIS ESCOLHIDOS PARA O ESTUDO .............................................................................43
3.3 DEFINIÇÃO DAS COTAS DE APOIO DAS SAPATAS..........................................................44
3.3.1 CENTRO INDUSTRIAL DO SUBAÉ ............................................................................................... 45
3.3.2 RUA BARÃO DE COTEGIPE........................................................................................................... 45
3.3.3 RUA BARÃO DO RIO BRANCO ..................................................................................................... 46
3.3.4 AVENIDA JOÃO DURVAL CARNEIRO ........................................................................................ 46
3.4 CÁLCULO DE TENSÕES ADMISSÍVEIS ...............................................................................47
3.4.1 MÉTODO EMPÍRICO UTILIZANDO RESULTADOS DE SONDAGEM Á PERCUSSÃO.......... 47
3.4.2 MÉTODO TEÓRICO UTILIZANDO A FÓRMULA DE TERZAGHI............................................. 48
3.4.3 MÉTODO UTILIZANDO A FÓRMULA TEÓRICA DE TERZAGHI COM COESÃO E ÂNGULO
DE ATRITO OBTIDOS ATRAVÉS DE CORRELAÇÕES COM “NSPT”. ................................................ 49
3.4.4 APLICAÇÃO DA TABELA DE PRESSÕES BÁSICAS DA NBR 6122/1996 ................................ 49
3.5 VERIFICAÇÃO DE POTENCIAL DE COLAPSO....................................................................50
4.0 RESULTADOS E ANÁLISES.............................................................................................. 51
4.1 CENTRO INDUSTRIAL DO SUBAÉ........................................................................................51
4.2 RUA BARÃO DE COTEGIPE. ..................................................................................................55
4.3 RUA BARÃO DO RIO BRANCO..............................................................................................59
4.4 AVENIDA JOÃO DURVAL CARNEIRO. ................................................................................63
4.5 ANÁLISE DE POTENCIAL DE COLAPSO .............................................................................72
5.0 CONCLUSÕES DOS RESULTADOS................................................................................. 74
6.0 REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 76
ANEXOS ................................................................................................................................... 78
ANEXO I – Boletim de sondagem a percussão – Centro Industrial do Subaé. .................................79
ANEXO II – Boletim de sondagem a percussão – Rua Barão de Cotegipe. .....................................80
ANEXO III – Boletim de sondagem a percussão – Rua Barão do Rio Branco. ................................81
15
ANEXO IV (a) – Boletim de sondagem a percussão – Av. João Durval Carneiro. ..........................82
ANEXO IV (b) – Boletim de sondagem a percussão – Av. João Durval Carneiro. ..........................83
ANEXO V (a) – Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ) ...........84
ANEXO V (b) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)............85
ANEXO V (c) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ) ............86
ANEXO V (d) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)............87
ANEXO VI (a) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c) .......................88
ANEXO VI (b) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c) .......................89
ANEXO VI (c) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c) .......................90
ANEXO VI (d) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c) .......................91
ANEXO VII (a) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B) .................92
ANEXO VII (b) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B) .................93
ANEXO VII (c) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B) .................94
ANEXO VII (d) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B) .................95
16
1.0 INTRODUÇÃO
É impossível pensar em uma obra de engenharia e não pensar primeiro em sua
fundação, pois é dela que “nasce” toda a estrutura de sustentação, que dará estabilidade ao seu
conjunto estrutural. Por isso é de suma importância o estudo das fundações, para garantir
segurança ao se projetar uma fundação.
Segundo Velloso e Lopes (1998), os elementos necessários para o desenvolvimento de
um projeto de fundações são:
•
Topografia da área
•
Dados geológico-geotécnicos do terreno
•
Dados da estrutura a construir
•
Dados sobre construções vizinhas
Para o dimensionamento de uma fundação, quando se adota inicialmente uma tensão
admissível do solo, devem-se levar em conta dois critérios fundamentais:
•
Ruptura
•
Deformações admissíveis
A segurança quanto à ruptura, geralmente é satisfeita empregando-se um coeficiente
de segurança, e essa análise é feita para garantir que o solo não irá romper.
Os limites admissíveis de deformações (recalques) são de difícil mensuração, pois há
uma grande dificuldade de estimar esses recalques. Para dimensionar uma fundação pelos
limites de recalques, é necessário adotar uma tensão admissível do solo que não venha trazer
deformações excessivas, e que a superestrutura possa suportar.
Geralmente, a tensão admissível do solo é menor quando avaliado por este último
critério; ou seja, esse critério na maioria das vezes define o tipo e área da fundação, visando
minimizar os recalques.
Os tipos de fundações existentes são: fundação superficial ou rasa e fundação
profunda. A escolha da fundação dependerá basicamente do tipo de solo onde será implantada
a obra e da magnitude das cargas atuantes.
Os estudos prévios, durante a elaboração de um projeto de fundações, devem aliar os
aspectos técnicos aos custos que envolvem a escolha de determinada fundação. Nesta escolha,
é imprescindível conhecer as características do subsolo, para que a estabilidade e a segurança
da obra sejam garantidas.
Na elaboração de um projeto de fundações, conhecendo-se as cargas que chegam aos
pilares e o subsolo da área onde haverá a construção, deve-se adotar uma fundação e uma cota
17
de apoio, inicialmente. Em seguida, faz-se a verificação da capacidade de carga da fundação
no solo e, o cálculo do recalque, para então decidir sobre qual fundação deverá ser escolhida.
Um projeto de fundações, quando mal elaborado, poderá trazer diversos tipos de
problemas na sua execução e também, durante a vida útil da obra. Durante a execução, por
exemplo, poderá ser necessário aumentar a profundidade de apoio ou as dimensões das
fundações para aumentar a capacidade de carga, caso o projeto tenha sido elaborado com
poucas informações sobre o subsolo. Durante a vida útil da edificação, esta poderá romper ou
necessitar de reforço de fundações (no caso de recalques diferenciais acima dos limites).
18
1.1 JUSTIFICATIVA
O estudo da capacidade de carga em fundações superficiais tipo sapata é importante na
engenharia de fundações, pelos motivos expostos a seguir:
a) A sapata é um tipo de fundação muito utilizada em obras correntes de engenharia
civil e empregada em obras de pequeno e médio porte. (Escolas, residências, estabelecimentos
comerciais).
b) É importante garantir também a qualidade das obras que utilizam esses tipos de
fundações.
c) É preciso avaliar os métodos empíricos e semi-empíricos de obtenção de capacidade
de carga, para cada local a ser utilizado, para verificar a validade dos mesmos, pois cada
região pode ter peculiaridades que venham distorcer esses resultados.
d) Não existem estudos publicados sobre essa avaliação no subsolo da cidade de Feira
de Santana-Ba.
e) Em geral, existe uma grande quantidade de pesquisas no que se refere ao
comportamento de fundações profundas em detrimento das fundações superficiais. Isto se dá
pelo fato de as fundações profundas suportarem cargas muito elevadas e atravessarem
diversas camadas de solo, que poderão apresentar características e comportamentos
diferenciados. Para as fundações superficiais, o estudo de seu comportamento torna-se
particularmente importante, quando o solo do local apresentar características de colapsividade
e/ou expansividade.
f) O potencial de colapsividade foi verificado, porque os solos apresentam elevados
índices de vazios.
19
1.2 OBJETIVO
•
Calcular tensões admissíveis para o solo superficial de quatro locais em Feira
de Santana através de métodos teóricos, utilizando para isso coesão (c) e ângulo de atrito
(Ø) determinados em laboratório e obtidos a partir de correlações com o ensaio de
sondagem a percussão e compará-las às tensões admissíveis obtidas através de métodos
empíricos e previstas pela NBR 6122/1996.
1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Calcular tensão admissíveis para sapatas assentes em solos superficiais
utilizando a fórmula teórica proposta por Terzaghi, utilizando coesão e ângulo de atrito
obtidos de duas maneiras: Ensaios de laboratório e utilizando correlações empíricas com o
número de golpes médios da sondagem a percussão (NSPT).
•
Estimar tensões admissíveis utilizando métodos empíricos propostos por:
Décourt (1992), Teixeira e Godoy (1998) e Alonso (1943)
•
Estimar tensões admissíveis através da tabela de pressões básicas da NBR
6122/1996, utilizando a classificação granulométrica do boletim de sondagem a
percussão.
•
Verificar o potencial de colapsividade dos solos estudados.
20
1.3 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA
O presente trabalho apresenta a monografia de conclusão do curso de Engenharia Civil
da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), e está dividido em 06 (seis) capítulos.
O capítulo 1 apresenta a introdução, justificativas, objetivo e este item 1.3.
No capítulo 2 está apresentada a revisão bibliográfica sobre o tema proposto; é neste
capítulo que se têm o embasamento teórico para o desenvolvimento da pesquisa.
No terceiro capítulo está explicitada a metodologia aplicada no desenvolvimento da
monografia, bem como apresentação dos dados da pesquisa utilizada como fonte de dados
deste trabalho e algumas considerações necessárias para os cálculos.
O capítulo 4 apresenta os resultados e análises dos dados obtidos nesta pesquisa.
No capítulo 5 estão as conclusões dos resultados.
E no sexto capítulo estão as referências utilizadas para o desenvolvimento da
monografia.
21
2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
De acordo com a NBR-6122/ 1996, a fundação superficial (também conhecida como
rasa ou direta) é definida como elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno,
predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação, e em que a
profundidade de assentamento em relação ao nível do terreno adjacente é inferior a duas vezes
a menor dimensão da fundação. Incluem-se neste tipo de fundação as sapatas, os blocos, os
radiers, as sapatas associadas, as vigas de fundação e as sapatas corridas. Neste item serão
tratados apenas as sapatas e blocos (fundações isoladas).
2.1.1 BLOCO
Elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões
de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.
Pode ter suas faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar normalmente em planta
seção quadrada ou retangular.
Figura 2.1 Bloco em concreto (Milito, 2001)
2.1.2 SAPATA
Elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as
tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego
da armadura. Pode possuir espessura constante ou variável, sendo sua base em planta
normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.
22
Figura 2.2 Sapatas isoladas (Milito, 2001)
2.2 INVESTIGAÇÃO DE SUBSOLO ATRAVÉS DE SONDAGENS A PERCUSSÃO
As investigações do subsolo são de suma importância para uma obra de engenharia
civil, e em especial para definição da fundação. É a partir dessas investigações que se tem
conhecimento de certas características que permitirão definir o tipo de fundação e a cota de
implantação da mesma.
As investigações iniciam com a execução de sondagens em determinadas áreas, e
através de análise tátil visual do solo, para a sua posterior descrição em boletim de sondagens
a percussão.
As sondagens são investigações do subsolo que, como a topografia, precedem o
desenvolvimento de qualquer projeto e podem ser necessárias no transcorrer da obra, ou
posteriormente a ela.
Estas sondagens podem ser executadas por diversos processos. Destes processos, o
mais freqüente nas obras de construção civil é a Sondagem à Percussão.
A prospecção do solo permite conhecer:
•
O tipo de terreno (rochoso, arenoso, argiloso, etc);
•
As camadas constituintes do solo;
•
A resistência destas camadas;
•
O nível do lençol freático.
Assim, é preciso lembrar, ainda, que o custo de uma obra poderá ser efetivamente
minimizado, se bem programada e devidamente estudada a prospecção do terreno.
As prospecções podem ser efetuadas por diversos processos e, dentre os existentes, é
importante a escolha levando-se em conta: o tempo de realização, a precisão das respostas e
os custos.
23
Outro fato que não pode ser esquecido: para se obter uma resposta confiável, nunca ser
executada apenas uma única prospecção.
2.3 DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Para a compatibilização de um projeto de fundação superficial, é necessário
inicialmente realizar os seguintes procedimentos, em ordem cronológica e só passando para o
item seguinte depois de satisfeito o anterior:
Tendo-se a carga no pilar e estimando-se a tensão admissível do solo (σadm), com base
em sondagem, define-se provisoriamente a seção transversal da fundação.
Calcular a capacidade de carga da fundação no solo, que é expressa pela tensão de
ruptura (σR), e dividir esta tensão por um fator de segurança, obtendo assim a tensão
admissível. Comparar esta tensão admissível da fundação no solo com a tensão admissível do
solo (σadm); a primeira deverá ser maior do que a do solo. Caso contrário deve-se revisar a
cota de apoio e/ou a seção transversal da fundação.
Calcular o recalque de cada fundação individualmente e o recalque diferencial.
O dimensionamento geométrico é o primeiro passo para a elaboração de um projeto de
fundações; para isso, é necessário conhecer a tensão admissível do solo e, então, calculam-se
as dimensões das fundações, através da expressão fundamental que gera esse
dimensionamento geométrico.
A=
P
σ adm
(2.1)
Onde:
A= Área da fundação ( m²)
P= Carga do pilar, incluindo peso próprio da sapata (kN)
σadm = Tensão admissível do solo (kN/m²)
As fundações superficiais são dimensionadas de tal maneira que o centro de gravidade
da sapata coincida com o centro de massa do pilar ou dos pilares, como é o caso de sapatas
associadas.
Quando a sapata é suporte para apenas um pilar, ou seja, sapata isolada, pode-se
utilizar a seguinte relação para o seu dimensionamento geométrico:
24
L-B=l-b
(2.2)
Sendo:
L = Maior dimensão da sapata;
B = Menor dimensão da sapata;
l = Maior dimensão do pilar;
b= Menor dimensão do pilar.
Quando do dimensionamento das sapatas de dois pilares próximos e/ou pilares de
cargas muito grandes, as áreas das sapatas poderão se sobrepor e, então, será necessário
associar as sapatas, lembrando que a sapata deverá estar centrada no centro de cargas dos
pilares.
Caso a sapata seja de divisa, é preciso utilizar de um artifício, que faz com que uma
sapata com carga excêntrica se equilibre em outra, por intermédio de uma viga de equilíbrio.
Isso faz com que o momento gerado pela excentricidade seja absorvido pela viga de equilíbrio
(“alavanca”), aliviando a carga aplicada na outra sapata que está servindo de contrapeso para
este “braço de alavanca”. Entretanto, essa redução só é considerada em 50% do total aliviado
(Alonso, 1943).
Quando o pilar não tiver forma retangular, a sapata será centrada no centro de
gravidade do pilar, sendo que os balanços iguais serão procurados em relação à mesa
retangular do topo da sapata (Teixeira e Godoy, 1998).
Neste item, foi dado enfoque ao dimensionamento de sapatas que é a fundação
estudada.
2.3.1 CAPACIDADE DE CARGA DE SAPATAS
Segundo Abrahão e Velloso (1998), a capacidade de carga de uma fundação é a carga
que provoca sua ruptura. Ela é influenciada pelas dimensões e posicionamento da fundação,
mas depende principalmente da resistência e da compressibilidade do solo, em que a fundação
se apóia e, da profundidade onde se encontra o nível de água.
A ruptura poderá ocorrer no próprio elemento estrutural da fundação (quando o
elemento de transmissão de carga não suportar a carga aplicada) ou no solo.
A ruptura por escoamento do solo se dá geralmente devido à ocorrência de um
recalque de valor superior ao previsto, este escoamento acontece a partir do momento em que
as tensões atuantes superam as tensões resistentes do solo e produzem deformações
25
excessivas que são os escoamentos ou plastificações, e se estas não atingirem o equilíbrio,
pode levar à ruptura franca do material.
CRITÉRIOS DE RUPTURA
Uma fundação quando bem projetada, segundo Veloso e Lopes (1998) deve atender,
três requisitos básicos de segurança:
a) Deformações aceitáveis
b) Segurança ao colapso do solo fundação
c) Segurança ao colapso dos elementos estruturais
a) DEFORMAÇÕES ACEITÁVEIS
As deformações são previstas em projetos, pois um corpo sólido quando submetido a
uma força qualquer tende a se deformar.
As deformações é uma grande preocupação em projetos de fundações, pois uma
fundação mal projetada pode sofrer deformações excessivas que geram deslocamento das
cargas, podendo assim gerar momentos inesperados.
Em uma estrutura que ocorre esse tipo de anomalia, tem-se grande risco de ocorrer
fissuração, trincas, danos a esquadrias, tubulações elétricas e hidro-sanitárias, desníveis em
pisos ou lajes etc. e se essas deformações continuarem aumentando pode ocorrer à ruptura do
conjunto.
b) SEGURANÇA AO COLAPSO DO SOLO DE FUNDAÇÃO.
Esse tipo de segurança também é chamado de segurança externa, está relacionada
diretamente ao solo, a ruptura por este fator pode ocorrer quando:
- A resistência do solo não for suficiente para suportar a carga aplicada pela fundação,
gerando assim um colapso para a estrutura.
- Pode ocorrer também uma situação em que o solo é escoado lateralmente quando da
aplicação da carga, isso ocorre em solos arenosos e pode ser de natureza irreversível caso não
haja um confinamento do solo.
Podem ser feitos ensaios com placas rígidas carregadas para verificar a capacidade de
carga de um solo e também para verificar qual o tipo de ruptura característica pode ocorrer no
solo estudado quando o mesmo for submetido a um carregamento usual.
26
Quando ocorre este tipo de colapso podem se observar dois tipos característicos de
ruptura: Por puncionamento ou localizada e ruptura generalizada.
A ruptura por puncionamento ou localizada ocorre quando é observado um
deslocamento vertical da placa em relação ao solo de fundação, pode resultar também em um
pequeno levantamento do solo na área externa à placa e aparecimento de trincas radiais, como
observado na figura 2.3.
Figura 2.3 – Ruptura por puncionamento (Consoli, 2006)
Já na ruptura generalizada o solo da parte externa do perímetro da placa é “levantado”
isso leva ao colapso e a formação de uma superfície de ruptura nítida (Figura 2.4).
Figura 2.4 – Ruptura generalizada (Consoli, 2006)
Segundo Barata (1984), a ruptura generalizada é típica de solos de resistência média a
elevada, ou seja, as areias medianamente compactas a compactas, as compactas e as muito
compactas, e as argilas médias, rijas e muito rijas e duras. E a ruptura localizada ocorre nos
solos fracos, ou seja, nas areias muito fofas, fofas, fofas a medianamente compactas e nas
argilas muito moles e moles.
27
c) SEGURANÇA AO COLAPSO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS.
Essa segurança leva em conta o dimensionamento estrutural do elemento de fundação.
Ocorre quando
algumas
cargas
não
foram
consideradas
quando
feito
o
dimensionamento, assim a resistência do elemento de transmissão de carga pode não ser
suficiente para suportar a carga que não lhe era previsto, assim a ruptura se dá através do
elemento de fundação. Ou quando algum fator não foi considerado para efeito de
dimensionamento do elemento de fundação, como é caso do empuxo que pode agir na
fundação gerando momentos negativos, e se esses não tiverem previsto poderá levar a ruptura
da base da fundação.
Ao se determinar a capacidade de carga de um conjunto solo-fundação, no
dimensionamento de uma fundação, é necessário que se divida este valor por um coeficiente
de segurança, obtendo-se a pressão ou carga admissível.
σ adm =
σR
FS
(2.3)
Onde:
σ adm = Tensão admissível do solo (kN/m²)
σ R = Tensão de ruptura do solo (kN/m²)
FS =Fator de Segurança (adimensional)
O coeficiente de segurança é recomendado pelo autor da teoria, porém, nunca pode ser
inferior a 3, segundo a NBR-6122/1996.
Geralmente o fator que determina um projeto de fundação rasa é o recalque pois antes
de um solo entrar em ruptura franca ele já produziu deformações excessivas inaceitáveis ao
projeto; exceto nas areias muito compactas que isso não necessariamente será a regra.
A definição de pressão admissível de uma fundação superficial segundo a NBR6122/1996 é:
Tensão aplicada por uma fundação superficial ao terreno, provocando apenas
recalques que a construção pode suportar sem inconvenientes e oferecendo, simultaneamente,
segurança satisfatória contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento estrutural de
fundação.
28
Para estimar as tensões admissíveis do conjunto solo-fundação, utiliza-se quatro
métodos diferentes, apresentados a seguir:
- Métodos teóricos
- Métodos semi-empíricos
- Métodos empíricos
- Prova de carga sobre placas
MÉTODOS TEÓRICOS
Para o cálculo de tensões admissíveis por métodos teóricos é necessária a execução de
ensaios específicos para a obtenção de características do solo estudado, como é o caso de
ângulo de atrito e coesão, por exemplo, que são empregados nos seguintes métodos: Terzaghi,
Skempton, Brinch Hansen ou Meyerhof. Esses métodos permitem calcular a capacidade de
carga do solo, podendo assim calcular a tensão admissível do solo perante inserção do
coeficiente de segurança.
Em geral, os métodos relacionam o ângulo de atrito, coesão, profundidade de
embutimento da fundação, formas das fundações, fatores de inclinação de cargas e outras
relações geométricas.
a) TERZAGHI
Para a utilização da fórmula de TERZAGHI, é necessário conhecer o ângulo de atrito
(∅) para se obter os fatores de capacidade de carga, a coesão do solo (c) e ainda conhecer a
forma da fundação para se obter os fatores de forma.
O conceito de atrito entre sólidos, Barata (1984), está fundamentalmente ligado ao de
movimento, o atrito surge quando se verifica tendência de movimento. Tendo em vista que só
há movimento, deslocamento, por ação de forças, pode-se entender o atrito como uma força
resistente que se opõe à força provocadora do deslocamento.
Nos materiais constituídos de grãos isolados, ou independentes, o atrito é um misto de
escorregamento e de rolamento, afetado fundamentalmente pela entrosagem ou embricamento
dos grãos.
A coesão é uma característica típica dos solos muito finos, argilas e siltes plásticos,
diretamente ligada à consistência e originada da tração (decorrente da presença de meniscos
de água nos contatos) entre grãos do material.
29
No entanto, Barata (1984) refere também a um tipo de coesão resultante da eventual
existência de substância cimentante, como óxido de ferro, entre os grãos do solo, que neste
caso pode ser até um solo de granulometria graúda, areia ou pedregulho. Este tipo de coesão,
todavia, é frágil, tendendo a se anular quando o movimento (deslocamento) atinge níveis
elevados.
O mesmo autor ainda diz que a coesão é um componente da resistência ao
cisalhamento que independe (diretamente) do esforço normal.
O ângulo de atrito, bem como a coesão do solo, é obtido através de ensaios de
laboratório, do tipo ensaio de cisalhamento direto simples ou ensaio de compressão triaxial.
Podem ser também estimados a partir do SPT.
A fórmula de Terzaghi para o cálculo de capacidade de carga de solos que apresentam
ruptura geral é mostrada pela expressão 2.4.
σR=Sc. Nc. c + (1/2. Sγ . Nγ . γméd.. B) + Sq. Nq. q méd.
(2.4)
Onde:
σR = Capacidade carga na ruptura (tf/m²);
Nc, Nγ, Nq = Fatores de capacidade de carga em função do ângulo de atrito do solo
abaixo da base da fundação mostrados na tabela 2.1(Adimensional);
Sc, Sγ, Sq = Fatores de forma segundo tabela 2.2 (Adimensional);
c = Coesão do solo (tf/m²);
γméd. = Peso específico em média ponderada dos diferentes solos abaixo da cota da
base da fundação, dentro da área de influência do bulbo de pressão (tf/m³);
B = Menor dimensão da sapata (m);
q méd.= Sobrecarga (tensão geostática na cota de apoio da fundação) (tf/m²).
Sobrecarga:
q méd.= γsob.. D
Onde:
D = profundidade da cota de apoio da sapata (m).
γsob = Peso específico do solo acima da base da fundação
Para o cálculo de capacidade de carga de solos que apresentam ruptura localizada é
utilizada a expressão 2.7, percebe-se que é a mesma expressão 2.4 porém utiliza coesão e
ângulo de atrito reduzidos, como segue:
30
(2.5)
(2.6)
Valendo esses valores de c’ para utilização na expressão e Ø’para obtenção dos fatores
de capacidade de carga, agora denominados de: N’c, N’q e N’γ, como visto na expressão 2.7.
σR=Sc. N’c. c’ + (1/2. Sγ . N’γ . γméd.. B) + Sq. N’q. q méd.
(2.7)
Tanto os valores de Nc, Nq e Nγ, como os valores de N’c, N’q e N’γ podem ser obtidos
pelas equações 2.8, 2.9 e 2.10
Ν q = e Πtgφ tg ²(45 + Φ / 2)
(2.8)
Ν c = ( Ν q − 1) cot gΦ
(2.9)
Ν c = 2( Ν q + 1)tgΦ
(2.10)
Na tabela 2.1 estão mostrados os fatores de capacidade de carga utilizados na fórmula
de Terzaghi, que foram tabelados por Vésic (1975), apud Cintra (2003) e a tabela 2.2
apresenta os fatores de forma.
31
Tabela 2.1 – Fatores de capacidade de carga (Vésic, 1975, apud Cintra, 2003)
32
Tabela 2.2 - Fatores de forma utilizados na fórmula de Terzaghi (Alonso, 1943)
b) SKEMPTON
A fórmula de Skempton apresentada na equação 2.11 é mais simplificada em relação à
de Terzaghi.
σR = c . Nc + q méd.
(2.11)
Onde:
σR = Capacidade carga na ruptura (tf/m²);
Nc = Fator de capacidade de carga, segundo tabela 2.2;
c = Coesão do solo (tf/m²);
q méd.= Sobrecarga(tf/m²).
Df = Profundidade de embutimento na camada resistente;
B = Lado da sapata quadrada, raio da sapata circular ou largura da sapata corrida.
Tabela 2.3 – Fatores de capacidade de carga de Skempton (Alonso, 1943)
33
No caso de sapatas retangulares, podemos usar a seguinte relação para adaptar o Nc.:
Nc ret = (1+ 0,2 B/L)x(Nc)corrida
(2.12)
Sendo que L é o maior lado da sapata retangular.
Nc ret = Coeficiente de capacidade de carga de sapata retangular.
Nc corrida = Coeficiente de capacidade de carga de sapata corrida.
c) BRINCH HANSEN
O método se aplica para cargas excêntricas e inclinadas. E os fatores de capacidade de
carga são iguais ao de Skempton.
σR = Sc .Nc . c . dc. ic + (1/2 . Sγ . Nγ . γméd. . B . dγ . iγ) + Sq .Nq . q méd .dq . iq
(2.13)
Onde:
S = Fatores de forma;
d = Fatores de profundidade;
i = Fatores de inclinação da carga;
N = Fatores de capacidade de carga.
Tabela 2.4 – Fatores de forma de Brinch Hansen (Medeiros, 2006)
d) MEYERHOF
Semelhante à de Terzaghi, apenas os fatores Nc, Nγ e N q, não só dependem de ∅
(ângulo de atrito), como também da relação D/B e da rugosidade da base da fundação.
A expressão proposta leva em conta a resistência ao cisalhamento do solo acima da
base da fundação.
Enquanto, na solução de Terzaghi, despreza a resistência ao cisalhamento do solo
acima da base da fundação, que atua apenas como sobrecarga. Nesta solução de Meyehof a
34
superfície de ruptura vai até a superfície do terreno, onde o autor chama a mesma de
superfície livre equivalente e nela atuam as pressões normais e tangenciais.
σR =Nc . c + (1/2 . Nγ . γméd. . B ) + po .Nq
(2.14)
Onde:
po= 1/2 . γ . Df
(2.15)
MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS
São os métodos em que as características do solo são estimadas, geralmente com o uso
de tabelas e ábacos e são de acordo com os tipos de solo. Essas características são extraídas
por esses artifícios e utilizadas em teorias mecânicas.
Alonso (1943) apresenta duas tabelas de correlações do NSPT, com consistência e
coesão de solos argilosos (Tabela 2.5) e outra com ângulo de atrito e consistência de solos
arenosos (Tabela 2.6). Esses valores podem ser usados como parâmetros geotécnicos de
resistência em fórmula teórica (por exemplo, a de Terzaghi) para o cálculo de tensão
admissível..
Tabela 2.5 – Correlações de NSPT e coesão de argilas (Alonso, 1943)
35
Tabela 2.6 – Correlações de NSPT e ângulo de atrito de areias (Alonso, 1943)
MÉTODOS EMPÍRICOS
Esses métodos são os mais rápidos, pois apenas pela descrição do tipo de material, já
se tem uma capacidade de carga média para esse tipo de solo. São tabelas contendo os mais
variados tipos de solos
Alonso (1943) e Teixeira e Godoy (1996) dizem que se pode calcular a tensão
admissível de uma fundação superficial utilizando o SPT (Standard Penetration Test) médio
das camadas a partir da cota de apoio da fundação, apenas dividindo este por 0,05, sendo o
resultado expresso em kN/m² e este método só é aplicado para NSPT≤20, segundo Alonso
(1943) e 5<NSPT<20, segundo Teixeira e Godoy (1996), não se restringindo a nenhum tipo de
solo especificamente.
(2.16)
Já Décourt (1992), apud Gouvêa (2007), utiliza uma outra relação, que além de
diferenciar as argilas das areias, divide por 0,03 quando o solo for arenoso e por 0,04 quando
o solo for argiloso.
- Para areias:
(2.17)
36
- Para argilas:
(2.18)
Onde:
σadm = tensão admissível do solo (kN/m²);
NSPT = soma do número de golpes (médio entre as camadas) necessários à penetração
dos últimos 30 cm do amostrador padrão no ensaio de SPT - “Standard Penetration Test”.
A NBR 6122/1996 apresenta uma tabela com as pressões básicas (Tabela 2.7) para os
tipos de solos. Está apresentado a seguir o que ela prescreve para a sua utilização, bem como
suas adequações para sua utilização, com relação às dimensões e profundidade da fundação.
Tabela 2.7-Pressões básicas dos solos (NBR 6122/1996)
37
No item 6.2.2.5 ( da NBR 6122/1996) Prescrição especial para solos granulares, está
exposto que:
“Quando se encontram abaixo da cota da fundação até uma profundidade de duas vezes a
largura da construção apenas solos das classes 4 a 9, a pressão admissível pode ser corrigida
em função da largura B do corpo da fundação, da seguinte maneira:”
“a) no caso de construções não sensíveis a recalques,os valores da Tabela 4, válidos para a
largura de 2 m, devem ser corrigidos proporcionalmente à largura, limitando-se a pressão
admissível a 2,5 σo para uma largura maior ou igual a 10 m;”
“b) no caso de construções sensíveis a recalques, deve-se fazer uma verificação do eventual
efeito desses recalques, quando a largura for superior a 2 m, ou manter o valor da pressão
admissível conforme fornecido pela Tabela 4. Para larguras inferiores a 2 m continua valendo a
redução proporcional, conforme indicado na Figura 1.”
Figura 2.5-Valores de σAdm em função da largura B da Sapata (NBR 6122/1996)
No item 6.2.2.6 a NBR 6122/1996 permite um aumento da pressão admissível com o
aumento da profundidade, da seguinte maneira:
“Para os solos das classes 4 a 9, as pressões conforme a Tabela 4 devem ser aplicadas quando a
profundidade da fundação, medida a partir do topo da camada escolhida para seu assentamento,
for menor ou igual a 1 m. Quando a fundação estiver a uma profundidade maior e for
totalmente confinada pelo terreno adjacente, os valores básicos da Tabela 4 podem ser
acrescidos de 40% para cada metro de profundidade além de 1 m, limitado ao dobro do valor
fornecido por esta Tabela.”
Porém chama atenção que somente é válido essa consideração quando é garantida a
permanência desta camada sobrejacente. Porém (na alínea b) restringe o aumento de carga
em:
38
“b) Os efeitos a que se referem o disposto em 6.2.2.5 e 6.2.2.6 não podem ser considerados
cumulativamente se ultrapassarem o valor 2,5 σ0.”
Assim como têm prescrições para solos arenosos, no item 6.2.2.7 existe prescrição
especial para solos argilosos. Que diz:
“Para solos das classes 10 a 15, as pressões conforme a Tabela 4 devem ser aplicadas a um
elemento de fundação não maior do que 10 m². Para maiores áreas carregadas ou na fixação da
pressão média admissível sob um conjunto de elementos de fundação (ou a totalidade da
construção), devem-se reduzir os valores da Tabela 4, de acordo com a equação abaixo:”
Onde:
σ0 = pressões básicas
S = área total da parte considerada ou da construção inteira, em m².
PROVA DE CARGA SOBRE PLACAS
Esse ensaio é feito em campo e consiste em carregar o solo, com o auxilio de um
macaco hidráulico e uma placa de ferro fundido geralmente de 80 cm de diâmetro e ele pode
ser feito de duas maneiras:
- Com TIRANTES de aço, fazendo com que toda a força empregada pelo macaco
hidráulico seja transferida para a chapa de aço e concomitantemente para o solo; essa pressão
aplicada pelo macaco hidráulico é monitorada e por intermédio de um deflectômetro é medido
o recalque do solo, daí, é possível traçar uma curva Pressão-recalque.
- Com uma CAIXA que contém material de peso suficiente para gerar tensões
necessárias ao projeto, daí em diante o procedimento é o mesmo.
2.4 POTENCIAL DE COLAPSO
Existem alguns solos que possuem características peculiares como expansividade e/ou
colapsividade. Essas características precisam ser avaliadas e consideradas no estudo dos solos.
A seguir serão discutidos alguns métodos para avaliação do potencial de colapso.
Segundo Freire et al.(1999), pode-se concluir que um solo potencialmente colapsível é
aquele que apresenta um elevado índice de vazios e umidade natural menor que a necessária
para a saturação. E que a forma como se dá o colapso depende das características inerentes do
solo e do modo de variação da umidade natural e da carga aplicada.
39
O autor se refere a um solo colapsível sendo de estrutura macro-porosa, meta-estável,
com partículas de grandes dimensões, mantidas em sua posição pela presença de algum
vínculo.
Os solos potencialmente colapsíveis podem ser de origem: eólico, residual ou
transportado pela água, e são comuns em regiões tropicais, áridas e semi-áridas.
O processo de colapso do solo se dá por uma diminuição da resistência ao
cisalhamento nos vínculos, ou substância cimentante, que pode ser desencadeado por
umedecimento das partículas do solo, ou em função do nível de tensão, que pode ser
suficiente para quebrar esses vínculos, provocando um rearranjo estrutural sem aumento da
umidade natural do solo.
Podem ser utilizados como critério e ensaios para identificação de solos colapsíveis, os
critérios baseados em índices físicos e ensaios de caracterização ou também critérios baseados
em ensaios edométricos.
Segundo Feuerharmell et al. (2004), os critérios baseados nos índices físicos, na sua
quase totalidade, propõem expressões para o cálculo de uma constante que leva em
consideração propriedades índices do solo. E de acordo com o resultado obtido o solo é então
classificado como colapsível ou não. O autor ressalta que estes métodos são empíricos e
foram desenvolvidos para os solos estudados por cada autor.
Feuerharmell et al. (2004) fala que os métodos baseados em ensaios edométricos, tanto
convencionais, como duplos, são bastante utilizados. Esses critérios fornecem estimativas da
magnitude do colapso, além de possibilitar o conhecimento de parâmetros de deformabilidade
e do comportamento do solo nas condições ensaiadas.
A seguir estão apresentados os três métodos de análise de potencial de colapso
baseados em índices físicos e ensaios de caracterização utilizados no desenvolver desta
monografia.
40
Tabela 2.8 – Critérios de identificação de colapsos baseados em índices físicos e ensaios de
caracterização (Vilar et al., 1981; Futai, 1997, apud Feuerharmell; 2004)
Onde:
•
k = Coeficiente de avaliação do colapso.
•
wo = Teor de umidade inicial.
•
LL = Limite de liquidez.
•
IP = índice de plasticidade.
•
ws = Teor de umidade para o solo saturado.
41
3.0 METODOLOGIA
A metodologia aplicada no desenvolvimento da monografia consiste no cálculo de
tensões admissíveis em sapatas quadradas com 1,00 metro de lado, para quatro locais na
cidade de Feira de Santana, utilizando o método empírico que calcula a tensão admissível a
partir do número de golpes da Sondagem à Percussão (NSPT), a expressão teórica de Terzaghi
(adotando parâmetros obtidos através de ensaios em laboratório, e parâmetros obtidos através
de correlações empíricas com o número de golpes da Sondagem a Percussão) e a tensão
admissível obtida através da tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996.
Além dos referidos cálculos acima, foi avaliado o potencial de colapso das amostras de
solos por critérios de identificação de colapsos baseados em índices físicos e ensaios de
caracterização. Foram utilizados os métodos de Priklonskij (1952), Gibbs & Bara (1962) e
Handy (1973).
3.1 ORIGEM DOS DADOS UTILIZADOS NO TRABALHO DE MONOGRAFIA
Conforme mencionado na “Introdução”, os dados utilizados nesta monografia foram
gerados em uma pesquisa de iniciação científica do ano de 1999, realizada no Departamento
de Tecnologia (DTEC) da Universidade Estadual de Feira de Santana, com o título
“Determinação de parâmetros geotécnicos da região de Feira de Santana”. A pesquisa foi
desenvolvida pelos bolsistas PIBIC/CNPq Fabrício Nascimento e Picasso Fabrício
Vasconcelos e PROBIC/UEFS José Bresser, Ana Patrícia Mascarenhas e José Boness, sob a
orientação da professora Maria do Socorro C. S. Mateus.
A referida pesquisa gerou os dados conforme descrito a seguir:
•
Foram obtidos diversos resultados de sondagens a percussão realizadas no subsolo
da cidade de Feira de Santana-Ba, por uma empresa situada na cidade.
•
As sondagens foram locadas no mapa de Feira de Santana (figura 3.1) e,
posteriormente, alguns dos locais foram visitados para verificar acessibilidade e
possibilidade de coleta de amostras de solo.
•
Retirada de amostras deformadas e indeformadas
•
Realização de ensaios em laboratório: caracterização geotécnica (Peso específico
dos grãos, granulometria e limites de consistência) e cisalhamento direto inundado
(obtendo coesão e ângulo de atrito).
42
•
Os índices físicos determinados para os solos estudados foram: Peso específico dos
solos, porosidade, índices de vazios, umidade inicial, grau de saturação inicial e
peso específico dos grãos.
Figura 3.1 – Mapa de Feira de Santana com indicação dos pontos de sondagens a percussão
43
O trabalho aqui desenvolvido utiliza esses dados referentes a quatro locais.
3.2 LOCAIS ESCOLHIDOS PARA O ESTUDO
Os locais utilizados para realização dos estudos são:
•
Terreno ao lado da fábrica da Kaiser, localizado no Centro Industrial do Subaé
(CIS)
•
Construção ao lado da clínica Odontológica Sobreira, na Rua Barão de Cotegipe.
•
Ao lado do Edifício Bradesco Seguros, na Rua Barão do Rio Branco.
•
Terreno próximo do Hospital Mater Dei, localizado na Avenida João Durval
Carneiro.
Para efeito de simplificação denominamos os referidos locais apenas com o nome da
localidade onde se encontram; ou seja: Centro Industrial do Subaé ou CIS, Rua Barão de
Cotegipe, Rua Barão do Rio Branco e Avenida João Durval Carneiro.
Para estes locais, os dados utilizados encontram-se nas tabelas 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 3.5 e
3.6.
Tabela 3.1-Índices físicos dos solos estudados
Tabela 3.2-Parâmetros de plasticidade
44
Tabela 3.3 Granulometria dos solos
Tabela 3.4-Classificação granulométrica dos solos
Tabela 3.5-Parâmetros de resistência dos solos-Ensaio de cisalhamento direto inundado
Tabela 3.6-Número de golpes da Sondagem à percussão na profundidade de coleta.
3.3 DEFINIÇÃO DAS COTAS DE APOIO DAS SAPATAS
Apesar da classificação granulométrica do solo feita pelo ensaio de sondagem a
percussão indicar que os solos estudados são de compacidade fofa e média ou consistência
mole e ainda, Teixeira e Godoy (1996) afirmarem que não é permitido o emprego de fundação
45
direta em solo mole ou fofo, o estudo foi feito para efeito entre os diferentes métodos
utilizados para obtenção de tensão admissíveis.
As sapatas foram assentes nas profundidades de coleta das amostras deformadas e
indeformadas, levando em consideração algumas alterações feitas no terreno pelo construtor.
Para cada local estudado, a definição da cota de apoio da sapata está detalhada nos
itens 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 e 3.3.4.
3.3.1 CENTRO INDUSTRIAL DO SUBAÉ
Neste local de estudo, a cota de assentamento da sapata foi de 1,00 metro, mesma
profundidade de coleta das amostras. A figura 3.2 apresenta desenho esquemático do perfil de
solo e da fundação.
Figura 3.2-Esquema de cota de assentamento da sapata-CIS
3.3.2 RUA BARÃO DE COTEGIPE
Quando realizada a visita a este local, foi observado que a construtora tinha removido
uma camada de 1,10 metros de espessura, pois a mesma se tratava de camada de areia fofa,
como observado no perfil de sondagem a percussão da figura 3.3. Portanto, a partir da nova
cota do terreno as amostras foram retiradas em uma profundidade de 90 centímetros, e para o
nosso estudo não foi considerado que este local foi reaterrado após remoção da referida
camada. Embora a camada, onde a sapata está apoiada, seja de um solo de baixa compacidade
(fofa), apoiou-se a sapata na cota com N igual a 6, como mostra o esquema da figura 3.2.
46
Figura 3.3-Esquema de cota de assentamento da sapata. - Rua Barão de Cotegipe
3.3.3 RUA BARÃO DO RIO BRANCO
A retirada de amostras neste local foi feita em uma profundidade de 2,00 metros,
portanto, para o nosso estudo foi considerado que a profundidade de assentamento da sapata
seria a mesma. Conforme indicado na figura 3.4.
Figura 3.4-Esquema de cota de assentamento da sapata. - Rua Barão do Rio Branco
3.3.4 AVENIDA JOÃO DURVAL CARNEIRO
Neste local foi encontrada camada de 95 cm pouco compacta e uma camada de 3,05 m
de silte argilosos mole (figura 4.5). A colocação de sapata nessas camadas ficou inviável, pela
baixa capacidade de suporte das duas camadas e o bulbo de pressões estaria completamente
no solo mole.
Para o estudo, adotou-se uma camada compactada com espessura de 80 cm para
realização dos cálculos. Embora o bulbo de pressões esteja nas camadas de baixa capacidade
suporte, considerou-se que a camada de aterro compactado contribuiu para aumento na
capacidade de carga.
47
Figura 3.5-Esquema de cota de assentamento da sapata. – Av. João Durval Carneiro
3.4 CÁLCULO DE TENSÕES ADMISSÍVEIS
3.4.1 MÉTODO EMPÍRICO UTILIZANDO RESULTADOS DE SONDAGEM Á
PERCUSSÃO
Como já visto na revisão bibliográfica deste trabalho, quando se utiliza o método
empírico utilizando o “N” da sondagem à percussão para o cálculo de tensões admissíveis de
fundações superficiais, considera-se uma área de influência da fundação sobre o terreno, é o
que chamamos de bulbo de pressão. Esse bulbo de pressão depende das dimensões da
fundação, e seu limite é considerado até o bulbo de 0,10σ, ou seja, até uma tensão de 10 % da
tensão aplicada na cota de apoio da fundação, que corresponde à profundidade de 2,0B a
2,5B, onde B é a menor dimensão da fundação. Para o presente trabalho, foi considerado
2,0B.
Para a aplicação desse método foi feito uma média ponderada entre o número de
golpes “N” da sondagem à percussão na área de influência do bulbo de pressão (profundidade
de 2,0B a partir da cota de apoio da sapata), baseado no perfil de sondagem a percussão.
Os seguintes métodos foram usados:
•
Método proposto por DÉCOURT (1992)
•
Métodos proposto por TEIXEIRA E GODOY (1996)
•
Método proposto por ALONSO (1943)
48
3.4.2 MÉTODO TEÓRICO UTILIZANDO A FÓRMULA DE TERZAGHI
Para o cálculo da tensão admissível pela fórmula teórica de Terzaghi, além das
profundidades de coleta das amostras, foram utilizados dados da pesquisa de iniciação
científica já referida:
•
Peso específico do solo (γ).
•
Ângulo de atrito interno dos grãos (Ø).
•
Coesão do solo (c).
A expressão utilizada foi a de ruptura localizada (Expressão 2.7), onde se considerou
reduções de “c” e “Ø”, segundo equações 2.5 e 2.6 para os dados obtidos em ensaios de
laboratório.
A fórmula teórica proposta por Terzaghi, é o somatório de três parcelas, a primeira é
referente à coesão, a segunda é referente à base da fundação e a última é a parcela da
sobrecarga, Terzaghi utiliza em todas as três parcelas dois coeficientes, o coeficiente de
capacidade de carga e o coeficiente de forma. O coeficiente de capacidade de carga é
estritamente ligado ao ângulo de atrito do solo e o de forma é relacionado com a geometria da
fundação, corrida, retangular, quadrada ou circular.
Os coeficientes de forma (Sc, Sq e Sγ) foram tabelados também por Terzaghi, e é de
simples aplicação. A sapata modelo utilizada para o estudo foi uma sapata quadrada de 1,00 m
de dimensão.
A primeira parcela da fórmula de Terzaghi, que é da coesão, está ligada à coesão do
solo que se encontra abaixo da cota de assentamento da fundação, caso houver mais de um
tipo de solo com uma profundidade para o nosso caso considerado menor que duas vezes a
menor dimensão da fundação, essa coesão é calculada através de uma média ponderada da
coesão das camadas que se encontram nesta situação.
A segunda parcela que é referente á base, é calculada através de dados do solo ou dos
solos abaixo da base da fundação que estejam dentro do bulbo de pressão de 0,10σ, ou seja,
de duas vezes a menor dimensão da fundação. Nessa parcela também é usado a ponderação
utilizada na primeira parcela, mas só que agora é para o cálculo do peso específico médio dos
solos.
Para terceira e última parcela, que é a parcela da sobrecarga, utiliza-se os dados da ou
das camadas superiores à base da fundação, como o próprio nome já diz essa parcela é
correspondente à massa que se encontra em cima da base da fundação. Para esse caso a
49
ponderação é feita para o peso específico do solo caso haja mais de uma camada acima da
cota de assentamento da fundação, a sobrecarga é o produto do peso específico médio das
camadas acima da cota da base da fundação pela profundidade de embutimento da fundação.
Como comentado na revisão bibliográfica Terzaghi diferencia o cálculo de tensão de
ruptura dos solos em ruptura geral e local, para nosso estudo encontramos solos com ruptura
tanto de um tipo quanto do outro.
Para a aplicação da fórmula teórica de Terzaghi, foi aplicado o coeficiente de
segurança de 3, pois é o mínimo recomendado pela NBR 6122 (1996), para a obtenção da
tensão admissível através da tensão de ruptura.
3.4.3 MÉTODO UTILIZANDO A FÓRMULA TEÓRICA DE TERZAGHI COM COESÃO
E ÂNGULO DE ATRITO OBTIDOS ATRAVÉS DE CORRELAÇÕES COM “NSPT”.
Esse método é utilizado a partir de tabelas empíricas que correlacionam o número de
golpes da sondagem à percussão no caso das areias com ângulo de atrito, e no caso de argilas
com a coesão.
No presente trabalho as correlações de NSPT com coesão e ângulo de atrito foram
obtidas através das tabelas 2.4 e 2.5 que são propostas por Alonso (1943) e que estão
apresentadas no capítulo 2.
3.4.4 APLICAÇÃO DA TABELA DE PRESSÕES BÁSICAS DA NBR 6122/1996
A NBR 6122/1996 prescreve as pressões básicas resistidas para cada tipo de solo. As
mesmas foram definidas para fundações com a menor largura (B) sendo 2 m e prevê
acréscimos de pressões para quando houver aumento da menor dimensão da base da
fundação, e também decréscimos quando a mesma for menor que 2 metros. Além disso, a
NBR 6118/1996 considera que pode haver um aumento da pressão admissível quando
considerado o efeito da sobrecarga (a cada metro de embutimento podem ser aumentadas em
40% as tensões admissíveis prescritas pela tabela 2.6, desde que seja garantida a permanência
desta camada superior e que ela seja de solo granular).
Segundo a NBR 6118/1996 pode ser considerado cumulativamente o efeito da
dimensão da sapata ao efeito da sobrecarga, porém o valor da pressão admissível não pode ser
superior a duas vezes o valor da pressão básica.
Neste trabalho, para adotar a tensão admissível da tabela 2.6 da NBR 6122/1996,
utilizou-se como ponto de partida os dados do perfil de sondagem a percussão.
50
3.5 VERIFICAÇÃO DE POTENCIAL DE COLAPSO
Foi verificada a possibilidade de colapso das amostras retiradas dos locais estudados
por três diferentes métodos.
•
Priklonskij (1952)
•
Gibbs & Bara (1962)
•
Handy (1973)
51
4.0 RESULTADOS E ANÁLISES
Neste capítulo estão apresentados os resultados das tensões admissíveis obtidas
utilizando diferentes métodos.
Para cada local foram utilizados quatro métodos de cálculo de tensão admissível e os
mesmos foram comparados.
Está apresentado também neste capítulo o cálculo do potencial de colapsividade dos
solos estudados pelos métodos de Priklonskij (1952), Gibbs & Bara (1962) e Handy (1973)
apud Feuerharmel (2004).
4.1 CENTRO INDUSTRIAL DO SUBAÉ.
De acordo com o boletim de sondagem a percussão o solo estudado é uma argila
arenosa de consistência média e cor marrom escuro; entretanto, na classificação
granulométrica realizada em laboratório a amostra de solo corresponde a uma areia grossa
argilosa.
• Método empírico utilizando o NSPT
Os resultados usando os métodos empíricos de Décourt (1992), Teixeira e Godoy
(1996) e Alonso (1943) estão apresentados na tabela 4.1. O perfil de sondagem utilizado está
esquematizado na figura 3.2, no capítulo 3 e o boletim de sondagem está no anexo I.
Tabela 4.1 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
∆H = Espessura da camada.
Na tabela 4.1, observa-se que o método de Décourt (1992), é menos conservador,
admitindo uma tensão admissível para o solo 46% maior que os outros dois métodos.
52
•
Método teórico
Para o cálculo de capacidade de carga utilizando a expressão teórica de Terzaghi,
considerou-se os dados da tabela 4.2.
Tabela 4.2 – Dados utilizados nos cálculos
Os fatores de capacidade de carga (função de Ø’) e de forma (função da geometria)
foram obtidos através das tabelas 2.1 e 2.2 apresentadas no capítulo 2, e são apresentadas na
tabela 4.3.
Tabela 4.3 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga.
A tabela 4.4 apresenta a expressão de Terzaghi para ruptura localizada e os resultados
de cada parcela da expressão. Para o cálculo da tensão admissível (σadm) adotou-se coeficiente
de segurança (FS) igual a 3. Os percentuais de participação de cada parcela da tensão de
ruptura (σR) também são apresentados.
Tabela 4.4 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
53
Para o cálculo da sobrecarga (qméd) utilizou-se o peso específico da camada acima da
cota da base da fundação. Como o solo de embutimento é o mesmo da base (figura 3.2), o
peso específico utilizado é o mesmo da tabela 4.2.
Para o método utilizado percebe-se que a parcela que mais contribui para a tensão
admissível é a parcela da sobrecarga (mais de 50%) e depois a parcela da coesão (cerca de
30%).
•
Método semi – empírico
A expressão de Terzaghi foi utilizada, sendo que os parâmetros de resistência “c“ e
“Ø” foram obtidos em tabelas de correlações. Essas correlações foram feitas de duas formas:
a) Adotando um valor mínimo para “c” e “Ø” de argilas e areias, respectivamente.
b) Adotando “c” e “Ø” da fração de solo predominante, a partir da classificação
granulométrica apresentada no ensaio de sondagem a percussão.
As tabelas utilizadas encontram-se no capítulo 2 (tabelas 2.5 e 2.6).
Como o solo estudado é uma argila arenosa, a amostra possui características tanto de
argila como de areia. O NSPT médio adotado foi 6,5, conforme apresentado na tabela 4.1.
Para a condição (a), os dados utilizados estão nas tabelas 4.5 e 4.6.
Tabela 4.5 – Correlação entre “NSPT” e ângulo de atrito.
Tabela 4.6 – Correlação entre “NSPT” e coesão.
Por se tratar de solo que apresenta ruptura localizada os valores da tabela 4.7 foram
obtidos em função do valor de Ø’(21,05°).
Tabela 4.7 – Coeficientes de capacidade de carga
54
O peso específico utilizado (18,82 kN/m³) encontra-se na tabela 4.2, a coesão utilizada
foi 16,67 kN/m² (c’) e utilizando estes dados a tabela 4.8 mostra o valor da tensão admissível
obtida.
Tabela 4.8 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Argila arenosa)
Para a condição (b), os valores adotados estão descritos como segue.
Por se tratar de uma argila arenosa, considerou-se que a amostra só possui
características de argila, logo se ângulo de atrito foi adotado como sendo igual a zero. Da
tabela 2.5, adotou-se “c” igual a 37,5 kN/m², média entre os valores mínimo e máximo. Por se
tratar de ruptura localizada c’é igual a 25 kN/m².
Para o valor de ângulo de atrito igual a zero, os fatores de capacidade de carga são
apresentados na tabela 4.9.
Tabela 4.9 – Coeficientes de capacidade de carga
Feitas essas considerações, o valor da tensão admissível está apresentado na tabela
4.10.
Tabela 4.10 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Argila)
Comparando as tabelas 4.8 e 4.10, verifica-se que os valores de tensão admissível
(σadm) se distanciam cerca de 180% em relação ao menor valor, isso se deve ao fato de
considerar que o ângulo de atrito para a situação (b) foi igual a zero, e isso influencia
diretamente nas três parcelas (Nc Nγ e Nq) da expressão de Terzaghi.
55
•
Prescrição da tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996
Segundo o boletim de sondagem (Anexo I), o material é uma argila arenosa de
consistência média. Pela tabela 2.7 (NBR 6122/1996) apresentada no capítulo 2, adotou-se o
solo classe 12 (Argilas médias), cuja tensão admissível (σadm) é de 100 kN/m².
Para o Centro Industrial do Subaé (CIS), os valores de tensão admissível (σadm)
obtidos pelos diferentes métodos estão resumidos na tabela 4.11.
Tabela 4.11 – Resumo de tensões admissíveis (Centro Industrial do
Subaé)
4.2 RUA BARÃO DE COTEGIPE.
De acordo com o boletim de sondagem a percussão o solo estudado é um silte arenoso,
de consistência fofa e cor marrom escuro; entretando, na classificação granulométrica
realizada em laboratório a amostra de solo é uma areia média argilosa.
•
Método empírico utilizando o NSPT
Foram utilizados os métodos de Décourt (1992), Teixeira e Godoy (1996) e Alonso
(1943) para o cálculo de tensão admissível, os resultados estão apresentados na tabela 4.12,
perfil de sondagem utilizado está apresentado na figura 3.3 e o boletim de sondagem, no
anexo 2.
56
Tabela 4.12 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
∆H = Espessura da camada.
O método de Décourt (1992) como visto na tabela 4.12 apresenta uma metodologia
menos conservadora sendo seu resultado cerca de 45% maior que os outros dois métodos
utilizados.
•
Método teórico
Os dados utilizados para o cálculo de tensão admissível utilizando a expressão de
Terzaghi estão apresentados a seguir na tabela 4.13.
Tabela 4.13 – Dados utilizados no cálculo
Os fatores de capacidade de carga (função de Ø’) e de forma (função da geometria)
foram obtidos através das tabelas tabela 2.1 e 2.2 apresentadas no capítulo 2, e são
apresentadas na tabela 4.14.
Tabela 4.14 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga.
57
A tabela 4.15 apresenta a expressão de Terzaghi para ruptura localizada e os resultados
de cada parcela da expressão. Para o cálculo da tensão admissível (σadm) adotou-se coeficiente
de segurança (FS) igual a 3. Os percentuais de participação de cada parcela da tensão de
ruptura (σR) também são apresentados.
Tabela 4.15 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Foi utilizado peso específico igual ao valor apresentado na tabela 4.13 para o cálculo
da sobrecarga (qméd), pois a camada acima da cota da base da fundação é igual ao solo de
embutimento, como observado na figura 3.3.
Analisando este método percebe-se que a parcela que mais contribui para a tensão
admissível é a parcela da sobrecarga (mais de 55%).
•
Método semi – empírico
Para a expressão de Terzaghi utilizando:
a) Um valor mínimo para “c” e “Ø” de argilas e areias, respectivamente.
b) Valores de “c” e “Ø”intermediários aos utilizados nas tabelas 2.5 e 2.6, com
redução de 50%, por se tratar de um solo de fração predominante de silte, segundo a
classificação granulométrica do ensaio de sondagem a percussão.
Como o solo estudado é um silte arenoso (Ver anexo II), ele possui coesão e ângulo de
atrito diferentes de zero. O NSPT médio adotado foi 5,05, conforme apresentado na tabela 4.12.
Para a condição (a), os dados utilizados foram os mesmos valores das tabelas 4.5 e 4.6,
ou seja, “c” igual a 25 kN/m² (c’= 16,67 kN/m²) e “Ø” igual a 30° (Ø’ = 21,05°). Então os
valores dos coeficientes de carga são iguais os da tabela 4.7.
O peso específico utilizado ( 17,54 kN/m³)encontra-se na tabela 4.13, e a tabela 4.16
apresenta o valor da tensão admissível para essa situação.
58
Tabela 4.16 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte arenoso)
Para a condição (b), os valores adotados estão descritos como segue.
Por se tratar de um silte arenoso, considerou-se que a amostra possui coesão e ângulo
de atrito não nulos e de valores 50% menores que os valores mínimos das tabelas 2.5(c = 12,5
kN/m² e c’ = 8,33 kN/m²) e 2.6 (Ø = 15° e Ø’ = 10,13°), respectivamente, correspondente a
faixa de NSPT.
Para o valor de ângulo de atrito igual a 10,13°, os fatores de capacidade de carga estão
apresentados na tabela 4.17.
Tabela 4.17 – Coeficientes de capacidade de carga
Feitas essas considerações, o valor da tensão admissível está apresentado na tabela
4.18.
Tabela 4.18 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte)
Comparando as tabela 4.16 e 4.18 verifica-se que os valores de tensão admissível
(σadm) apresentam grande diferença (Cerca de 260%), deve-se ao fato da primeira
consideração apresentar efeitos simultâneos de coesão e ângulo de atrito maiores que da
segunda.
59
•
Prescrição da tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996
Segundo o boletim de sondagem (Anexo II), o material é um silte arenoso fofo. Pela
tabela 2.7 (NBR 6122/1996) apresentada no capítulo 2, adotou-se o solo classe 15 (Siltes
médios), cuja tensão admissível (σadm) é de 100 kN/m².
Para o Centro Industrial do Subaé (CIS), os valores de tensão admissível (σadm)
obtidos pelos diferentes métodos estão resumidos na tabela 4.19.
Tabela 4.19 – Resumo de tensões admissíveis (Rua Barão de Cotegipe)
4.3 RUA BARÃO DO RIO BRANCO.
A classificação do material de acordo o boletim de sondagem a percussão é uma
amostra de solo silte areno-argiloso, de consistência fofa e cor marrom escuro, e por
classificação granulométrica realizada em laboratório o solo é uma areia média siltosa.
•
Método empírico utilizando o NSPT
Os resultados utilizando métodos empíricos de Décourt (1992), Teixeira e Godoy
(1996) e Alonso (1943) estão apresentados na tabela 4.20. O perfil de sondagem utilizado está
esquematizado na figura 3.4, no capítulo 3 e o boletim de sondagem está no anexo III.
60
Tabela 4.20 -. Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
∆H = Espessura da camada.
Na tabela 4.20, observa-se que o método de Décourt (1992), é menos conservador,
obtendo um valor de tensão admissível 45% maior que os outros dois métodos.
•
Método teórico
Para o cálculo de capacidade de carga utilizando a expressão teórica de Terzaghi,
considerou os dados da tabela 4.21.
Tabela 4.21 – Dados utilizados nos cálculos
Os fatores de carga (função de c’) e de forma (função da geometria) foram obtidos
através das tabelas tabela 2.1 e 2.2 apresentadas no capítulo 2, e são apresentadas na tabela
4.22.
Tabela 4.22 – Coeficientes de forma e de capacidade de carga
61
Para o cálculo da sobrecarga, foi considerado que o peso específico (γ) da camada
acima da que foi estudada (Ver figura esquemática 3.4) igual a 12 kN/m². A tabela 4.23
mostra o cálculo de sobrecarga e a tabela 4.24 apresenta a expressão de Terzaghi e os
resultados de cada parcela da expressão. Para o cálculo da tensão admissível (σadm) adotou-se
coeficiente de segurança (FS) igual a 3. Os percentuais de participação de cada parcela da
tensão de ruptura (σR) também são apresentados.
Tabela 4.23 – Cálculo de sobrecarga
Tabela 4.24 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Por ser uma fundação assente em profundidade igual a dois metros e o solo ser de
baixa capacidade de suporte, a parcela da expressão de Terzaghi que mais contribui para a
tensão admissível é a parcela da sobrecarga (mais de 80%).
•
Método semi – empírico
A expressão de Terzaghi foi utilizada, sendo que os parâmetros de resistência “c“ e
“Ø” foram obtidos em tabelas de correlações. Essas correlações foram feitas de duas formas:
a) Um valor mínimo para “c” e “Ø” de argilas e areias, respectivamente.
b) Valores de “c” e “Ø”intermediários aos utilizados nas tabelas 2.5 e 2.6, com
redução de 50%, por se tratar de um solo de fração predominante de silte, a partir da
classificação granulométrica obtida pelo boletim de sondagem a percussão (Anexo III).
Como o solo estudado é um silte arenoso (Ver anexo III), ele possui tanto coesão
como ângulo de atrito diferentes de zero. O NSPT médio adotado foi 4,90, conforme
apresentado na tabela 4.20.
62
Para a condição (a), os dados utilizados foram os mesmos valores das tabelas 4.5 e 4.6,
ou seja, “c” igual a 25 kN/m² (c’= 16,67 kN/m²) e “Ø” igual a 30° (Ø’ = 21,05°). Então os
valores dos coeficientes de carga são iguais os da tabela 4.7.
O peso específico utilizado encontra-se na tabela 4.21, o cálculo de sobrecarga é igual
ao apresentado na tabela 4.23 e a tabela 4.24 mostra o valor de tensão admissível.
Tabela 4.24 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte areno - argiloso)
Para a condição (b), os valores adotados estão descritos como segue.
Por se tratar de um silte (Fração predominante), considerou-se que a amostra possui
coesão e ângulo de atrito não nulos e de valores 50% menores que os valores mínimos das
tabelas 2.5(c = 12,5 kN/m² e c’ = 8,33 kN/m²) e 2.6 (Ø = 15° e Ø’ = 10,13°), respectivamente,
correspondente a faixa de NSPT.
Para o valor de ângulo de atrito igual a 10,13°, os fatores de capacidade de carga são
iguais aos apresentados na tabela 4.17 e o valor de tensão admissível está apresentado na
tabela 4.25.
Tabela 4.25 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Silte)
Comparando as tabela 4.24 e 4.25 verifica-se que os valores de tensão admissível
(σadm) apresentam grande diferença (Cerca de 240%), deve-se ao fato da primeira
consideração apresentar efeitos simultâneos de coesão e ângulo de atrito maiores que da
segunda.
63
•
Prescrição da tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996
Segundo o boletim de sondagem (Anexo III), o material é um silte areno - argiloso de
consistência fofa a média. Pela tabela 2.7 (NBR 6122/1996) apresentada no capítulo 2,
adotou-se o solo classe 15 (Siltes médios), cuja tensão admissível (σadm) é de 100 kN/m².
Para a Rua Barão do Rio Branco, os valores de tensão admissível (σadm) obtidos pelos
diferentes métodos estão resumidos na tabela 4.26.
Tabela 4.26 – Resumo de tensões admissíveis (Rua Barão do Rio Branco)
4.4 AVENIDA JOÃO DURVAL CARNEIRO.
Segundo a classificação de acordo boletim de sondagem a percussão o material é uma
areia fina e média siltosa, pouco compacta de cor cinza escuro, como mostra o anexo IV, já
pela classificação granulométrica feita em laboratório o solo é uma areia média argilosa.
•
Método empírico utilizando o NSPT
Foram utilizados os métodos de Décourt (1992), Teixeira e Godoy (1996) e Alonso
(1943) para o cálculo de tensão admissível, os resultados estão apresentados na tabela 4.27, na
figura 3.5 está esquematizado a fundação e o perfil da área de influência do bulbo de pressão.
64
Tabela 4.27 – Tensão admissível do solo utilizando métodos empíricos
∆H = Espessura da camada.
O método de Décourt (1992), como observado na tabela 4.27 apresenta uma
metodologia menos conservadora, seu resultado apresenta um valor de 83,33% maior que os
outros dois métodos.
•
Método teórico
Como observado na representação da sapata assente no perfil de sondagem (Figura
3.5), a área de influência do bulbo de pressão abrange duas camadas de solo, das quais apenas
uma foi coletada e ensaiada em laboratório. Para andamento dos cálculos de tensão admissível
para este local admitiu-se parâmetros de resistência para esta camada, como mostrado na
tabela 4.28, que também apresenta os dados da camada ensaiada.
Tabela 4.28 – Dados dos solos abaixo da cota de apoio da sapata
Os dados utilizados para o cálculo de tensão admissível utilizando a expressão de
Terzaghi, foram obtidos através de ponderações entre os dados das camadas apresentadas
acima e estão apresentados a seguir na tabela 4.29.
65
Tabela 4.29 – Dados utilizados no cálculo
Os fatores de carga (função de c’) e de forma (função da geometria) foram obtidos
através das tabelas tabela 2.1 e 2.2 apresentadas no capítulo 2, e estão apresentados na tabela
4.30.
Tabela 4.30 – Coeficientes de forma e de capacidade carga.
Para este local foi considerado um aterro com material de empréstimo com espessura é
de 0,80 m, como observado na figura 3.4 no capítulo 3. O peso específico considerado para
esta camada de aterro foi de 12 kN/m³, produzindo uma sobrecarga de 9,6 kN/m².
Na tabela 4.31 está apresentada a expressão de Terzaghi e os resultados de cada
parcela da expressão. Para o cálculo da tensão admissível (σadm) adotou-se coeficiente de
segurança (FS) igual a 3. Os percentuais de participação de cada parcela da tensão de ruptura
(σR) também estão apresentados.
Tabela 4.31 - Capacidade de carga (método teórico de Terzaghi)
Analisando a tensão admissível por este método percebe-se que, a parcela que mais
contribui para a tensão admissível é a parcela da sobrecarga (mais de 60%) e que a parcela da
coesão não contribui significativamente para o valor total da tensão admissível.
66
•
Método semi – empírico
Para a expressão de Terzaghi utilizando:
a) Um valor mínimo para “c” e “Ø” de argilas e areias, respectivamente.
b) Adotando “c” e “Ø” da fração de solo predominante, a partir da classificação
granulométrica apresentada no ensaio de sondagem a percussão.
Como o solo estudado é uma areia fina e média siltosa pouco compacta (Ver anexo
IV), ele possui coesão e ângulo de atrito diferente de zero. O NSPT adotado para esta camada é
6.
Para a condição (a), os dados utilizados foram os mesmos valores das tabelas 4.5 e 4.6,
ou seja, “c” igual a 25 kN/m² (c’= 16,67 kN/m²) e “Ø” igual a 30° (Ø’ = 21,05°). Então os
valores dos coeficientes de carga são iguais os da tabela 4.7.
O peso específico utilizado (14,99 kN/m³) encontra-se na tabela 4.29, e a tabela 4.32
apresenta o valor da tensão admissível para essa situação.
Tabela 4.32 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Areia siltosa)
Para a condição (b), os valores adotados estão descritos como segue.
Por se tratar de uma areia siltosa, considerou-se que a amostra só possui características
de areia (Fração predominante). Da tabela 2.6, adotou-se “Ø” igual a 32,5°, média entre os
valores mínimos e máximos, então, por se tratar de ruptura localizada, Ø’é igual a 23,01°. Os
fatores de capacidade de carga estão na tabela 4.33.
Tabela 4.33 - Coeficientes de capacidade de carga
Utilizando peso específico igual a 14,99 kN/m³ e sobrecarga igual a 9,6 kN/m², e a
tabela 4.34 apresenta o valor da tensão admissível para essa situação.
67
Tabela 4.34 - Capacidade de carga - método semi-empírico (Areia)
Comparando as tabela 4.32 e 4.34 verifica-se que os valores de tensão admissível
(σadm) se destoam cerca de 240% em relação ao menor valor, isso se deve ao fato de
considerar que o ângulo de atrito para a segunda situação foi igual a zero, e isso influência
diretamente nas três parcelas (Nc Nγ e Nq) da expressão de Terzaghi.
•
Prescrição da tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996
Segundo o boletim de sondagem (Anexo IV), o material é uma areia siltosa pouco
compacta, admitindo-se a classificação pela tabela 2.7 (NBR 6122/1996) como classe 9
(Areias medianamente compactas), cuja tensão admissível (σadm) é de 200 kN/m².
Conforme prescrição especial para solos granulares, item 6.2.2.5 da NBR 6122/1996,
alínea b têm que ser feito a redução proporcional à largura da fundação, como indicado no
gráfico da figura 2.5 deste trabalho, então σadm = 0,75 σ0.
Então se σ0 = 200 kN/m², σadm = 150 kN/m².
Para a Av. João Durval Carneiro, os valores de tensão admissível (σadm) obtidos pelos
diferentes métodos estão resumidos na tabela 4.35.
Tabela 4.35 – Resumo de tensões admissíveis (Av. João Durval Carneiro)
68
A tabela 4.36 apresenta um resumo das tensões admissíveis obtidas para os locais
estudados, utilizando diferentes maneiras.
Tabela 4.36 – Resumo das tensões admissíveis para os locais estudados
Para efeito das analises e conclusões dos resultados de capacidade de carga de cada
método utilizado, foi calculado o valor em percentual da diferença de cada método em relação
à tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996 (tabela 4.37). Quando o valor for positivo,
significa que aquele método apresentou valores acima da tabela de pressões básicas e, valores
abaixo quando for negativo.
69
Tabela 4.37 – Tensões admissíveis para o solo superficial* de Feira de Santana, valores em
porcentagem com relaçãol à tabela de pressões básicas da NBR 6122/1996
Para efeito comparativo, os valores da tabela 4.36 foram colocados em gráficos
conforme figuras 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4.
300,00
Tensão admissível (kN/m²)
Método empírico de
Décourt (1992)
Local:CIS
Método empírico de
Teixeira e Godoy (1996)
e Alonso (1943)
Método teórico de
Terzaghi
250,00
200,00
150,00
189,58
174,93
130,00
100,00
100,00
60,14
50,00
0,00
Métodos
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi a)
61,96
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi b)
Pressões básicas da
NBR 6122/1996
Figura 4.1 – Tensão admissível – Centro Industrial do Subaé
Conforme observado no gráfico da figura 4.1, tanto o método de Décourt (1992),
quanto o método de Terzaghi (a), apresentam valores muito elevados para tensão admissível
em relação aos demais métodos, e com valores acima da tensão admissível prescrita pela NBR
6122 (1996).
Para este local, o método de cálculo utilizando a fórmula de Terzaghi com parâmetros
obtidos em ensaios de laboratório mostrou ser mais conservador, com resultado de tensão
admissível inferior (cerca de 40%) ao prescrito na NBR 6122(1996).
70
Tensão admissível (kN/m²)
300,00
Local:Barão de Cotegipe
Método empírico de
Teixeira e Godoy (1996)
e Alonso (1943)
Método teórico de
Terzaghi
250,00
200,00
150,00
166,67
147,30
101,00
100,00
100,00
45,99
50,00
Método empírico de
Décourt (1992)
46,35
0,00
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi a)
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi b)
Pressões básicas da
NBR 6122/1996
Métodos
Figura 4.2 – Tensão admissível – Rua Barão de Cotegipe
A exemplo do primeiro local de estudo, os métodos, de Décourt (1992) e Terzaghi (a),
apresentam também para esse caso valores muito elevados de tensão admissível quando
comparados aos demais métodos, e com valores acima da tensão admissível prescrita pela
NBR 6122 (1996), como observado na figura 4.2.
Os métodos utilizando a fórmula de Terzaghi, com parâmetros ensaiados e também
Terzaghi (b), apresentaram valores muito baixos de tensão admissível, chegando a valores
menores que 50% dos prescritos pela NBR 6122 (1996)
Também podemos observar no gráfico da figura 4.2 que o valor de tensão admissível
dos métodos empíricos de Teixeira e Godoy (1996) e Alonso (1943), são praticamente
idênticos ao prescrito pela norma.
Tensão admissível (kN/m²)
300,00
Local:Barão do Rio Branco
Método empírico de
Teixeira e Godoy (1996)
e Alonso (1943)
Método teórico de
Terzaghi
250,00
198,54
200,00
150,00
143,01
100,00
98,06
100,00
75,57
50,00
0,00
Métodos
Método empírico de
Décourt (1992)
57,74
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi a)
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi b)
Pressões básicas da
NBR 6122/1996
Figura 4.3 – Tensão admissível – Rua Barão do Rio Branco
71
Para este local o método empírico de Décourt (1992) e o método teórico utilizando “c”
e “Ø” de correlações com o NSPT, no caso Terzaghi (a), apresentaram valores de tensão
admissível muito destoante dos demais, e apresentando valores superiores ao valor da tabela
de pressões básicas da NBR 6122 (1996).
O método teórico (Terzaghi) e o empírico, Terzaghi (b), apresentaram valores de
tensão admissível inferiores ao proposto pela NBR 6122 (1996),mas podemos observar no
gráfico da figura 4.3 que o valor que mais se aproxima com a prescrição da norma são os
métodos propostos por Teixeira e Godoy (1996) e Alonso (1943).
Tensão admissível (kN/m²)
300,00
Local:Av. João Durval
250,00
200,00
150,00
183,33
149,89
150,00
44,14
15,83
0,00
Métodos
Método empírico de
Teixeira e Godoy (1996)
e Alonso (1943)
Método teórico de
Terzaghi
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi a)
110,00
100,00
50,00
Método empírico de
Décourt (1992)
Método semi-empírico
utilizando Terzaghi b)
Pressões básicas da
NBR 6122/1996
Figura 4.4 – Tensão admissível – Avenida João Durval Carneiro
Como observado na figura 4.4, como também nas três figuras anteriores, o método que
obteve maior valor de tensão admissível, foi o método empírico proposto por Décourt (1992).
Para este local, o método que mais se aproximou da prescrição da NBR 6122 (1996),
quase que igualando, foi o método utilizando “c” e “Ø” de correlações, Terzaghi (a).
Os valores de tensão admissível dos métodos: teórico de Terzaghi, Terzaghi (b) e
empíricos de Teixeira e Godoy (1996) e Alonso (1943), apresentaram valores inferiores ao da
prescrição da norma, porém os dois últimos não apresentaram valores tão abaixo (cerca de
26%) quanto os primeiros que apresentaram diferença de quase 90% e 71% respectivamente.
Para os quatro locais estudados, observa-se nas figuras 4.1 a 4.4, que os métodos que
apresentaram maior aproximação com os valores de tensão admissível prescrita pela NBR
6122 (1996), foram os métodos empíricos propostos por Teixeira e Godoy (1996) e Alonso
(1943).
72
Observa-se que o método de Décourt (1992) e Terzaghi (a) apresentam valores
semelhantes entre - si, porém foram os métodos que mais se afastaram da tabela de pressões
básicas da NBR 6122 (1996).
Para o método Terzaghi (a) foram utilizados valores de coesão (25,00 kN/m²) muito
maiores que os valores obtidos através de ensaios em laboratório (1,00 a 5,00 kN/m²).
Foi observado que o método teórico proposto por Terzaghi utilizando parâmetros
ensaiados em laboratório foi o mais conservador, excetuando para a Rua Barão do Rio
Branco.
4.5 ANÁLISE DE POTENCIAL DE COLAPSO
Foi verificado o potencial de colapso das quatro amostras estudadas a partir de três
métodos diferentes como apresentado a seguir.
Tabela 4.38 – Verificação de potencial de colapso (Priklonskij, 1952)
Analisando a tabela 4.38, que utilizou dados de ensaios de laboratório expostos nas
tabelas 3.1, 3.2 e 3.3 (Capítulo 3), observamos que segundo o critério proposto por Priklonskij
(1952) todas as amostras de solos analisadas apresentam características de expansibilidade, ou
seja, nenhuma apresentando características de colapsividade.
Tabela 4.39 – Verificação de potencial de colapso (Gibbs & Bara, 1962)
Já pela verificação proposta por Gibbs & Bara (1962) dos quatro solos estudados dois
apresentaram características de colapsividade (Rua Barão do rio Branco e Av. João Durval),
enquanto as outras duas amostra não são colapsíveis.
73
A terceira verificação é proposta por Handy (1973) classifica o solo em relação a
colapsividade de acordo o teor de finos.
Tabela 4.39 – Verificação de potencial de colapso (Handy, 1973)
Segundo o método de Handy (1973) a amostra de solo da Rua Barão do Rio Branco é
a que apresenta maior potencial de colapso, as amostras da Av. João Durval e Barão de
Cotegipe apresentam probabilidade de colapso de 50% enquanto a amostra do Centro
Industrial do Subaé é classificada como geralmente não colapssível.
74
5.0 CONCLUSÕES DOS RESULTADOS
Sabe-se que pelo fato de os solos estudados apresentarem baixa compacidade ou
consistência, não é aconselhável utilizar sapatas apoiadas nestes tipos de solos. O estudo
desenvolvido nesta monografia foi realizado para efeitos comparativos dentre os diferentes
métodos de previsão de capacidade de carga e mostrar as baixas tensões admissíveis dos solos
estudados.
A partir da análise dos resultados, conclui-se para os solos analisados, que:
•
Os métodos empíricos de cálculo de capacidade de carga são maneiras práticas
de obtenção de tensão admissível do solo, mas são elaboradas a partir de parâmetros
de determinadas localidades e regiões que podem apresentar peculiaridades que
influenciam nos resultados.
•
Dentre os métodos empíricos utilizados, o de Décourt (1992) é menos
conservador em relação aos métodos de Teixeira e Godoy (1996) e Alonso (1943), que
fazem a mesma proposta.
•
Para os solos estudados, os métodos empíricos de Teixeira e Godoy (1996) e
Alonso (1943) foram os que apresentaram proximidade com os valores permitidos
pela NBR 6122 (1996).
•
O método de cálculo utilizando a fórmula teórica de Terzaghi, considerando os
parâmetros ensaiados no laboratório de solos da UEFS, é o mais conservador de todos.
Os métodos teóricos partem de fundamentações físicas enquanto os empíricos
estabelecem expressões a partir de medições realizadas.
•
O método semi - empírico de Terzaghi (a) apresenta para três dos quatro locais
estudados valores muito distantes de tensão admissível, em relação aos valores da
NBR 6122 (1996) variando de 74% a 95%. Esse método utilizou a expressão de
Terzaghi e parâmetros de resistência obtidos de correlações empíricas com o NSPT. O
ângulo de atrito adotado foi de areias e a coesão, de argilas. Essas considerações
mostraram resultados completamente fora dos valores encontrados e, para os solos
estudados, elas são equivocadas.
•
O método de Terzaghi (b), que utiliza parâmetros de resistência da fração
predominante dos solos, obtidos em tabelas, apresentou valores abaixo dos valores da
NBR 6122 (1996). Os resultados deste método foram coerentes quando comparados
75
com os resultados da expressão teórica de Terzaghi que usou os parâmetros ensaiados
em laboratório.
•
Em se tratando de custos, os métodos avaliados (sem determinação de “c” e
“Ø” em laboratório) são utilizados para obras de 1 ou 2 pavimentos, porém quando se
trata de obras de grande porte é preciso realizar estudos mais detalhados do solo, para
se obter parâmetros próprios do local estudado, tendo como ponto de partida a
realização de sondagens a percussão.
•
Para uma avaliação mais consistente dos resultados, seria necessário compará-
los aos resultados de ensaios de prova de carga.
Todos os métodos utilizados para o cálculo de tensão admissível foram elaborados em
determinadas regiões que apresentam diferentes características, não necessariamente sendo
adequados para toda e qualquer região, então não se deve utilizar apenas um dos métodos sem
uma comparação com os demais, e em casos de dúvidas, adotar o valor mais baixo ou
executar ensaios de prova de carga.
Gouvêa (2007) comparou os resultados de provas de carga com resultados de cálculo
de capacidade de carga de sapatas utilizando os métodos de Décourt (1992) e Teixeira e
Godoy (1996), em solo coluvionar areno-argiloso e obteve a seguinte conclusões: Os métodos
de previsão de tensão admissível para sapatas, via correlações de ensaios de campo
mostraram-se muito conservadores variando de 51% a 115% com relação aos valores medidos
na prova de carga que uso coeficiente de segurança de 2.
Com relação às verificações do potencial de colapso nas amostras analisadas, pelo fato
dos três métodos utilizados não apresentarem uma linearidade em seus resultados, não é
possível obter uma conclusão sobre o potencial de colapso de cada local estudado, seria
necessário um estudo mineralógico do solo de cada local e/ou ensaios de adensamento para
verificar sua real possibilidade de colapso.
Os boletins de sondagem a percussão encontram-se nos anexos I, II, III e IV.
Nos anexos V, VI e VII encontram-se alguns resultados da avaliação da expressão de
Terzaghi. No início do estudo, variou-se alguns parâmetros de e de fundação para verificar
qual parcela da expressão mais influência na capacidade de carga das sapatas.
76
6.0 REFERÊNCIAS
ALONSO, U. R. (1943) - Exercícios de Fundações, São Paulo: Edgard Blucher.
BARATA, F. E. (1984) – Propriedades Mecânicas dos Solos: Uma Introdução ao Projeto de
Fundações, Rio de Janeiro: Ed. S.A.
CINTRA, J. C. A., AOKI, N. e ALBIERO, J. H. (2003) – Tensão Admissível em Fundações
Diretas – São Carlos: RiMa.
CONSOLI, N. C., CASAGRANDE, M. D. T., THOMÉ, A. e ROSA, F. D. (2006) –
Comportamento de Placas Apoiadas em Areia Reforçada com Fibras:Influência da Densidade
Relativa, in Revista Solos e Rochas, Vol.: 29, nº 2, Maio e Agosto, 2006, p. 273-280.
FEUERHARMEL, C.; GEHLING, W. Y. Y.; BICA, A. V. D.; PEREIRA, A. (2004) –
Análise do Potencial de Colapso de Solos Coluvionares da Formação Serra Geral/RS. 5º
Simpósio Brasileiro de Solos não Saturados, São Carlos), p. 431-437.
FREIRE, E. P., RODRIGUES G. E. e SOARES, Y. V. (1999) – Estudo de Colapsividade da
Argila Laterítica da Alfenas – Alfenas, p. 81-92.
GOUVÊA, M. A. S. (2007) – Análise de Prova de Carga em Fundação Rasa-Comparação
com os Métodos de Previsão de Tensão Admissível e Recalque.Juiz de fora, p. 619-690.
MEDEIROS, C. H. (2006) – Notas de Aulas, Fundações e Obras de Terra, Feira de Santana –
Ba, 66 p.
MILITO, J. A (2001) – Notas de Aulas, Técnicas de Construção Civil e Construção de
Edifício, Campinas - S.P, 296 p..
NBR – 6122/1996 - Projetos e Execução de Fundações.
PICASSO, F N., VASCONCELOS, F., BRESSER, J, MASCARENHAS, A. P., BONESS, J.
e MATEUS, M. S. C. S.(1999), - Relatório Interno de Pesquisa de Iniciação Científica
“Determinação de Parâmetros Geotécnicos da Região de Feira de Santana-Ba”, 20 p.
77
SIMONS, N. E. e MENZIES, B. K. (1981) - Introdução à Engenharia de Fundações; tradução
de Luciano J. M. Jr. e Esther H. de B.
TEIXEIRA, A. H. e GODOY, N. S. (1998) - Análise e Projetos de Fundações Rasas; in
Fundações Teoria e Prática; ABMS/ABEF/PINI; p. 227-264.
VELLOSO, D e LOPES, F. R (1998). – Concepção de Obras de Fundações; in Fundações
Teoria e Prática; ABMS/ABEF/PINI; p. 211-226.
78
ANEXOS
79
ANEXO I – Boletim de sondagem a percussão – Centro Industrial do Subaé.
80
ANEXO II – Boletim de sondagem a percussão – Rua Barão de Cotegipe.
81
ANEXO III – Boletim de sondagem a percussão – Rua Barão do Rio Branco.
82
ANEXO IV (a) – Boletim de sondagem a percussão – Av. João Durval Carneiro.
83
ANEXO IV (b) – Boletim de sondagem a percussão – Av. João Durval Carneiro.
84
ANEXO V (a) – Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)
Centro Industrial do Subaé
Tabela 1 – Dados do problema
Tabela 2 – Resultado de tensão admissível para variação de peso específico
Gráfico 1 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
85
ANEXO V (b) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)
Barão de Cotegipe
Tabela 3 – Dados do problema
Tabela 4 – Resultado de tensão admissível para variação de peso específico
Gráfico 2 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
86
ANEXO V (c) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)
Barão do Rio Branco
Tabela 5 – Dados do problema
Tabela 6 – Resultado de tensão admissível para variação de peso específico
Gráfico 3 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
87
ANEXO V (d) - Cálculo de tensão admissível com variação de peso específico do solo (γ)
Av. João Durval carneiro
Tabela 7 – Dados do problema
Tabela 8 – Resultado de tensão admissível para variação de peso específico
Gráfico 4 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
88
ANEXO VI (a) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c)
Centro Industrial do Subaé
Tabela 1 – Dados do problema
Tabela 2 – Resultado de tensão admissível para variação de coesão
Gráfico 1 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
89
ANEXO VI (b) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c)
Barão de Cotegipe
Tabela 3 – Dados do problema
Tabela 4 – Resultado de tensão admissível para variação de coesão
Gráfico 2 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
90
ANEXO VI (c) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c)
Barão do Rio Branco
Tabela 5 – Dados do problema
Tabela 6 – Resultado de tensão admissível para variação de coesão
Gráfico 3 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
91
ANEXO VI (d) – Cálculo de tensão admissível com variação de coesão do solo (c)
Av. João Durval Carneiro
Tabela 7 – Dados do problema
Tabela 8 – Resultado de tensão admissível para variação de coesão
Gráfico 4 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
92
ANEXO VII (a) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B)
Centro Industrial do Subaé
Tabela 1 – Dados do problema
Tabela 2 – Resultado de tensão admissível para variação da base
Gráfico 1 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
93
ANEXO VII (b) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B)
Barão de Cotegipe
Tabela 3 – Dados do problema
Tabela 4 – Resultado de tensão admissível para variação da base
Gráfico 2 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
94
ANEXO VII (c) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B)
Barão do Rio Branco
Tabela 5 – Dados do problema
Tabela 6 – Resultado de tensão admissível para variação da base
Gráfico 3 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura
95
ANEXO VII (d) – Cálculo de tensão admissível com variação da base da fundação (B)
Av. João Durval Carneiro
Tabela 7 – Dados do problema
Tabela 8 – Resultado de tensão admissível para variação da base
Gráfico 4 - Contribuição de cada parcela da fórmula de Terzaghi na tensão de ruptura