capacidade de carga geotécnica de fundações -...
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Capacidade de Carga
Geotécnica de
Fundações
FUNDAÇÕES
SLIDES 06 / AULA 07
Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Fundações Rasas
SLIDES 06 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
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Introdução
Capacidade de carga Geotécnica
Carga máxima resistida pela fundação
Limite onde os recalques se estabilizam
Resistência admissível
Tensão ou força adotada em projeto que, aplicada pela
fundação, atende, com fatores de segurança
predeterminados, aos estados limites último (ruptura) e de
serviço (deformações)
FS = 3 → Fundação superficial
FS = 2 → Fundação profunda
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Introdução
Resistência de Projeto
Tensão ou força de ruptura geotécnica dividida pelo
coeficiente de minoração da resistência última
Também deve atender ao ELU e ao ELS
Ideia
m
kc
kf
RN
,
aresistênci daminoraçãodecoef.
ticacaracterís aresistênci
(atuante) ticacaracterís carga
açõesdasmajoraçãodecoef.
,
m
kc
k
f
R
N
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Métodos para Determinação da
capacidade de carga
Métodos
Teóricos
Métodos
Semiempíricos
Métodos
Práticos
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Métodos para Determinação da
capacidade de carga
Métodos Práticos
São realizados ensaios tipo prova de carga, em que a
fundação ou semelhantes são submetidos a carregamentos
progressivos até a iminência de “ruptura”
Os ensaios são executados dentro da própria área de
fundação
Prova de carga sobre placa
Prova de carga estática em estacas
Ensaio de carregamento dinâmico
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Métodos para Determinação da
capacidade de carga
Métodos Semiempíricos
São correlações propostas a partir de resultados de ensaios
“in situ”
Alguns métodos estimam a carga última (Pult) e outros a carga
admissível Padm= Pult/FS
No Brasil predominam os métodos relacionados ao ensaio
SPT
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Métodos para Determinação da
capacidade de carga
Métodos Teóricos
São estudos teóricos da estabilidade de uma fundação
inserida numa massa de solo
Equilíbrio Limite
Avalia o momento último da ruptura
Linhas de escoamento
Linhas prováveis de comportamento da dinâmica da ruptura
Expansão de cavidade
Força para abrir ou fechar um furo no solo
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Comportamento de uma sapata sob
carga vertical
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Comportamento de uma sapata sob
carga vertical
“O valor de carregamento que promove a ruptura (Fase III),
em que se atinge a resistência da fundação, recebe o nome
de capacidade de carga”
Pult
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Modelos de ruptura de fundações
A partir da observação de ensaios e de catástrofes,
constata-se que a capacidade de suporte do solo
provém dos modelos:
Ruptura generalizada
Ruptura localizada
Ruptura por puncionamento
O tipo de ruptura ocorrerá em função
Compressibilidade do solo, geometria da fundação,
carregamento, embutimento
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Modelos de ruptura de fundações
Ruptura generalizada
Existe um padrão bem definido
Pouco antes da ruptura observa-se o
levantamento do solo na superfície
Ruptura repentina e drástica
Ocorre com mais frequência em
fundações rasas em solos pouco
compressíveis (areias compactas e
argilas rijas)
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Modelos de ruptura de fundações
Ruptura generalizada
Ruptura geral nas fundações de silos de concreto armado
(TSCHEBOTTARIOFF, 1978)
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Modelos de ruptura de fundações
Ruptura Localizada
O padrão só é bem definido logo abaixo
da fundação
Só desce; não gira
Poucos incrementos de carga
→ recalques acentuados
Não há colapso catastrófico
Ocorre com mais frequencia em:
Sapatas mais profundas
Tubulões em geral
Estacas com grande diâmetro
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Modelos de ruptura de fundações
Ruptura por Puncionamento
O padrão de ruptura não é facilmente
observado
O solo externo não é envolvido
Típico de estacas e também de tubulões
com pequeno diâmetro
Solos pouco competentes
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Modelos de ruptura de fundações
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Condições de modos de ruptura geotécnica em areias (VESIC, 1975)
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Teoria de Terzaghi (1943)
A partir de Prandtl (1921) e Reissner (1924):
Fundação corrida em solo homogêneo, rígido-plástico
Apenas o solo abaixo da sapata contribui com a resistência
AC = reta
CD = espiral logarítmica
DE = reta
Zona I = zona ativa
Zona II = zona de cisalhamento
Zona III = zona passiva
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Teoria de Terzaghi (1943)
Ruptura generalizada
qu = tensão máxima suportada pelo solo
c = coesão do solo
q = sobrecarga ao nível da base = γH
γ = peso específico do solo
Nc, Nq, Nγ = fatores de capacidade de carga
B = menor dimensão da sapata
BNqNcNq qcu2
1
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Teoria de Terzaghi (1943)
Equações para o cálculo de Nc, de Nq e de Nγ
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Teoria de Terzaghi (1943)
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Teoria de Terzaghi (1943)
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Fatores de Correção
São fatores para adaptar o trabalho original à
realidade
1) Fator de Forma
γqc SSS BNqNcNq qcu2
1
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Fatores de Forma de Terzaghi (1943)
Fatores de Forma de Vésic (1973)
Retangular
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Fatores de Correção
2) Embutimento
Considera o quão profundo está a fundação
Fundações rasas
Terzaghi
Fundações profundas
Outras teorias (Meyerhoff)
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Fatores de Correção
3) Compressibilidade do solo
Areia fofa (N < 5)
Argila mole (N < 6)
tgtg
cc
32
32
**
*
Usar
Com c* e ɸ*, encontra-se Nc, Nq e Nγ, e
usa-se a equação original
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Fatores de Correção
4) Carga excêntrica
Considerar uma área fictícia b’ x l’ para que a carga se
“torne” centrada
xeBb 2'
yeLl 2'
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Fatores de Correção
5) Carga inclinada
Se a carga “N” estiver inclinada de um ângulo “α” com a
vertical
cosNV
sinNH
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Fatores de Correção
5) Carga inclinada
Haverá uma redução da capacidade de carga
Fatores ic, iq, i γ
γqc iii SBNSqNScNq qqccu2
1
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Fatores de Correção
5) Carga inclinada
2
º901
Fatores Meyerhof Hansen
ic
iq = ic
iγ = iq2
N
H
21
cBL
H
21
2
1
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Fatores de Correção
6) Presença do NA
Influência da água na resistência ao cisalhamento do solo
Parâmetros de resistência em termos de tensões efetivas
Peso específico (γsolo)
ponderadamédia
)( saturado
seco
subn
wsatsubsub
n
γ,γ
γγγγ
γ
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Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.1) Para uma posição máxima de NA (1)
Para z > D + B:
nada a corrigir
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Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.2) Para D < z < D + B
Utilizar coesão saturada (csat)
Corrigir o peso específico na 3ª
parcela da equação:
ba
ba subn
*
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Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.3) Para z < D
Usar coesão saturada (csat)
No cálculo de q’, usar:
Na 3ª parcela da equação, usar
γsub
21' xxq subn