Determinação da Tensão Admissível de Solos: Conceitos e Métodos

DETERMINAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL DE SOLOS Concrete foundation structure with rebar and wooden forms Método de Terzaghi Afinal qual o conceito de tensão admissível e como podemos calculála Métodos semiempíricos INTRODUÇÃO Para conceituar tensão admissível é necessário primeiramente saber o que é capacidade de carga Capacidade de carga é a tensão transmitida pela fundação ao solo capaz de causar neste sua ruptura ou deformação excessiva TENSÃO ADMISSÍVEL A tensão admissível do solo é a capacidade de carga dividida por um fator de segurança em que tal fator varia de acordo com o método utilizado para se calcular a capacidade de carga do solo Por exemplo Imagine que a capacidade de carga de um solo para determinada fundação seja de 30 tfm² Isso significa que para se submetido a tal tensão o solo sofrerá ruptura ou deformação excessiva Para que isso não aconteça no dimensionamento da fundação dividimos a capacidade de carga por um fator de segurança obtendo assim a tensão admissível Como determinar a tensão admissível do solo Segundo a NBR 61222010 a tensão admissível deve ser fixada a partir da utilização e interpretação de um ou mais dos procedimentos abaixo 1 Prova de carga sobre placa 2 Métodos teóricos 3 Métodos semiempíricos Vale lembrar que além disso a norma ainda determina que devem ser respeitadas as deformações máximas da estrutura e recalques impostos pela própria norma Prova de carga sobre placa Este ensaio nada mais é do que uma simulação no campo do comportamento da fundação direta sob ação das cargas solicitantes advindas da superestrutura Resumindo o ensaio consiste na instalação de uma placa de aço ou ferro fundido rígida de 80 cm de diâmetro em que são aplicadas cargas em diversos estágios e simultaneamente a essa aplicação são realizadas anotações dos respectivos recalques do solo PROCEDIMENTO Método executivo ABNT NBR 6489 1984 Instalação e aparelhagem Cota de aplicação da carga igual a da fundação A placa deve ser rígida ter A 05 m² Ø 80cm A placa dever ser apoiada no fundo da cava preservando a condição natural do solo Relação largura profundidade do poço idêntica Transmissão vertical de carga em área aplainada 4 Extensômetros opostos com precisão de 001mm Distância das ancoragens 15 Ø Evitar trepidações no terreno PROCEDIMENTO Execução da prova de carga Prova de carga em estágio de 20 da provável carga admissível do solo Cada estágio de carga recalques em Δtt 1 124815 min Cada estágio é terminado após estabilização dos recalques Δr 5 do recalque total no estágio entre leituras sucessivas O Ensaio é levado até 2 σadmprovável ou recalque total de 25 mm Carga máxima caso não haja ruptura deverá ser mantida por 12 horas Descarga em estágios sucessivos de 25 da carga total lendose os recalques finais Technical lecture proof of load test on soil Load test on soil PROVAS DE CARGA DINÂMICAS E ESTÁTICAS Prova de carga sobre placa Prova de carga sobre placa A deformação do solo pode ocorrer em duas formas principais De um modo o gráfico de tensãorecalque do solo tem um patamar bem definido em que mantida uma tensão constante os recalques continuam a aumentar Ou seja podemos dizer que tais solos possuem capacidade de carga bem definida Tal modo de ruptura é dito ruptura geral e ocorre principalmente em areias compactas e argilas rijas Outro modo de ruptura é dito local Nesse caso o solo não tem uma tensão de ruptura bem definida Tal característica é típica de solos com baixa resistência como areias fofas e argilas Prova de carga sobre placa Se o solo tiver uma ruptura geral basta utilizarmos o fator de segurança igual a 20 Ou seja temos que a tensão admissível do solo será σadm σR 2 Já se tivermos um solo de ruptura local existem algumas metodologias para a determinação da tensão admissível apresentaremos aqui o critério de Boston que consiste matematicamente em σadm σ25 2 σ10 σ₂₅ tensão responsável por ocasionar um recalque de 25 mm no solo σ₁₀ tensão responsável por ocasionar um recalque de 10 mm no solo EXEMPLO placa φ 80 cm A π d²4 05 m² P 3060 kN σR FA 3060 6120 kPa05 612 MPa Capacidade de carga σadm σRα 61202 3060 kPa EXEMPLO σ₂₅ 14 MPa σ₁₀ 06 MPa σadm σ₁₀ 06 MPa Métodos teóricos Os métodos teóricos são formulações para previsão da capacidade de carga desenvolvidas através de análises teóricas Como a própria NBR 61222010 conceitua as formulações para determinação da capacidade de carga são desenvolvidas a partir do conhecimento do tipo de ruptura que o solo pode sofrer e das condições de carregamento aos quais é solicitado Destacamse entre tais formulações as teorias de Terzaghi Meyerhoff Skempton e Vesic Método de Terzaghi Terzaghi propôs um modelo de ruptura de solo em que ao submeter o mesmo sobre uma tensão de ruptura ocorrerá um puncionamento de uma cunha abaixo da fundação representada pela região I da figura abaixo Tal puncionamento acarretará empuxos laterais sobre a região II que transmitirá tais esforços à região III fazendo com que seja mobilizada uma resistência à cisalhamento do solo ao longo da superfície de ruptura ao longo das regiões II e III σR c Nc Sc q Nq Sq 05 γ B Nγ Sγ Os fatores de carga podem ser obtidos pela utilização do ábaco abaixo Perceba que existem linhas cheias e linhas pontilhadas no ábaco As linhas cheias são referentes aos solos de ruptura geral já as linhas pontilhadas são referentes aos solo de ruptura local É aconselhável uma adequação dos valores de coesão do solo e do ângulo de atrito do solo Os fatores de forma são apresentados na tabela abaixo Método de Terzaghi Analisando a formulação de Terzaghi podemos perceber que a fórmula é dividida em três parcelas principais uma associada à coesão do solo outra à sobrecarga do solo e a última relacionada ao atrito entre a fundação e o solo σadm σR 3 Métodos semiempíricos A NBR 6122 conceitua tais métodos como métodos que relacionam resultados de ensaios como o SPT ou CPT com tensões admissíveis e que devem ser observados os domínios de validade de suas aplicações bem como dispersões dos dados e as limitações regionais associadas a cada um dos métodos A norma também indica que o fator de segurança a ser adotado para esse tipo de método é igual a 30 Porém nas correlações mais usuais de projetos de fundações diretas a formulação para a determinação da tensão admissível já considera um fator de segurança embutido o que nos dispensa de utilizar esse valor do fator indicado pela norma Cor relação 1 Cor relação 2 Teixeira96 σadm 0 05 1 04 B N spt 100 MPa Onde B lado da sapata quadrada N spt valor de N spt para a profundidade de assentamento da fundação Tal formulação foi desenvolvida para sapatas quadradas assent es à 15 m de profundidade em solos de areia pura e peso específico de 18 kNm³ Então pode apresentar valores divergentes à realidade para demais situações Cor relação 3 Mello75 σadm 01 N spt 1 MPa Tal correlação não faz distinção entre o tipo de solo ao ser utilizado mas não deve ser adotado valores de N spt inferiores a 4 ou superiores a 16 EXEMPL O Vamos imaginar que você está elaborando o projeto de fundações de uma edificação Então o mínimo que você deve ter em mãos além das solicitações advindas da superestrutura é o laudo de sondagem local A partir desse perfil calcular pelo método de Terzaghi e correlações semiempíricas a tensão admissível para uma sapata de 10 m x 10 m assentada a 20 metros de profundidade Tabela dos estados de compacidade é de consistência Φ36 Nc46 Nq33 Ny12 Areias e solos arenosos Compactidade γkNm³ C kNm² φ Coesãoc0 Qualificação da camada de assentamento em função do SPT BERBERIA 2001 Número de Golpes do Ensaio SPT Qualificação da Camada