Capacidade de Carga e Métodos Semiempíricos em Fundações Diretas

AULA 08 CAPACIDADE DE CARGA MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS E PRÁTICOS FUNDAÇÕES DIRETAS Prof Guilherme Andrade FUNDAÇÕES São métodos que relacionam resultados de ensaios com tensões admissíveis ou tensões resistentes de projeto Devem ser observados os domínios de validade de suas aplicações bem como as dispersões dos dados e as limitações regionais associadas a cada um dos métodos NBR 61222010 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS O fator de segurança global indicado pela NBR 61222010 é igual a 3 tabela 1 item 62111 na ausência de prova de cargas Entretanto as correlações consagradas na prática do projeto de fundações diretas fornecem diretamente o valor da tensão admissível com segurança implícita o que dispensa a aplicação do fator de segurança É preciso analisar a origem e a validade de tais formulários de bolso antes de passar a aplicalos inconscientemente e mesmo prejudicialmente em condições que extravasam do campo experimental do qual decorreram 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Correlações com o SPT Fundações diretas por sapatas σadm NSPT 50 MPa N é o valor médio no bulbo de tensões N deve ser estar entre 5 e 20 Podese adicionar uma parcela q referente a sobrecarga Exercício 3 item a e b 11 EXERCÍCIOS 11 EXERCÍCIOS 3 Dado o perfil representativo do terreno a seguir determinar a tensão admissível para o projeto das fundações por sapatas de um edifício residencial com um subsolo considerando sapatas quadradas de 1 a 3 m de lado apoiadas à cota 4 m Solução Como haverá uma escavação de cerca de 3 m em toda a área de construção para a execução do subsolo os 3 m não serão contados para efeitos de embutimento nem de sobrecarga Através de dois métodos teórico e semiempírico vamos calcular a tensão admissível para B 1 2 e 3 m e depois desenhar os respetivos gráficos σa B para adotar a tensão admissível de projeto Finalmente verificaremos o recalque admissível 11 EXERCÍCIOS a Método teórico B 1 m Dentro do bulbo temos apenas areia c 0 σr q Nq Sq 12 γ B Ny Sy Como o NA se encontra a menos de 1 m da base da sapata vamos simplificar e considerálo à cota 4 m de 3 m a 4 m argila N stp 6 argila média γ 17 kNm³ q 117 17 kPa de 4 m a 6 m N stp med 20 γ sat 21 kNm³ φ 28 0420 36 B L Sq 1 tg φ 173 Sy 060 σr 173775 173 1110 5631060 σr 1296 kPa 130 MPa FS 3 σa 043 MPa 11 EXERCÍCIOS 11 EXERCÍCIOS B 3 m Areia cota 4 m a 6 m σr1 173775173 121125631 060 σr1 1668 kPa 167 MPa Argila cota 6 m a 10 m Nspț med 10 argila média ruptura local ruptura geral c 1010 100 kPa puncionamento c 23100 67 kPa cmed 83 kPa σr2 83514120 39100100 σr2 551 kPa 055 MPa Fazendo a comparação temos σr1 167 MPa σr2 055 MPa Então calculamos a média ponderada σr12 2167 4055 2 4 092 MPa para obter a parcela propagada dessa tensão até o topo da segunda camada Δσ 0923² 5² 033 MPa Finalmente comparando Δσ com σr2 temos Δσ 033 MPa σr2 055 MPa ok 11 EXERCÍCIOS NBR 61221996 Projeto e execução de fundações 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Pressões admissíveis NBR 6122 SPTN72 Ampliada por Berberian 2011 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Método Berberian 2011 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Valores de Kberb segundo Berberian 2011 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Método de Albieiro e Cintra 1996 Solo Qualquer 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Método de Terzaghi 1962 Solos Arenosos 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS 1 MÉTODOS SEMIEMPRÍRICOS Condicionantes 1 Solos Granulares 2 Numericamente a recomendação de Terzaghi mostrada na Fig 3316 pode ser expressa por σ adm 44 N 60 3 B 30² 10 2B kgcm² Taxa do Terreno ou Capacidade de Carga Admissível σ adm N 60 golpes SPT USA com 60 de eficiência e N 72 SPT brasileiro com 72 B cm Menor dimensão ou diâmetro da sapata Para os casos onde não se desejar o valor da pressão admissível para recalques diferentes de 25 cm como préestipulou Terzaghi podese obtêla para outro valor recalque da seguinte forma σ a r r 25 σ a r 1 Fig 3316 Método de Terzaghi Método de Milton Vargas 1960 Todos os Solos 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS σa 05 01 004B N72 em Kgcm² σa 50 10 4B N72 em Kpa com B em metros Sapatas quadradas de lado B e h 15m Areia com peso específico de 18 kNm³ Ângulo de atrito igual a 20N12 15 Fator de segurança igual a 3 Método de Terzaghi e Peck 1962 Solos Argilosos e Arenoso 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS σa N72 1 em Kgcm² ou 100 N72 1 em KPa Exemplo Sapata quadrada de B 2m apoiada a 15m em uma areia pouco argilosa S4C com Nspt 20 Nspt médio no bulbo de tensões 20 7x23 8 23 11 EXERCÍCIOS NBR 6122 solo mais próximo 11 areia argilosa compacta com Nspt de 19 a 40 30 Método Berberian 23 62 37 Método Albiero e Cintra 235 46 Método Terzaghi pela figura 3316 entrando com B 2m e Nspt72 23 23 Método Milton Vargas 236 383 11 EXERCÍCIOS Método de Teixeira 05 01 004 x 2 x 23 464 Método Terzaghi e Peck areias com Nspt entre 11 e 30 a 08 a 30 interpolação para areias Nspt 23 219 Argilas com Nspt entre 16 a 30 a 360 a 720 interpolação para argila Nspt 23 54 Areia pouco argilosa 219 219 54 3 326 Método Mello 23 1 379 Média dos métodos 38 kg cm² 11 EXERCÍCIOS Mais exercícios p 44 httpsissuucomeditorarudderdocsfundaes74 11 EXERCÍCIOS Correlações com o SPT Para tubulões 1 MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Exercício 4 Capítulo 4 do livro Ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR 6489 cujos resultados devem ser interpretados de modo a considerar a relação modeloprotótipo efeito de escala bem como as camadas influenciadas de solo NBR 61222010 Ensaio NBR64891984 Prova de carga direta sobre terreno de fundação Fator de segurança a ser aplicado à capacidade de carga omisso na norma indicando apenas a redução de 30 para 20 a ser empregado nos métodos analíticos e semiempíricos sempre que houver duas ou mais provas de carga na fase de projeto 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Este ensaio procura reproduzir no campo o comportamento da fundação direta sob a ação das cargas que lhe serão impostas pela estrutura Instalação de uma placa circular rígida de aço com diâmetro de 080m na mesma cota de projeto da base das sapatas e aplicação de carga em estágios por meio de um macaco hidráulico que reage contra um sistema de reação qualquer que pode ser uma caixa carregada ou um grupo de tirantes com medida simultânea dos recalques 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Placa distribui a carga simula a condição de uma fundação rasa Reação podendo ser de algumas formas 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Execução do Ensaio A prova de carga é executada em estágios de carregamento onde em cada estágio são aplicados 20 da taxa de trabalho presumível do solo Em cada estágio de carregamento serão realizadas leituras das deformações logo após a aplicação da carga e depois em intervalos de tempos de 1 2 4 8 15 30 minutos 1 hora 2 4 8 15 horas etc 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Execução do Ensaio O ensaio deve ser levado até pelo menos a obtenção de um recalque de 25mm ou até atingir se o dobro da tensão admissível Último estágio de carga pelo menos 12 horas se não houver ruptura do terreno O descarregamento deverá ser feito em estágios sucessivos não superiores a 25 da carga total medindose as deformações de maneira idêntica a do carregamento 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Execução do Ensaio Os resultados devem ser apresentados como mostra a seguir curva tensão x recalque 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Capacidade de carga do ensaio Ruptura geral Ruptura não nítida 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Ruptura nítida geral Tensão aproximada 160 kPa Tensão admissível valor experimental da capacidade de carga dividido por 2 fator de segurança Ruptura não nítida Critério arbitrário 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Ruptura não nítida Critério arbitrário Terzaghi 1942 tensão correspondente ao ponto a partir do qual o trecho final da curva se transforma em linha reta não vertical σr 144 kPa aprox 140 kPa Critério de Boston Critério de obras da cidade de Boston desenvolvido para placa quadrada de 030 m de lado sem nenhuma adaptação para a placa circular brasileira 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Ruptura não nítida Critério arbitrário Critério de Boston Dois valores de recalques 10 mm e 25 mm e suas tensões correspondentes σ25 e σ10 A tensão admissível é o menor dos valores entre 05σ25 e σ10 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA Ruptura não nítida Critério arbitrário Tensão kPa σ10 104 kPa 100 kPa σ25 145 kPa 140 kPa σα 100 140 2 70 Estime a tensão admissível de uma fundação a partir do resultado de prova de carga a seguir Despreze o efeito do tamanho da fundação 21 EXERCÍCIOS Solução Traçase a curva ligandose os pontos conforme indicado na figura Por ser tratar de uma ruptura local devemos tomar as cargas referentes as deformações de 10 a 25mm 21 EXERCÍCIOS Solução A carga admissível será dada por A carga admissível será de 240 kPa 21 EXERCÍCIOS Para tubulões Pode ser realizada provas de carga em placa cuja cota de apoio deve ser a mesma prevista para a base dos tubulões A análise dos resultados desse ensaio para a determinação da tensão admissível é a mesma para fundações por sapatas A dificuldade em ensaiar uma placa a vários metros de profundidade explica o fato de essa prova de carga ser raramente utilizada 2 ENSAIO DE PROVA DE CARGA OBRIGADO PELA ATENÇÃO