Marangon M -geotecnia de Fundações - Notas de Aula

Geotecnia de Fundações\nProf. M. Marangon\n3 – Parâmetros dos Solos para Cálculo de Fundações\nDados Indiretos\nNas áreas a amostragem indeterminada, bem como a moldagem de corpos de prova para a execução de ensaios de laboratório, são operações extremamente difíceis de proceder.\nPor tais motivos, recorre-se, em geral, a procedimentos indiretos para se obter dados sobre as características “in situ” de resistência ao cisalhamento e também de compressibilidade desses solos, em especial. As sondagens de percussão, bem como os ensaios de penetração estática de cone (tipo holandês), geralmente as únicas disponíveis em análises preliminares, são muito utilizadas nesses procedimentos.\n3.1 – Sondagens à Percussão:\n3.1.1 – Solos de Comportamento Granular (c => 0)\nInicialmente procurou-se definir o valor do ângulo de atrito efetivo (ϕ) desses solos em função apenas do valor da resistência à penetração do amostrador (“Standard Penetration Test” – N), obtida nas sondagens de percussão.\nSão apresentados a seguir gráficos que correlacionam o N - SPT com:\nDensidade;\nÂngulo de Resistência ao Cisalhamento.\n74\nhttp://docplayer.com.br/24950-3-parametros-dos-solos-para-calculo-de-fundacoes.html\n1/15 Geotecnia de Fundações\nN(Nc)\n70\n60\n50\n40\n30\n20\n10\n0\n30 35 40 45 50\nFig. 01 – Os dados que se apresentam decorrem das indicações de Peck e outros (1953) e de Meyerhof (1956).\n(2.8 kgf/cm2)\n80\n60\n40\n20\n0\n20 40 60 80 100\nDENSIDADE RELATIVA %\nFig. 02 – Correlação entre a Densidade Relativa, Pressão Efetiva Vertical e N - SPT (Gibbs e Holtz, 1995)\n75\nhttp://docplayer.com.br/24950-3-parametros-dos-solos-para-calculo-de-fundacoes.html\n2/16 Geotecnia de Fundações\nN - SPT\n0 10 20 30 40 50 60 70 80\nTerzaghi & Peck\nFig. 03 – Correlações entre Densidade relativa e N - SPT (Saxena & Srinivasulu, 1982)\n50\n60\n70\n80\n90\n0\n5 10 15 20 25 30\nPv (tf/m2)\nFig. 04 – ângulo de Resistência ao Cisalhamento em Função de N - SPT (de Mello, 1967)\n3.1.2 – Solos de comportamento plástico;\n76\nhttp://docplayer.com.br/24950-3-parametros-dos-solos-para-calculo-de-fundacoes.html\n3/16 Geotecnia de Fundações\n\nNesses solos, diferente dos anteriores, a amostragem indefinida no canteiro e a moldagem de corpos de prova para ensaios especiais de laboratório não apresenta, em geral, dificuldade especial. Dessa forma seria sempre recomendável, em especial para análise de projeto, obter dados sobre as características de resistência ao cisalhamento e de compressibilidade desses solos, por meio de ensaios especiais de laboratório, conjugados, ou não, com ensaios especiais in situ (ensaio de paleta, por exemplo).\n\nAs resistências ao cisalhamento rápido obtidas, por exemplo, através de ensaio de compressão simples sobre amostras indefinidas poderiam ser relacionadas com as resistências à penetração (N) obtidas em sondagens de perfuração, ao nível de extração das amostras. Assim poderia se estabelecer, em um dado local, uma relação do tipo:\n\n\\[ ce = f (N) \\]\n\nonde \"e\" seria a coesão do solo (metade da resistência à compressão simples, por exemplo).\n\nDados disponíveis parecem indicar que o valor de c, em tsf, poderia ser grosseiramente estimado como sendo da ordem de:\n\n\\[ c = \\frac{N}{\\alpha} \\]\n\nonde \\( \\alpha \\) assumiria valores da ordem de 27 para argilas de baixa plasticidade e siltes argilosos, 13 para argilas medianamente plásticas e de 8 para argilas altamente plásticas. Terzaghi e Peck (1948) sugeriam um valor de \\( \\alpha \\) da ordem de 15.\n\nParece que, para uma mesma resistência (rápida), o valor de N tende a ser maior com o aumento da relação de pré-adesnamento da argila (OCR = \"overconsolidation ratio\"). Segundo Schmertmann (1975) e Mello (1917), o valor de N tende a decrercer com o aumento da sensibilidade do solo.\n\nEssa tendência parece decorrer do fato da resistência à penetração do amostrador depender, em especial, da aderência lateral do solo. Fato importante a observar é de que a cravação dinâmica provoca o surgimento de pressões neutras no solo que, quando positivas (solos pouco consistentes ou pouco compactos, com baixa permeabilidade) tendem a reduzir o valor de N e, quando negativas (solos muito consistentes, ou muito compactos, com baixa permeabilidade) tendem a aumentar o valor de N. Esse fato é também observado nos ensaios de cone (qc). Uma redução na velocidade de penetração do cone pode acusar uma variação no valor de qc que indicaria a ação de subpressão em condições mais rígidas de cravação da ponta conica no solo (pouco permeável). Geotecnia de Fundações\n\nTabela\n\nConsistência Muito Mole Mole Média Rija Muito Rija Dura\nq u/Tons/ft² < 0.25 0.25-0.5 0.5-1.0 1.0-2.0 2.0-4.0 >4.0\nN < 2 2-4 4-8 8-15 15-30 > 30\n\nou \\( ou \\left( \\frac{t_f}{t_r^2} \\right) = \\frac{N}{7,5} \\) ou \\( Su \\left( \\frac{t_f}{t_r^2} \\right) = \\frac{N}{15} \\)\n\nObs: O valor da resistência ao cisalhamento (Su) nos ensaios não drenados é igual a metade do valor da resistência à compressão (qu).\n\nO manual Navfac - DM7 ( 1971 ) apresenta os seguintes valores:\n\n\\[ qu \\left( \\frac{t}{t_r} \\right)² = \\frac{N}{A} \\], ou \\( Su \\left( \\frac{t}{t_r} \\right)² = \\frac{N}{2A} \\).\n\nOnde: A = 13,5 para Argilas de baixa plasticidade e siltes argilosos\nA = 6,5 para Argilas de média plasticidade\nA = 4,0 para Argilas de alta plasticidade\n\nFig. 05 – Correlações entre a resistência não – drenada ( referido à Pa = Pressão Atmosférica ), em \\( \\frac{t}{t_f} \\) e o N – SPT. Geotecnia de Fundações\n\nFig. 06 – Densidade Relativa em função da valor qc e da pressão efetiva na terra ao nível da medição de N e \\( \\phi \\) do solo.\n\nD R\n\nDensidade Relativa\n\nFig. 07 – Densidade Relativa em função do valor de qc e da Pressão Efetiva Vertical (Schmertmann, 1975) Geotecnia de Funda\u00e7\u00f5es\n\nFig. 08 \u2013 \u00c2ngulo de Resist\u00eancia ao Cisalhamento em fun\u00e7\u00e3o da Densidade Relativa ( Schernertmann, 1975)\n\nFig. 09 \u2013 \u00c2ngulo de Resist\u00eancia ao Cisalhamento e do valor de qc ( Sanglerat, 1965) Geotecnia de Funda\u00e7\u00f5es\n\nFig. 10 \u2013 \u00c2ngulo de Resist\u00eancia ao Cisalhamento em fun\u00e7\u00e3o do valor do qc e da Tensa\u00e7\u00e3o Efetiva vertical ( Trofimenkov, 1974)\n\n3.3 \u2013 Estimativa dos Par\u00e2metros dos Solos para Funda\u00e7\u00f5es:\n\nUnidades usuais de convers\u00e3o:\n\n1 KPa = 1 KN/m\u00b2\n\n1 m\u00b2 = 10 KPa (KN/m\u00b2)\n1 kg/cm\u00b2 = 10\u00b2 m\u00b2\n1 Kg/cm\u00b2 = 100 KPa\n\n1 MPa = 1000 KPa\n1 MPa = 10 Kg/em\u00b2\n1 utf = 107,3 KN/m\u00b2\n\n1KN = 1000N\n1K = 0,1 t\n1 Kg = 9,81 N\n\n*Par\u00e2metros dos solos estimados a partir da compacidade e/ou consist\u00eancia. Geotecnia de Funda\u00e7\u00f5es\n\nTAB 1 - Classifica\u00e7\u00e3o dos solos (Norma \u2013 NBR 7250)\n\nSolo \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \tIndice de resist\u00eancia \u00e0\penetra\u00e7\u00e3o \t \t\t Designa\u00e7\u00e3o\n< 4 \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t fofo (o)\n5 a 8 \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t pouco fofo (o)\n9 a 18 \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t\t medianamente compacta (o)\n19 a 40 \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t compacta (o)\n> 40 \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t muito compacta (o)\n\nTAB 2 - Avalia\u00e7\u00e3o dos Par\u00e2metros de Resist\u00eancia em Fun\u00e7\u00e3o do SPT (correla\u00e7\u00f5es emp\u00edricas \u2013 uso limitado a estudos preliminares).\nSolos \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t N\u00ba de Golpes N (SPT) \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t Índice de Consist\u00eancia (IC) \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t Coes\u00e3o n\u00e3o Drenada Su (Kg/cm\u00b2)\nMUITO MOLE \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t \t\n</tr>\n Geotecnia de Fundações\nProf. M. Marangon\n\nTAB 3 - Avaliação dos Parâmetros de Resistência e de deformabilidade em Função do SPT (correlações empíricas - uso limitado a estudos preliminares).\n\nAreias e Solos Arenosos\n\nCompactidade\nγ (t/m³) C (t/m²) φ E (t/m²) v\n\nFoça 1.6 0 25 - 30 100 - 500\nPouco Compacta 1.8 0 30 - 35 500 - 1400\nMedianamente Compacta 1.9 0 35 - 40 1400 - 4000\nCompacta 2.0 0 40 - 45 4000 - 7000\nMuito Compacta >2.0 0 >45 >7000\n\nObs.: Para solos argilosos normalmente ensaiados Co = 0,009 (LL - 10%)\nSendo: γ = Peso Específico Natural do Solo\nφ = Ângulo de Atrito Interno\nE = Coesão\nE = Módulo de Elasticidade (Não Drenado)\nE = Módulo de Elasticidade (Drenado)\nv = Módulo de Poisson\n\nValores UFMG fls. 47\n\nTAB 4 - Avaliação de Parâmetros dos Solos em Função do Estudo de Compactidade ou Consistência (Bowles - 1997)\n(correlações empíricas - uso limitado a estudos preliminares).\n\nCompactidade\n\nMuito Foça 0 0.15 0.35 0.65 0.85 - 1.0\n\nDensidade Relativa\nSPT 0 4 10 30 50\n\nθ (graus) 25 - 30 27 - 32 30 - 35 35 - 40 38 - 43\n\nγ (tf/m³) 1.12 - 1.60 1.44 - 1.76 1.76 - 2.24 2.24 - 2.40\n\nCaracterística Muito Mole Mole Média Rija Muito Rija Dura\nqu 0 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0\nSPT 0 2 8 16 30\n\nγ (t/m³) 1.60 - 1.92 1.76 - 2.08 1.92 - 2.24\n\n83