Capacidade de Carga
Geotécnica de
Fundações
FUNDAÇÕES
SLIDES 05
Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Fundações Rasas
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt2
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt3
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt4
Métodos para Determinação da
capacidade de carga
Métodos
Teóricos
Métodos
Semiempíricos
Métodos
Práticos
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt5
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt6
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt7
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt8
Comportamento de uma sapata sob
carga vertical
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt9
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt10
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt11
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)
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt12
Modelos de ruptura de fundações
Ruptura generalizada
Ruptura geral nas fundações de silos de concreto armado
(TSCHEBOTTARIOFF, 1978)
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt13
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 frequência em:
Sapatas mais profundas
Tubulões em geral
Estacas com grande diâmetro
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt14
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Modelos de ruptura de fundações
15
Condições de modos de ruptura geotécnica em areias (VESIC, 1975)
LB
BLB
2*
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt16
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 (H ≤ B)
AC = reta
CD = espiral logarítmica
DE = reta
Zona I = zona ativa
Zona II = zona de cisalhamento
Zona III = zona passiva
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt17
Teoria de Terzaghi (1943)
Ruptura generalizada
qu = tensão máxima suportada pelo solo
c = coesão do solo
q = tensão efetiva 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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Teoria de Terzaghi (1943)
Equações para o cálculo de Nc, de Nq e de Nγ
18
12/45tancotg o2tan eNc
2/45tan o2tan eNq
1cotg qc NN
tan12 qNN
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt19
Teoria de Terzaghi (1943)
Exemplo 1: Determinar
o valor da tensão
admissível
Sapata corrida
B = 1 metro
H = 1,5 metro
C = 5 kPa
ɸ = 28º
γ = 17 kN/m³
Respostas
Nc = 25,8
Nq = 14,7
N γ = 16,7
Qadm = 215,27 kPa
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt20
Fatores de Correção
São fatores para adaptar o trabalho original à
realidade
1) Fator de Forma
γqc SSS BNqNcNq qcu2
1
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt21
Fatores de Forma de Terzaghi (1943)
Fatores de Forma de Vésic (1973)
Retangular
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt22
Fatores de Correção
2) Embutimento
Considera o quão profundo está a fundação
Fundações rasas
Terzaghi
Fundações profundas
Outras teorias (Meyerhof)
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt23
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt24
Fatores de Correção
Exemplo 2: Determinar
o valor da tensão
admissível
Sapata retangular
B = 2 metros
L = 3 metros
H = 2 metros
c = 5 kPa
ɸ = 22º
γ = 16 kN/m³
Areia fofa
Respostas
c* = 3,33 kPa
ɸ* = 15,07º
Nc = 11
Nq = 4
N γ = 2,7
Qadm = 70,06 kPa
Padm = 42 tf
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt25
Fatores de Correção
4) Carga excêntrica
Considerar uma área fictícia b’ x l’ para que a carga se
“torne” centrada
xeBb 2'
yeLl 2'
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt26
Fatores de Correção
5) Carga inclinada
Se a carga “N” estiver inclinada de um ângulo “α” com a
vertical
V
H1tan
22VHN
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt27
Fatores de Correção
5) Carga inclinada
Haverá uma redução da capacidade de carga
Fatores ic, iq, i γ
γqc iii SBNSqNScNq qqccu2
1
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt28
Fatores de Correção
5) Carga inclinada
2
º901
Fatores Hansen
ic
iq = ic
iγ = iq2
N
H
21
cBL
H
21
2
1
Meyerhof
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt29
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
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt30
Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.1) Para uma posição máxima de NA (1)
Para z > D + B:
nada a corrigir
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt31
Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.2) Para D < z < D + B
Utilizar coesão saturada (csat) e
utilizar ϕsat
Corrigir o peso específico na 3ª
parcela da equação:
ba
ba subn
*
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt32
Fatores de Correção
6) Presença do NA
6.3) Para z < D
Usar coesão saturada (csat)
utilizar ϕsat
No cálculo de q’, usar:
Na 3ª parcela da equação, usar
γsub
21' xxq subn
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt33
Fatores de Correção
Exemplo 3
Qual dever ser o comprimento (L) de uma sapata com base
(B) igual a 2 metros para suportar uma carga de projeto de
2500 kN. Considere que a sapata será apoiada a 2 metros
de profundidade e que o nível d’água máximo estará a 3,4
metros de profundidade.
Csat = 10 kPa
ɸsat = 28º
γn = 17 kN/m³
γsat = 20,8 kN/m³
SLIDES 05 – Capacidade de carga geotécnica de fundações – fundações rasas
FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt34
Fatores de Correção
Exemplo 3
Respostas
Nc = 25,8
Nq = 14,7
N γ = 16,7
q’ = 2 x 17 = 34 kPa
γ* = 15,14 kN/m³
Sc =1,3
Sq = 1,0
Sγ = 0,8
Respostas
qu = 1037,47 kPa
qadm = 345,82 kPa
L = 3,7 m
Top Related