ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE

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1 ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios INTERAÇÃO SOLO X ESTRUTURA A análise integrada do solo com a estrutura possibilita uma melhor estimativa dos recalques diferenciais e reações nos apoios, bem como a redistribuição dos esforços nos elementos estruturais com o comportamento mais real da interdependência dos esforços entre a estrutura e o solo. O tema ainda é pouco estudado, com os primeiros trabalhos publicados em 1994 (Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações). Pela complexidade dos parâmetros e equações, os recursos mais utilizados são computacionais, e se baseiam: Método dos elementos de contorno; Método dos elementos finitos. 2

3 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios INTERAÇÃO SOLO X ESTRUTURA Para a determinação das condições ideais para uma fundação, deve-se analisar: Topografia da região; Características geológicas e geotécnicas; Vizinhança; Economia (orçamento e cronograma) Método de execução utilizado. 3

4 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios A aplicar carga em uma fundação direta, inevitavelmente ocorrerão recalques que, em geral, são da ordem de poucas dezenas de milímetros, mas que podem chegar até centenas de milímetros e e até, excepcionalmente, milhares de milímetros. Assim, a hipótese de apoio fixo, geralmente feita no cálculo estrutural, é mera ficção. Define-se recalque como sendo o deslocamento vertical, para baixo, na base da fundação em relação à camada indeformável. Esse deslocamento é resultante da deformação do solo. 4

5 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios Pode-se dizer, dessa maneira, que os recalques são rebaixamentos da edificação pelo adensamento do solo abaixo da fundação. Há, portanto, deslocamento de apoios, e as variáveis envolvidas são: área de contato solo x fundação; profundidade; cargas aplicadas; propriedades do solo. 5

6 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios Os recalques podem ser classificados em recalques absolutos ou total (ρ) da sapata ou tubulão isolado; e recalque diferencial ou relativo (δ) entre duas sapatas ou tubulões vizinhos. Se o subsolo fosse homogêneo e todas as sapatas ou tubulões tivessem as mesmas dimensões, os recalques seriam praticamente uniformes. Mas a variabilidade do solo, em termos de compressibilidade, gera recalques desiguais. Além disso, as dimensões das sapatas ou tubulões numa edificação podem variar, de acordo com as cargas aplicadas pelos pilares. 6

7 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios O recalques absolutos (ρ) pode ser dividido em duas parcelas: Onde: ρi= recalque imediato Proveniente de deformações a volume constante, ocorre apenas a mudança de forma sem alteração de volume (não altera o índice de vazios).ocorre num curto período de tempo, quase simultaneamente ao carregamento. ρc= recalque de adensamento Típico das argilas saturadas e resulta de alterações volumétricas do solo (redução do índice de vazios). Ocorre no decorrer do tempo com a dissipação do excesso de poropressão (fluência). 7

8 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios O recalque diferencial (δ) pode ser ilustrado da seguinte maneira: 8

9 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios Pelo recalque diferencial (δ) ocorre a distorção angular ou recalque diferencial específico: Onde: δ= recalque diferencial; l = distância entre as fundações. Trincas em paredes de edifícios Danos estruturais em vigas e pilares 9

10 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios IMEDIATOS EM ARGILA Teoria da elasticidade (camada semi-infinita) Considere uma sapata de largura ou diâmetro B, apoiada numa camada argilosa semi-infinita, homogênea, com módulo de deformabilidade E constante com a profundidade. Se σ é a tensão média na superfície de contato da base da sapata com o topo da argila, o recalque imediato ρi é dado pela seguinte expressão, oriunda da Teoria da Elasticidade: Onde: v= coeficiente de Poisson Ip= fator de influência f(forma e rigidez da fundação) 10

11 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios IMEDIATOS EM ARGILA SAPATA FLEXÍVEL RÍGIDA FORMA CENTRO CANTO MÉDIO Circular 1,00 0,64* 0,85 0,79 Quadrada 1,12 0,56 0,95 0,99 L/B=1,5 1,36 0,67 1,15 2 1,52 0,76 1,30 3 1,78 0,88 1,52 5 2,10 1,05 1, ,53 1,26 2, ,00 2,00 3,70 Fator de influência Ip (adequado de Perloff & Baron,

12 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios IMEDIATOS EM ARGILA Método de Jambu (camada finita) Em muitos casos, a camada argilosa deformável é de espessura finita, sobreposta a um material que pode ser considerado rígido ou indeformável (rocha, por exemplo). Considere uma sapata retangular (largura B e comprimento L) ou circular (diâmetro B) apoiada a uma profundidade h da superfície do terreno e que a camada de solo compressível tem espessura H, contada a partir da base da sapata. Esse caso foi resolvido por Jambu et. al. (1956), apud Simons & Menezies(1981), para o caso de argilas saturadas em condições não drenadas. 12

13 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios IMEDIATOS EM ARGILA Método de Jambu (camada finita) Assim, o recalque médio de sapatas flexíveis é dado por: Ou Onde: Iu= fator de influência dado d=pelo produto de μ0 por μ1 Os valores de μ0 por μ1 são apresentados em curvas adequadas da relação L/B e em função, respectivamente, e h/b e H/B. 13

14 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios Fatores μ 0 e μ 1 para o cálculo de recalque imediato de sapata em camada argilosa finita (Jambu et al. 1956) 14

15 Interação solo X estrutura Recalques Recalques imediatos em argilas Exercícios EXERCÍCIOS 1) Calcular o recalque imediato no centro, no canto e médio, de uma sapata flexível retangular de 10mx40m, aplicando uma tensão de 50kPa numa camada semi-infinita de argila homogênea, saturada, com módulo de deformabilidade de 30MPa. (ν=0,50) 2) Calcular o recalque imediato da sapata do exercício anterior, supostamente apoiada a 3m da superfície do terreno, considerando que a camada de argila de estende somente até a cota de -28m, onde se encontra uma base rígida. 15

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