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 CONCEITO A capacidade de carga de uma fundação (σ r ) é definida como a tensão transmitida pelo elemento de fundação capaz de provocar a ruptura do solo ou a sua deformação excessiva. A capacidade de carga das fundações depende de uma série de variáveis, como por exemplo, das dimensões do elemento de fundação, da profundidade de assentamento, das características dos solos, etc. 2

3 CONCEITO Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga dos solos pode ser calculada por vários métodos, destacando-se: Provas de carga sobre placas, cujos resultados devem ser interpretados levando-se em consideração as relações de comportamento entre a placa e a fundação real; Métodos teóricos, como as formulações clássicas desenvolvidas por Terzaghi (1943), Meyehof (1963), Vésic (1974), etc., que são baseadas principalmente nas propriedades de resistência ao cisalhamento e compressibilidade dos solos; 3

4 CONCEITO Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga dos solos pode ser calculada por vários métodos, destacando-se: Métodos empíricos, nos quais a capacidade de carga é obtida com base na descrição das condições do terreno e em tabelas de tensões básicas; Métodos semi-empíricos: aqueles em que as propriedades dos materiais são estimadas por meio de correlações e são usadas em teorias da Mecânica dos Solos. 4

5 CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS Os métodos teóricos e experimentais e os ensaios laboratoriais são fundamentais para estabelecer a influência relativa de todos os parâmetros envolvidos nos cálculos de capacidade de carga. Sua utilização na prática da engenharia de fundações é, todavia, muitíssimo restrita visto que a maioria dos parâmetros do solo necessários a essas análises é de difícil ou mesmo de quase impossível obtenção. Por outro lado, correlações entre as tensões correspondentes a estadoslimites de ruptura e dados de resistências à penetração de ensaios "in situ" são simples de ser estabelecidas. 5

6 CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS Correlações com boas probabilidades de acerto são aquelas obtidas de forma semi-empírica. A filosofia contida nas mesmas é estabelecer-se através de ajustes estatísticos equações de correlação que tenham embutida em sua essência os princípios definidos nos métodos teóricos e/ou experimentais. Além do mais, conforme enfatiza Wroth (1988), correlações primárias, são preferíveis á correlações secundárias. No Brasil, os dois métodos mais utilizados para o dimensionamento de fundações em estacas são os conhecidos como Aoki e Velloso (1975), e Décourt e Quaresma, (1978). Para tipos específicos de estacas há também métodos específicos, tais como o de Cabral (1986) e o da Brasfond ambos para estacas-raiz. 6

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8 Considerando que o fuste da estaca atravessa n camadas distintas de solo, as parcelas de resistência de ponta (R p ) e de resistência lateral (R l ) que compõem a capacidade de carga (R) são dadas por: Onde: r p = capacidade de carga do solo na cota de apoio do elemento estrutural A p = área da seção transversal da ponta r l = tensão média de adesão ou de atrito lateral na camada de espessura Δl U= perímetro da seção transversal do fuste 8

9 Os valores de r p e r l podem ser calculados a partir da resistência de ponta (q c ) e do atrito lateral unitário (f c ) medidos em ensaio de penetração estática CPT: Em que F 1 e F 2 são coeficientes de transformação que englobam o tipo de estaca e o efeito escala entre a estaca (protótipo) e o cone do CPT (modelo). 9

10 Tipo de estaca F 1 F 2 Franki 2,50 5,00 Metálica 1,75 3,50 Pré-moldada 1,75 3,50 Para estacas pré-moldadas de pequeno diâmetro, o valor de F 1 =1,75 mostrou-se muito conservador.por isso, Aoki (1985) faz nova proposição para o coeficiente empírico F 1 para estaca pré-moldadas de concreto: Onde D é o diâmetro ou lado (em metros) do fuste da estaca, mantendo a relação F 2 =2F 1. 10

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12 Quando não se mede o valor de f c, pode-se correlacioná-lo com a resistência de ponta q c : Em que α é função do tipo de solo. Além disso, quando não se dispõe de ensaios de CPT, o valor da resistência de ponta (q c ) pode ser estimado por uma correlação com o índice de resistência à penetração (N) nos ensaios de SPT: Em que K depende do tipo de solo. 12

13 Tipo de solo K (Mpa) α(%) Areia 1,00 1,40 Areia siltosa 0,80 2,00 Areia silto-argilosa 0,70 2,40 Areia argilosa 0,60 3,00 Areia argilo-siltosa 0,50 2,80 Silte 0,40 3,00 Silte arenoso 0,55 2,20 Silte areno-argiloso 0,45 2,80 Silte argiloso 0,23 3,40 Silte argilo-arenoso 0,25 3,00 Argila 0,20 6,00 Argila arenosa 0,35 2,40 Argila areno-siltosa 0,30 2,80 Argila siltosa 0,22 4,00 Argila silto-arenosa 0,33 3,00 13

14 Pode-se então reescrever as expressões para r p e r l : Em que N p e N l são, respectivamente o índice de resistência à penetração na cota de apoio do elemento estrutural de fundação e o índice de resistência à penetração médio na camada de espessura Δl, obtidos através da sondagem mais próxima. (média ponderada do SPT) 14

15 Portanto, a capacidade de carga (R) de um elemento isolado de fundação pode ser estimada pela fórmula semi-empírica: 15

16 Finalmente, com o valor médio da capacidade de carga, a carga admissível deve ser: 16

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