UNINOVE Universidade Nove de Julho. Aula 05 Correlações e Solos Estratificados Prof: João Henrique

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1 1 Aula 05 Correlações e Solos Estratificados Prof: João Henrique Sumário Solo Estratificado... 1 Bulbo de Tensões Camadas... 2 Obtenção do Peso Específico natural (γnat)... 4 Obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento... 4 Atividade Atividade Atividade Atividade Solo Estratificado Não é raro que o maciço de solo se apresente estratificado em camadas distintas. Para tratar dessa condição, vamos revisar o conceito de bulbo de tensões, o que exige lembrarmos um pouco de propagação de tensões. Bulbo de Tensões Além dos métodos vistos na Mecânica dos Solos, podemos admitir, para um cálculo prático e aproximado, que a propagação de tensões ocorre de uma forma simplificada, mediante uma inclinação 1:2 (que corresponde a aproximadamente 27 graus com a vertical), conforme figura abaixo, em que z é a distância da base da sapata ao topo da segunda camada. Portanto, a parcela de Δσ de tensão propagada à distância z é aproximadamente: Δσ = σ. B. L (B + z). (L + z) Segundo Simons e Menzies (1981), cálculos mais rigorosos para sapatas flexíveis, pela Teoria da Elasticidade, dão os seguintes valores de profundidade do bulbo de tensões, em função da forma da base da sapata:

2 2 i. Sapata Circular: z = 1,5.B ii. Sapata Quadrada: z = 2,5.B iii. Sapata Retangular: z = 3,0.B iv. Sapata Corrida: z = 4,0.B Portanto, para adotar os parâmetros c, θ e γ do maciço situado sob a base da sapata devemos considerar apenas a espessura atingida pelo bulbo de tensões. Se for uma camada de mesmo solo, mas com alguma variação nesses parâmetros, podemos determinar o valor médio de cada um dentro do bulbo de tensões, assim como a média dos valores de Nspt, se for o caso. 2 Camadas Subjacente à camada superficial em que está embutida a sapata, consideremos uma segunda sapata com características de resistência e compressibilidade diferentes da outra, ambas atingidas pelo bulbo de tensões. Nesse caso, o problema da capacidade de carga torna-se complexo, conforme demonstrado por Vesic (1975). Por isso, vamos apresentar um procedimento prático, detalhado a seguir. Primeiramente, determinas a capacidade de carga, considerando apenas a primeira camada (Δr1) e, depois, a capacidade de carga para uma sapata fictícia apoiada no topo da segunda camada (Δr2), conforme o esquema ao lado. Ao comparar os dois valores, se tivermos: σr1 σr2 ok! Significa que a parte inferior da superfície de ruptura se desenvolve em solo mais resistente e, então, poderemos adotar, a favor da segurança, que a capacidade do sistema (σr) é: σr = σr1 No caso da segunda camada ser menos resistente, adotamos uma solução prática aproximada, que consiste, inicialmente, em obter a média ponderada dos dois valores, dentro do bulbo de tensões: σr1,2 = a. σr1 + b. σr2 a + b Em seguida, verificamos se não haveria antes a ruptura da segunda camada, na iminência de a sapata aplicar esse valor de tensão. Para isso, calculamos a parcela propagada dessa tensão até o topo da segunda camada (Δσ) e, depois comparamos Δσ com σr2.

3 3 Assim, se tivermos: Δσ Δr1,2. B. L Δr2 ok! (B + z). (L + z) Então a capacidade de caga do sistema (Δr) será a própria capacidade de carga média do bulbo (Δr1,2): Δr = Δr1,2 Caso a verificação não for satisfeita (Δσ > Δr2), será necessário reduzir o valor da capacidade de carga média, de modo que o valor propagado Δσ não ultrapasse Δr2. Para isso, basta utilizar uma regra de três simples, pela qual a capacidade de carga do sistema (Δr) resulta em: Δr = Δσ1,2. Δr2 Δσ Fluxograma Capacidade de Carga Solo 1 Capacidade de Carga Solo 2 σr1 σr2 ok! Adotar σr1! Tirar a Média Ponderada σr1,2 = a. σr1 + b. σr2 a + b Calcular Parcela Propagada e Comparar com σ2! Δσ Δr1,2. B. L B + z. L + z Δr2 ok! Δr = Δr1,2 (Δσ > Δr2), Reduzir a Capacidade Média! Δr = Δσ1,2. Δr2 Δσ

4 4 Obtenção do Peso Específico natural (γnat) Obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento Obtenção da coesão: c = 0,01 Nspt (MPa) Teixeira e Godoy (1996) c = 10. Nspt (KPa) Teixeira e Godoy (1996) Urbano R. Alonso Tabela (Argilas) Terzaghi (Argilas)

5 5 Obtenção do ângulo de atrito: θ = ,4. Nspt (KPa) Godoy (1983) apud Cintra e Aoki (1999) θ = 20. Nspt + 15 Teixeira Atividade 1 Estimar a capacidade de carga de um elemento de fundação por sapata (indicada na figura a seguir) pelo método de Vesic, com as seguintes posições do N.A.: a) -5m (0,867 MPa) b) -7m (0,911 MPa) c) -1m (0,780 MPa)

6 6 Atividade 2 Estimar a capacidade de carga de um elemento de fundação por sapata, com as seguintes condições de solo e valores médios no bulbo de tensões: a) Argila rija com Nspt = 15 (0,296 Mpa) b) Areia compacta com Nspt = 30 (0,894 Mpa) c) Areia argilosa com θ = 25 e c = 50 KPa (Valores não drenados) (0,576 Mpa) Solução: utilizar a equação de Terzaghi com a proposição de Vesic.

7 7 Atividade 3 Estimar a capacidade de carga de um elemento de fundação por sapata indicado na figura à direita. Solução: vamos inicialmente calcular a capacidade de carga considerando apenas a primeira camada. Após, calcular uma sapata fictícia no topo da segunda camada, com B = 3+4= 7m. Por fim comparar os dois valores. (σr1 = 0,315 MPa, σr2 = 0,348 MPa e σr = 0,315 MPa)

8 8 Atividade 4 Estimar a capacidade de carga de um elemento de fundação por sapata indicado na figura ao lado, com as seguintes condições de solo na segunda camada: a) Argila rija com Nspt = 15 (σr = σr1,2 = 0,661MPa) b) Argila mole com Nspt = 4 (σr = MPa)