Capacidade de Carga de Fundações

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é dado pela Equação 8.9, e σ3 na zona 2 ainda é dado pela Equação 8.10.
Dessa forma, a rotação da tensão principal maior exigida no leque é θleque =
π/2 (90°), fornecendo, com base na Equação 8.15,
A pressão de carregamento na Equação 8.16 é maior do que para LB–1
(Equação 8.11), portanto LB–2 representa uma melhor estimativa da carga
verdadeira de colapso pelo teorema do limite inferior.
Combinando os limites superior e inferior para obter a carga de
colapso verdadeira
Ignorando a pressão de sobrecarga σq (que é a mesma em todas as expressões
obtidas até aqui), a capacidade de carga de acordo com o UB–1 é 6cu,
enquanto que, de acordo com o LB–1, é 4cu. Esses valores formam os limites
superior e inferior para a verdadeira carga de colapso, de forma que 4cu ≤ qf ≤
6cu. No entanto, comparando as análises refinadas, UB–2 e LB–2, ambas
fornecem o mesmo valor de qf = (2 + π)cu = 5,14cu, portanto, pelos teoremas
do limite superior e do limite inferior, essa deve ser a solução exata ― isto é,
LB–2 representa o estado de tensões assim que UB–2 é formado.
Nesse problema, foi possível, com um esforço de certa forma pequeno,
determinar a solução exata. Ao resolver qualquer problema generalizado
usando a análise limite, pode ser necessário experimentar muitos mecanismos
e estados de tensão diferentes, a fim de determinar a capacidade de suporte de
maneira exata (ou, se não exata, com apenas uma pequena margem entre as
melhores soluções de limite superior e de limite inferior). Podem ser usados
computadores para automatizar esse processo de otimização. No site da LTC
Editora que complementa este livro, são fornecidos links para o software
apropriado, que está disponível tanto para uso comercial quanto acadêmico.
Figura 8.9 Estado de tensões LB–2 para fundação rasa em solo não drenado.
Fatores de capacidade de carga
Comparando as Equações 8.8 e 8.16, a capacidade de carga de uma fundação
rasa em um material não drenado pode ser escrito na forma generalizada
como
na qual, para o caso de uma sapata cercada por uma pressão de sobrecarga σq,
Nc = 5,14. Nc é o fator de capacidade de carga para uma fundação contínua
submetida a condições não drenadas (τf = cu). O parâmetro sc na Equação 8.17
é um fator de forma (sc = 1,0 para uma fundação contínua). Em princípio, as
análises UB e LB similares às apresentadas anteriormente podem ser
conduzidas para vários outros casos (por exemplo, sapata próxima a um
talude ou em solos dispostos em camadas). Em muitos casos, entretanto, tais
análises foram realizadas, e os resultados publicados como gráficos auxiliares
de design para selecionar o valor de Nc a ser usado na Equação 8.17.
Em geral, as fundações não estão localizadas na superfície de uma massa
de solo, mas colocadas a uma profundidade d abaixo dela. O solo acima do
plano da fundação (o nível da base da fundação) é considerado uma
sobrecarga, impondo uma pressão uniforme σq = γd no plano horizontal ao
nível (cota) da fundação. Isso pressupõe que a resistência ao cisalhamento do
solo entre a superfície e a profundidade d seja ignorada. Essa é uma hipótese
razoá vel, contanto que d não seja maior do que a largura da fundação B. O
solo acima do nível (cota) da fundação costuma ser mais fraco (em especial,
se for aterrado) do que o solo a maiores profundidades.
Skempton (1951) apresentou valores de Nc para fundações contínuas
enterradas em solo não drenado como uma função de d com base em
evidências empíricas, que são dadas na Figura 8.10; também estão incluídos
valores sugeridos por Salgado et al. (2004), que são descritos por
Para uma sapata retangular comum de dimensões B × L (em que B < L), o
Eurocode 7 recomenda que o fator de forma sc na Equação 8.17 seja dado
por:
As Equações 8.18 e 8.19 são comparadas com os dados de Skempton para os
casos extremos de fundações corridas (B/L = 0) e quadradas (B/L = 1) na
Figura 8.19. O Nc para fundações circulares pode ser obtido adotando-se os
valores quadrados. Na prática, Nc costuma estar limitado a um valor de 9,0
para fundações muito profundas quadradas ou circulares. Os valores de Nc
obtidos da Figura 8.10 podem ser usados para depósitos estratificados,
contanto que o valor de cu para um determinado estrato não seja maior nem
menor em 50% do que o valor médio para todos os estratos no interior de
uma profundidade significativa do solo.
Figura 8.10
Para solos em camadas, Merifield et al. (1999) apresentaram os valores
dos limites superior e inferior de Nc para fundações corridas apoiadas em um
solo coesivo de duas camadas, como uma função da espessura H da camada
superior do solo de resistência cu1 que esteja acima de um depósito profundo
de material de resistência cu2. Os valores de projeto propostos de Nc para esse
caso são dados na Figura 8.11a, sendo válidos caso se use, na Equação 8.17, a
resistência não drenada ao cisalhamento da camada superior (isto é, cu = cu1).
Em seguida, Merifield e Nguyen (2006) conduziram mais análises para
fundações quadradas com B/L = 1,0. Os fatores de forma resultantes que eles
obtiveram são apresentados na Figura 8.11b.
Fatores de capacidade de carga Nc para fundações enterradas em solo não
drenado.
Figura 8.11 Fatores de capacidade de carga Nc para fundações corridas com largura B em
solos não drenados em camadas (de acordo com Merifield et al., 1999), linhas
contínuas – UB, linhas tracejadas – LB; (b) fatores de forma sc (de acordo com
Merifield e Nguyen, 2006).
Se for construída uma fundação rasa próxima a um talude, sua capacidade
de carga poderá ser reduzida de forma drástica. Esse é um caso comum para
infraestruturas de transportes (por exemplo, uma rodovia ou uma ferrovia)
situadas em aterros. Em geral, esses tipos de fundações são muito longas e,
portanto, sempre se comportarão como fundações corridas. Georgiadis (2010)