Aula 4 Fundações Diretas Capac Carga

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CAPACIDADE DE CARGA DECAPACIDADE DE CARGA DE 
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.
Universidade Federal do Ceará - UFCUniversidade Federal do Ceará - UFC
Fundações
Introduçãoç
Capacidade de carga: é a máxima carga que o 
terreno é capaz de suportar sem que haja 
ruptura ou deformação excessiva, na cota de 
assentamento pré-fixada
P
Superfície do terreno
h
45-/2 45-/2
I
II
III
Cota de assentamento
h
Superfície de ruptura
B
Fundações
Fundações
Ruptura catastrófica
(tombamento)
Fundações
(tombamento)
Fundações
Ruptura de um talude 
por cisalhamento
Fundações
Fundações
ForçaForçaRuptura rotacionalRuptura rotacional
R i tê iR i tê i
Fundações
Levantamento do soloLevantamento do soloResistênciaResistência
Q (crescente Q1 Q2 Q3)Q (crescente Q1, Q2, Q3)
w1
w2
w3
O solo responde ao carregamento apresentando três fases 
distintas de comportamento:
-Fase elástica
-Fase plástica
-Zona de ruptura
Fundações
I. Fase elástica: 
w  Q (gráfico linear)
II. Fase plástica: 
w plásticos (gráfico curvo)
III. Fase de ruptura: 
ruptura do solo(g )
w se estabilizam
w são reversíveis
p (g )
w irreversíveis
p
limite da resistência
Fundações
Mecanismos de Rupturap
Formas distintas das curvas carga-recalque:
-Ruptura Generalizada
R t L li d-Ruptura Localizada
-Ruptura por Puncionamento
P rova de Carga - 07
Carga (x 10 kN )
0
20
0 20 40 60 80 100
(
m
m
)
40
60
80
100
R
e
c
a
l
q
u
e
 
(
100
Curva carga - recalque
Fundações
Ruptura GeneralizadaRuptura Generalizada
-Ruptura brusca após curta transição
C r a com tangente ertical-Curva com tangente vertical
-Superfície de ruptura bem definida
-Ruptura catastrófica (tombamento)
-Solos rígidos (areia compacta e argila rija a dura)
Fundações
Fundações
qqRuptura generalizada qq
rere
Linhas deLinhas de
calque
calqueLinhas de Linhas de 
rupturaruptura
ee
II
IIII
IIIIII
Fundações
Ruptura LocalizadaRuptura Localizada
-Ruptura mais suave (curva abatida)
Tangente inclinada-Tangente inclinada
-Ruptura definida apenas abaixo da fundação
-Não há ruptura catastrófica
-Solos deformáveis (Areias fofas e argilas moles a médias)
Fundações
Fundações
Ruptura localizada
qq
Somente umSomente um
R
eca
R
eca
Somente umSomente um
pequeno pequeno 
levantamentolevantamento
alque 
alque levantamentolevantamento
Areia fofa ouAreia fofa ou
argila mole a médiaargila mole a média
Fundações
gg
Ruptura por PuncionamentoRuptura por Puncionamento
-Mecanismo de difícil observação
Cisalhamento ertical ao longo do perímetro da f ndação-Cisalhamento vertical ao longo do perímetro da fundação
-Solo adjacente não participa do processo de ruptura
-Areias muito compressíveis ou argilas moles
Fundações
Fundações
Ruptura por puncionamento
qq
R
eca
R
eca
Sem levantamentoSem levantamento
superficialsuperficial
alque
alque
Areia fofas eAreia fofas e
solos molessolos moles
Fundações
O tipo de ruptura de sapatas em areia pode ser estimado em 
função de Dr e de D/B, assim:
Dr = densidade relativa = expressa o estado de compacidade de solos granulares
D = profundidade de assentamento
Fundações
Fundações
Métodos de Cálculo da Capacidade de p
Carga de Fundações Diretas
Prandtl (1920)
Reissner (1924)
T hi (1925 1943)Terzaghi (1925, 1943)
Meyerhof (1951)
Hansen (1961, 1970)
Vesic (1973, 1975)
Fundações
Teoria de Terzaghi (1925, 1943)Teoria de Terzaghi (1925, 1943)
Considerações:
-D < 2B
-Resistência do solo acima da base desprezada
Zona de ruptura tem 3 partes-Zona de ruptura tem 3 partes
I. Tensões verticais máximas
II. Cisalhamento radial
III. Zona passiva
Fundações
p
A capacidade de carga de uma sapata corrida é:A capacidade de carga de uma sapata corrida é:
contribuição da 
coesão
sobrecarga do
solo adjacente
peso próprio
Onde:
c = coesão
 = peso específico do solo acima da CA
P
 = peso específico do solo acima da CA
‘ = peso específico do solo baixo da 
fundação
D = profundidade de assentamento
B = largura da fundação
Superfície do terreno
B = largura da fundação
Nc, Nq e N = fatores de capacidade de 
carga 45-/2 45-/2
I III
Cota de assentamento
hD 
’
II
Superfície de ruptura
B
’
Fundações
Obs:
QQult  qult
Qult = força (capacidade de carga) = máxima carga
qult = tensão (capacidade de tensão) = máxima tensão
Fundações
Fatores de capacidade de carga:Fatores de capacidade de carga:
Ruptura 
generalizada
Ruptura localizadaRuptura localizada
Obs: Se a ruptura for localizada
Fundações
Obs:
A literatura (Rodrigues, 1995) recomenda CS = 2 a 4
Sugestão use CS = 3 0Sugestão use CS = 3,0
A capacidade de carga (Qult) de uma fundação corrida é:A capacidade de carga (Qult) de uma fundação corrida é:
ultult qBQ .
valor máximo a cada metro
Fundações
Caso de uma fundação circular:Caso de uma fundação circular:
Caso de uma fundação Quadrada:Caso de uma fundação Quadrada:
Obs:
Se a fundação for retangular: A d d = A lSe a fundação for retangular: Aquadrada = Aretangular
LBB .
Fundações
Influência do Lençol FreáticoInfluência do Lençol Freático
O efeito do NA altera 
Casos com drenagem
Termos alterados:Termos alterados:
1ª situação: NA acima da CAç
    NBNaDaNcq subqsubnatcult .2....  2
2ª situação: NA abaixo da CA
   NBB
aNDNcq subnatsubqnatcult .2
.
'
... 

 
Fundações
Previsão Aproximada das Tensões AdmissíveisPrevisão Aproximada das Tensões Admissíveis
Para fins práticos:
Vargas:
SPTadm Na .6
1
3
1 

 argilas
63 
SPTadm Na .
11 

 solos arenososSPTadm 128  solos arenosos
Fó l áti NFórmula prática:
5
SPT
adm
N solos arenosos
Obs: usar valores médios de NSPT na zona de influência das tensões solicitantes
2B – fundação isolada
B – fundação corrida
Fundações
ç
Exemplo
1. 
Superfície do terrenoSuperfície do terreno
D nat = 16 kN/m3
B
nat = 16 kN/m3
c = 60 kPa
corrida
 = 10º 
qult =
q lt =
circular
quadrada
qult
N ’ = 6Nc = 6
Nq’ = 2
N’ = 0
Fundações
Teoria de Vesic (1973, 1975)Teoria de Vesic (1973, 1975)
Considerações:
-leva em conta a forma e a profundidade de 
assentamento
considera a inclinação da carga-considera a inclinação da carga
A capacidade de carga (tensão) é:p g ( )
Fundações
Fatores de capacidade de carga:Fatores de capacidade de carga:
Fundações
Fatores de capacidade de forma:Fatores de capacidade de forma:
Fundações
Fatores de a o es de
inclinação da 
carga:
Obs: para   0
tan.
1
c
q
qc N
i
ii

A componente horizontal da carga (H) 
deve satisfazer a seguinte condição:
Fundações
Fatores de profundidade:
Obs: desaconselhável por Vesic
Fundações
Obs: desaconselhável por Vesic
Cálculo da Área Efetiva da Fundação
Área efetiva: área da sapata no qual as tensões 
(compressão) possam ser consideradas uniformes(compressão) possam ser consideradas uniformes. 
Cálculo: faz-se a resultante do carregamento passar pelo centro deCálculo: faz se a resultante do carregamento passar pelo centro de 
gravidade
Fundações
Sequência de passos:
1 Cálculo da excentricidade (e)1. Cálculo da excentricidade (e)
2. Redesenhar a fundação com centro situado no ponto ç p
determinado pela excentricidade (e)
a interseção das áreas é a “área efetiva”
3. Para efeito de cálculo usa-se a área efetiva retangular
Aefet = Aefet circularefet efetcircular
determina-se B’ e L’
Obs: Se “e” cair fora do terço médio da fundação, haverá tensões de tração 
no solo. Neste caso, as dimensões devem ser aumentadas
Fundações
exemplo
artigo “área efetiva”
li t b lhaplicar trabalho
Fundações
2. Determine a área efetiva da sapata representada.
Exemplo
2400 ton
120 tonH = 1200 kN
V = 24000 kN
D= 2,0m
h= 25,0m
1
2
m
120 ton
A A`
h = 40m 1200 kN
12m
12m
Seção A-A` PlantaSeção A A Planta
e = M/V
2 42e = 4m
L’ = 12m
Fundações
B’ = 8m