ESTUDO DO COLAPSO DOS SOLOS PARA DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

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ESTUDO DO COLAPSO DOS SOLOS PARA 
DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS 
 
Carlos Ernesto de Melo 
UFCA, Juazeiro do Norte, Brasil, eng.carlos2012@hotmail.com. 
 
Ana Patricia Nunes Bandeira 
UFCA, Juazeiro do Norte, Brasil, anabandeira@cariri.ufc.br 
 
RESUMO: Solos colapsíveis são aqueles que sofrem um rearranjo das partículas devido ao aumento 
da umidade e consequentemente uma redução de volume – recalque por colapso. Os recalques por 
colapso podem causar danos à estrutura das edificações, desde os mais simples, como trincas, aos 
mais problemáticos, como as rachaduras e desabamentos, quando suas fundações estão apoiadas nas 
camadas superficiais do solo, ou seja, quando são utilizadas fundações diretas. O presente trabalho 
tem como objetivo principal, mostrar a importância de analisar o potencial de colapso antes de se 
dimensionar uma fundação superficial, assim como apresentar uma possível solução de 
melhoramento do solo para que este tipo de fundação seja aceitável. A área de estudo trata-se do 
solo de fundação do Cariri Garden Shopping, localizado em Juazeiro do Norte-CE, onde foi 
detectado a presença de solo colapsível. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Colapso, Fundação, Solo não saturado. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Em diversas regiões do semiárido brasileiro, 
onde o solo se encontra na condição não 
saturada por um longo período do ano, tem se 
observado a existência de solos colapsíveis, 
inclusive na Região do Cariri Cearense. Para 
Cintra (2011) os solos não saturados merecem 
uma atenção especial nas camadas acima do 
nível d’água, pois apresentam altos índices de 
vazio e baixo teor de umidade; que favorecem o 
fenômeno do colapso. O colapso é o termo 
utilizado para os recalques adicionais de uma 
fundação devido ao umedecimento de um solo 
não saturado, normalmente sem aumento nas 
tensões aplicadas (Jennings e Knight, 1975). Os 
recalques por colapso podem causar danos à 
estrutura das edificações, desde os mais 
simples, como trincas, aos mais problemáticos, 
como as rachaduras e desabamentos (ver Souza 
Neto, 2004 e Coutinho et al., 2010). Geralmente 
o colapso se dá nas camadas superficiais do 
solo, provocando problemas nas construções 
quando essas estão apoiadas sobre fundações 
rasas. 
Para o desenvolvimento deste trabalho 
analisou-se o solo de fundação da área de 
expansão do Cariri Shopping, Juazeiro do 
Norte/CE, pois o solo deste local apresentou 
características de colapso. O objetivo deste 
trabalho é mostrar a importância da análise de 
colapso para o dimensionamento de uma 
fundação superficial, assim como de propor um 
método que torne possível a utilização desse 
tipo de fundação após o melhoramento da 
resistência do solo. 
 
 
2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE 
ESTUDO 
 
2.1 Localização 
 
O local escolhido para este estudo trata-se da 
área de expansão do Cariri Shopping Center, 
localizada na Região do Cariri, Sul do Ceará, 
mais especificamente em Juazeiro do Norte. O 
Cariri Shopping Center fica endereçado na Av. 
Padre Cicero, nº 2555, situado a 7°13’24’’ ao 
sul e 39º19’27’’ a oeste. A Figura 1 apresenta a 
localização. 
 
Figura 1. Localização do Cariri Shopping (Melo, 2013) 
 
2.2 Aspectos Gerais da Obra 
 
A obra de expansão do Cariri Shopping Center 
apresenta como caracteristicas uma edificação 
tipo térreo e duas lajes de estacionamento 
superior. O vão entre os pilares são da ordem 
de 8,0 a 10,0 metros de comprimento, com 
carregamentos médios de 320 t, chegando até 
480 t. O solo de fundação trata-se de um solo 
não saturado, com baixo índice de resistência à 
penetraçao dinâmica (Nspt<8) e 
consequentemente baixa capacidade de suporte. 
Diante dessas características, o projeto da 
fundação da área de expansão do Shopping foi 
elaborado em estacas, do tipo escavada, com 
diâmetros de 60 cm e atingindo uma 
profundidade média de 15,0 m. 
A área mais antiga da edificação do Cariri 
Shopping Center está assente sobre sapata 
isolada; devido a isto, o projeto inicial da 
fundação da obra de expansão foi elaborada 
também em sapata; no entanto, após a análise 
das sondagens a percussão, verificou-se que as 
camadas de solo apresentavam baixos índices 
de resistência (apresentados mais adiante); este 
fato alido às condições de carregamento da obra 
contribuiu para a alteração do projeto, sendo 
então a obra executada em fundação profunda. 
 Apesar das características do solo e da obra 
do Cariri Shopping dar indícios de que não seria 
viável a realização de uma fundação rasa, foram 
realizadas análises em amostras indeformadas 
de solo para verificar qual o nível de tensão que 
o solo de fundação poderia suportar e se o 
mesmo apresentaria potencial de colapso para o 
nível de tensão da obra; também foram 
realizados ensaios em amostras de solo 
melhoradas por meio de compactação dinâmica. 
 
2.3 Características Geotécnicas 
 
A caracterização geotécnica da área de estudo 
se deu por meio da análise dos relatórios de 
sondagem à percussão e por meio de ensaios de 
laboratório, realizados em amostras deformadas 
e indeformadas de solo, coletadas numa 
profundidade de 2,6 à 3,0 metros. Vale ressaltar 
que durante as amostragens verificou-se que o 
solo do local apresentava facilidade de 
escavação e macro-poros visíveis a olho nu, 
dando indícios de solos potencialmente 
colapsíveis. Os ensaios realizados nas amostras 
coletadas consistiram de ensaios básicos de 
caracterização geotécnica (granulometria e 
limites de Atteberg) e ensaios edométricos 
simples e duplos (nas condições de umidade 
natural e inundada), para avaliar o potencial de 
colapso dos solos e ensaios de resistência ao 
cisalhamento para o cálculo da capacidade de 
carga. 
 
2.3.1 Relatórios de Sondagem a Percussão 
 
Em se tratando inicialmente dos relatórios de 
sondagem à percussão, SPT, os mesmos 
estiveram datados em 30 de novembro de 2010, 
ou seja, no período seco da Região (ver 
Bandeira et al., 2012). Analisando os perfis de 
sondagens, tomou-se como referência quatro 
resultados mais representativos da área de 
estudo (Figura 2). Nos primeiros centímetros da 
sondagem foi encontrado um aterro arenoso de 
cor marrom, e nos nove metros seguintes foi 
encontrada uma areia fina siltosa, de cor 
avermelhada. A sondagem foi interrompida 
numa camada de argila siltosa de cor variegada. 
Nesses furos de sondagens não foi encontrado 
nível d’água. 
 Observa-se na Figura 2 que a sondagem 
SP03 apresentou os menores números de 
golpes, com Nspt < 8 até a profundidade de 9,0 
m dando indícios de um solo de baixa 
capacidade de suporte; os demais furos de 
sondagem apresentaram maiores índices de 
resistência após 4,0m de profundidade (Nspt > 
8). Os furos de sondagens SP01 e SP02 
apresentaram Nspt maiores que 8 golpes a partir 
de 2,0 m de profundidade. 
 
 
Figura 2. Sondagens SPT do Solo do Cariri Shopping. 
 
2.3.2 Ensaios Básicos de Caracterização 
Geotécnica 
 
Os ensaios básicos de caracterização geotécnica 
foram realizados de acordo com as normas 
brasileiras: NBR 7181 para a granulometria; NBR 
6459 para os limites de liquidez e plasticidade; 
NBR 6508 para o peso específico dos grãos. 
A Figura 3 apresenta a curva granulométrica 
do material, obtida por ensaios realizados com e 
sem defloculante; e a Tabela 1 apresenta o 
resumo dos resultados obtidos. 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
Pe
rc
en
tu
al
 p
as
sa
nd
o 
(%
)
Diâmetro dosgrãos (mm)
Sem def loculante
Com def loculante
Argila Silte Areia Pedregulho
Fina Média Grossa
ABNT
 
Figura 3. Curva de granulometria do Solo do Cariri 
Shopping. Fonte: Melo (2013) 
 
 
 
Tabela 1 - Granulometria, dos Limites de Atterberg e a 
Classificação Unificada dos Solos 
Material 
# Peneira 
(mm) 
( % ) com 
defloculante 
( % ) sem 
defloculante 
pedregulho > 2,00 0,3 0,3 
areia grossa 0,60 - 2,00 2,7 2,7 
areia média 0,20 - 0,60 47,0 47,0 
areia fina 0,06 - 0,20 20,0 27,0 
silte 0,002 - 0,06 12,0 21,5 
argila < 0,002 18,0 1,5 
 
 Através da Figura 3 e da Tabela 1 observa-se 
que a amostra apresentou uma granulometria 
predominantemente grossa com menos de 50% 
passando na peneira 0,075mm. O ensaio realizado 
com defloculante apresentou percentual de areia 
fina de 20%, silte de 12% e argila de 18%; já o 
ensaio realizado sem defloculante apresentou 
teores de areia fina, silte e argila de 27%, 21,5% e 
1,5% respectivamente. Esses percentuais indicam 
que no campo as partículas de argila se encontram 
unidas às partículas de silte e areia fina, formando 
grumos e deixando o solo mais poroso e mais 
suscetível ao colapso. 
 Ensaios de Limites de Consistência 
apresentaram Limite de Liquidez de 18% e o 
Índice de Plasticidade nulo. A amostra foi 
classificada como areno-siltosa (SM). 
 
2.3.3 Ensaios de Colapsividade em Anéis de 
Adensamento 
 
A avaliação do potencial de colapso por meio 
de ensaios de laboratório pode ser realizada 
através de ensaios edométricos simples ou 
duplos. A simplicidade e confiabilidade dos 
resultados desses ensaios, como critério de 
identificação e quantificação da colapsividade e 
também para estudo da deformabilidade de 
solos tem-se consagrado no meio geotécnico 
mundial (Silva et al. 2010). 
O ensaio edométrico simples consiste em 
carregar o solo até uma determinada tensão e, 
em seguida, após a estabilização das 
deformações, o solo é umedecido, medindo-se 
assim as deformações decorrentes (colapso). O 
ensaio edométrico duplo consiste em obter duas 
curvas de compressão edométrica (uma na 
umidade natural e outro com o solo previamente 
inundado). A diferença das deformações num 
dado nível de tensão corresponde ao potencial 
de colapso (Bandeira et al., 2012). 
Para realização do ensaio de colapso foi 
utilizado uma prensa edométrica tipo Bishop, 
com aplicação de carga por meio de pesos sobre 
um pendural com braço de alavanca 1/10. Os 
procedimentos adotados foram baseados em 
Ferreira (1995) e Souza Neto (2004). Os ensaios 
foram realizados em amostras indeformadas e 
em amostras compactadas; com objetivo de 
verificar o colapso do solo na condição de 
índice de vazios natural do solo e na condição 
de um solo melhorado através de uma 
compactação. 
Vargas (1978), para identificar o 
comportamento colapsível dos solos, considera 
que um solo é colapsível quando o valor de PC 
for maior que 2%, conforme a Equação (1): 
 
 (1) 
Onde: 
 Δe - variação do índice de vazios devido ao colapso; 
e0 - índice de vazios antes da inundação, 
correspondente à tensão de inundação. 
 
Jennings e Knight (1975), também sugerem 
uma classificação para o potencial de colapso 
(PC) dos solos, para tensão de inundação de 200 
kPa, da seguinte maneira: 0<PC<1 (não 
apresenta problemas para obras de engenharia); 
1<PC<5 (problema moderado); 5<PC<10 
(problemático); 10<PC<20 (problema grave); 
PC> 20 (problema muito grave); sendo o e0 da 
Equação 1, o índice de vazios inicial da 
amostra. 
A Figura 4 apresenta os resultados dos 
ensaios edométricos duplos realizados com 
amostras indeformadas. Observa-se nesta Figura 
uma diferença das curvas de compressibilidade 
quando as amostras se encontram na condição 
de umidade natural e quando está inundada. 
Esta diferença indica a variação do índice de 
vazios, caracterizando o colapso da amostra no 
acréscimo das tensões aplicadas. Verifica-se 
que o colapso também aumenta com o nível de 
tensão aplicada. 
Os potenciais de colapso foram determinados 
para todos os níveis de tensões aplicados 
(Tabela 2). Segundo o critério de Vargas 
(1978), o solo natural é considerado colapsível a 
partir da tensão de 20 kPa, onde o potencial de 
colapso já atinge 3%. Segundo Jennings e 
Knight (1975), o potencial de colapso do solo 
em estudo, sob uma tensão de 10 kPa, já é 
considerado de problema moderado; e quando o 
solo está sob tensão de 160 kPa é considerado 
de problema grave, apresentando potencial de 
colapso próximo de 11% nesta tensão. 
 
Tabela 2 – Potenciais de Colapso em Vários Níveis de 
Tensão Segundo Vargas (1978) e Jennings e Knight (1975) 
Tensão 
(kPa) 
Vargas (1978) Jennings e Knight (1975) 
0,00 0,06 
Não 
colapsível 0,06 
Sem 
problema 
5,00 0,36 
Não 
colapsível 0,36 
Sem 
problema 
10,00 1,92 
Não 
colapsível 1,92 
Problema 
moderado 
20,00 3,06 Colapsível 3,05 Prob. moderado 
40,00 4,87 Colapsível 4,84 Prob. moderado 
80,00 7,55 Colapsível 7,45 Problemático 
160,00 11,11 Colapsível 10,82 Problema grave 
320,00 13,90 Colapsível 13,23 Problema grave 
640,00 16,38 Colapsível 15,19 Problema grave 
1280,00 16,98 colapsível 15,02 Problema grave 
 
A Figura 5 apresenta os resultados dos 
ensaios edométricos duplos realizados nas 
amostras compactadas. Os resultados mostram 
que a amostra compactada apresenta baixos 
potenciais de colapso (PC<0,5%) nos níveis de 
tensão aplicados, se enquadrando na categoria 
dos solos não colapsíveis e sem problemas, 
conforme os critérios de Vargas (1978) e 
Jennings e Kinight (1975) respectivamente. 
 
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
1 10 100 1000 10000
Ín
d
ic
e 
d
e 
V
az
io
s
Tensão Vertical (kPa)
Solo Natural
Solo Inundado
 
Figura 4. Curva da Tensão Vertical x Índices de Vazios da 
Amostra Indeformada 
0,150
0,170
0,190
0,210
0,230
0,250
0,270
1 10 100 1000 10000
Ín
di
ce
 d
e 
V
az
io
s
Tensão Vertical (kPa)
Solo Wótima
Solo Saturado
 
Figura 5. Curva da Tensão Vertical x Índices de Vazios da 
Amostra Compactada 
 
2.3.4 Ensaios de Compactação e de Resistência 
ao Cisalhamento 
 
A fim de se obter parâmetros para calcular a 
tensão admissível do solo compactado, para o 
dimensionamento de uma fundação rasa 
apoiada sobre um solo melhorado, 
primeiramente realizou-se ensaios de 
compactação na energia Proctor Normal. A 
Figura 6 apresenta a curva de compactação. 
Observa-se nesta figura que o solo apresentou 
umidade ótima de 9% e densidade seca máxima 
de 1,940 g/cm
3
. 
 
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ma
ss
a E
sp
ec
ífic
a S
ec
a (
g/c
m3
)
Umidade ( % )
'
 
Figura 6. Curva de compactação do solo estudado 
 
 Com os parâmetros do solo compactado 
foram moldados corpos de prova e realizados 
ensaios de cisalhamento direto em amostras 
melhoradas. Os ensaios de resistência ao 
cisalhamento do solo compactado foram 
realizados na condição inundada, na prensa de 
cisalhamento direto. A velocidade de 
cisalhamento adotada para os ensaios foi a 
mínima permitida pelo equipamento, no valor 
de 1,63mm/min, de forma a possibilitar a 
dissipação de pressão neutra e obter parâmetros 
em termos de tensões efetivas. A Figura 7 
apresenta os resultados dos ensaios. Observa-senesta figura que o intercepto de coesão do solo 
foi nulo e o ângulo de atrito efetivo foi de 35º. 
 
y = 0,7692x + 0,0032
R² = 0,9987
C = 0,0 kPa; ϕ = 35º
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200 250 300
Te
n
sã
o
 C
is
a
lh
a
n
te
 (k
P
a
)
Tensão Normal (kPa)
 
Figura 7. Tensão Normal versus Tensão Cisalhante 
(Fonte: Melo, 2013) 
 
2.3.5 Cálculo da Tensão Admissível do Solo 
Melhorado e Dimensionamento da Fundação 
Superficial 
 
Terzaghi (1943) supõe que a capacidade de 
carga de um solo, qult, é a máxima tensão que, o 
solo suporta, através de uma fundação direta, 
sem causar a sua ruptura. Alcançada essa 
tensão, a ruptura é caracterizada por recalques 
incessantes, sem que haja aumento da tensão 
aplicada. A capacidade de carga dos solos para 
sapata quadrada é determinada conforme a 
Equação 2: 
 
 (2) 
 
Onde: 
qult - capacidade de carga 
c - coesão do solo; 
γ - peso específico efetivo do solo na cota de apoio da 
sapata; 
B - menor dimensão da sapata; 
Nc, Nq, Nγ - coeficientes de capacidade de carga (f (ϕ) e 
do tipo de ruptura); 
H - profundidade de assentamento. 
 
Através dos parâmetros de resistência ao 
cisalhamento do solo compactado foi possível 
obter a capacidade de carga do solo nesta 
condição. Considerando γ=1,6 g/cm³, cota de 
assentamento (H) de 1,5 m, a sapata quadrada 
de base (B) de 1,00 m e aplicando na Equação 
(2), obteve-se um qult de 13,58 kgf/cm². 
Adotando-se um fator de segurança igual a 3, 
tem-se uma tensão admissível do solo no valor 
de 4,53 kgf/cm². 
Para o pilar mais carregado (295000 kgf), 
considerando a tensão admissível encontrada 
(4,53 kgf/cm²), verificou-se que a sapata 
quadradade deveria ter base igual a 2,55 m, de 
modo a transmitir ao solo uma tensão inferior à 
sua tensão admissível. Através da análise do 
bulbo de tensões, verificou-se que seria 
necessário compactar o solo até uma 
profundidade de 3,0 m abaixo da sapata, para 
que assim, os possíveis recalques por 
adensamento e por colapso se encontrem dentro 
dos limites aceitáveis. 
 
 
3 CONCLUSÕES 
 
Os resultados deste estudo comprovaram a 
importância da análise do potencial de colapso 
dos solos, para elaboração de projetos de 
fundações superficiais, em solos não-saturados. 
Mostraram que a estrutura natural do solo 
estudado lhe confere um potencial de colapso 
de 3,0% a partir de uma tensão de 20 kPa. 
Diante disso conclui-se que não seria 
recomendada a utilização de uma fundação 
superficial sobre o solo no seu estado natural, 
para a obra em estudo. 
Também se conclui que, ao compactar o solo 
na energia do Proctor Normal, lhe conferindo 
uma maior interação entre as partículas, com 
redução do índice de vazios, há uma 
minimização no potencial de colapso, passando 
a apresentar valores menores que 0,5% nas 
tensões aplicadas. O melhoramento do solo por 
compactação também aumenta a capacidade de 
carga do mesmo, contribuindo para a 
viabilidade de execução de uma fundação 
superficial, que é mais econômica que uma 
fundação profunda. 
Apesar das características do solo e da obra 
de expansão do Cariri Shopping dar indícios 
iniciais de que não seria viável a realização de 
uma fundação rasa, os resultados apresentados 
neste estudo mostraram que é possível a 
utilização deste tipo de fundação, onde os níveis 
de carregamentos podem ser suportados por 
sapatas apoiadas em solos melhorados. Esses 
resultados podem servir de subsídios para outras 
obras a serem realizadas próximas da área de 
estudo deste trabalho. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem ao Conselho Nacional 
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - 
CNPq e a Fundação Cearense de Apoio ao 
Desenvolvimento Científico e Tecnológico - 
FUNCAP pelo apoio dado ao desenvolvimento 
deste estudo. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
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