FP Aula 03 CAPACIDADE DE CARGA

Prévia do material em texto

AULA 03
CAPACIDADE DE CARGA
Victor S. Terra
Fundações Profundas
1° Semestre/ 2017
CAPACIDADE DE CARGA
 A capacidade de carga de uma fundação é a sua carga máxima, acima da
qual as deformações não mais se estabilizam.
 Esta carga limite é conhecida como carga última ou carga máxima.
 Carga de projeto: é definida como a carga última (Pu) dividida por um fator
de segurança (FS):
 Em termos gerais, o FS sugerido pela Norma (NBR 6122/2010) é:
FS = 3,0 (fundações rasas); e
FS = 2,0 (fundações profundas).
{
proj
Pu
P
FS

CAPACIDADE DE CARGA
Métodos de determinação da capacidade de carga
Métodos Teóricos  calcula Pu por meio das propriedades
de resistência do solo.
Métodos Empíricos  calcula Pu a partir de um banco de
dados nacional, ou até mesmo regional, se possível.
Métodos Práticos  determina o valor de Pu por meio de
provas de cargas.
CAPACIDADE DE CARGA
Métodos Teóricos
 Determinação da carga última por meio das
propriedades de resistência do solo;
 Coesão e ângulo de atrito: são obtidos por meio dos ensaios de
cisalhamento direto e triaxial.
 Peso específico: obtido por meio do ensaio de determinação da
massa específica.
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO CURTO (z = 3,0 m)
Teoria de Terzaghi (1943)
 A tensão última é encontrada por meio da seguinte equação:
Onde:
qu = tensão última ou máxima (kPa);
c = coesão do solo (kPa);
γ = peso específico do solo sob a fundação (kN/m³);
B = diâmetro do tubulão (m);
Nc, Nq, Nγ = fatores de capacidade de carga (função do ângulo de atrito do solo);
Sc, Sq, Sγ = fatores de correção da forma.
 12u c qc qq c N S S Sq N B N   
Teoria de Terzaghi (1943)
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO CURTO (z = 3,0 m)
Teoria de Terzaghi (1943)
 Fator de forma:
 12u c qc qq c N S S Sq N B N   
Terzaghi
Sc 1,3
Sq 1,0
Sγ 0,8 – base quadrada ou retangular
0,6 – base circular
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO CURTO (z = 3,0 m)
Teoria de Terzaghi (1943)
 Logo, para tubulões:
 Exemplo 01: Dimensionar a base de um tubulão com 3,0 metros
de profundidade para suportar uma carga de 300 tf.
Dados:
1,3 0,3u c qq c N q N B N        MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO CURTO (z = 3,0 m)
12
28
18 / ³n
c kPa
kN m



 

 Exemplo 01: Dimensionar a base de um tubulão com 3,0 metros
de profundidade para suportar uma carga de 300 tf.
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO CURTO (z = 3,0 m)
2 2 2
3000 3 11459,16
4 4
proju
u
P FSP
q
D BA B 
 
   
300 3000tf kN
2
2 3
11459,16
1454,86 84,78
11459,16 1454,86 84,78
2,70
uq B
B
B B
B m
  
 
 
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
* * *
* *
1,3
2
:
,
s
u
s
k
q c Nc q Nq
onde
Nc Nq
k
     

Teoria de Meyerhof
 Para maiores profundidades, o modelo de ruptura da fundação se
altera de “generalizada” para “localizada”;
 A tensão última de compressão na ponta é calculada como:
Outros fatores de capacidade de carga;
Coeficiente médio de empuxo ao longo do fuste.
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
,c Teoria de Meyerhof
*
*
2
3
2
3
c c
tg tg 

*
*
c c
tg tg 

{
{
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
Teoria de
Meyerhof
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
Teoria de Meyerhof
 Obs.: Para solos transportados o valor de ks pode ser estimado a
partir de :
Areias e siltes
Argilas
 Obs.: Para solos residuais, o valor de pode variar bastante,
inclusive ultrapassando o valor de “1”.
0
0
1 sin( )
0,95 sin( )
s
s
k K
k K


  
  
0K
Nesse caso, pode-se obter o valor de K0 pode ser obtido por meio do ensaio 
pressiométrico, ou no mínimo, com o Dilatômetro de Marchetti (DMT).
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
 Exemplo 02: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3000 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
10,0 metros de profundidade.
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
 Exemplo 02: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3000 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
10,0 metros de profundidade.
*
* *
2 2
15 10
3 3
2
30 21,05
3
c c kPa
tg tg 
   
   
Resolução
Usar sempre os valores do solo 
no qual a fundação se apoia!
* *
* *
21,05 60
21,05 22
Nc
Nq


  
  
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
 Exemplo 02: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3000 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
10,0 metros de profundidade. 6 16 4 17 164q kPa    Resolução
Cálculo de ks: 1 sin(28 ) 0,531sk    0,95 sin(30 ) 0,45sk    
6 0,531 4 0,45
0,51
10
sk
  
 
Camada 1
Camada 2
Média ponderada
MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
 Exemplo 02: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3000 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
10,0 metros de profundidade.
Resolução
* * *1,3
2
0,51
1,3 10 60 164 22
2
1700,04
s
u
u
u
k
q c Nc q Nq
q
q kPa
     
     

MÉTODO TEÓRICO – TUBULÃO LONGO (z > 3,0 m)
 Exemplo 02: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3000 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
10,0 metros de profundidade.
Resolução
2
1700,04
850
2
3000
3,53 ²
850 4
4 4
2,12 2,20
3,53
u
proj
proj
proj
q
q kPa
FS
P B
A m
q
B m m
A

 
  
   
   
MÉTODO EMPÍRICO
 Calculado da mesma forma que para sapatas:
Onde:
tensão admissível do solo, em kPa;
Número de golpes SPT;
k = Fator de correção que varia com o tipo de solo.
100SPTadm
N
k
  adm
SPTN
 

K Solo
3 Pedregulhos
4 Areias
5 Siltes e Argilas
MÉTODO EMPÍRICO
 Exemplo 03: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3600 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
5 metros de profundidade no perfil abaixo:
Prof. (m) Nspt Solo
0-1 XXX Argila arenosa
1-2 7 Argila arenosa
2-3 9 Argila arenosa
3-4 15 Argila arenosa
4-5 19 Argila arenosa
5-6 20 Argila arenosa
6-7 25 Argila siltosa
MÉTODO EMPÍRICO
100
20
100 400
5
SPT
adm
adm
N
k
kPa


 
  
 Exemplo 03: Dimensionar a base de um tubulão para suportar
uma carga de 3600 kN. Considere que o tubulão esteja apoiado a
5 metros de profundidade no perfil abaixo:
Prof. (m) Nspt Solo
0-1 XXX Argila arenosa
1-2 7 Argila arenosa
2-3 9 Argila arenosa
3-4 15 Argila arenosa
4-5 19 Argila arenosa
5-6 20 Argila arenosa
6-7 25 Argila siltosa
3600
9 ²
400
proj proj
adm
adm
P P
A m
A
     
2 4 9
3,39 3,40
4
B
A B m



    
CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
 Dimensionamento da geometria:
 Diâmetro da Base (B);
Calculado conforme apresentado nos slides anteriores.
 Diâmetro do fuste ( );
 Altura da Base (Hb).
f
CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
Dimensionamento do diâmetro do fuste ( )
 Deve ser tal que obedeça às três condições abaixo:
 Diâmetro mínimo estabelecido pela NBR 6122/2010: 60 cm;
 Deve caber o pilar;
 Deve suportar estruturalmente a carga do pilar.
f
CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
Dimensionamento do diâmetro do fuste ( )
 Diâmetro mínimo para caber o pilar:
f 6f Diagonal cm  
CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
Dimensionamento do diâmetro do fuste ( )
 Diâmetro mínimo para caber o pilar:
 Onde:
= área do fuste (m²);= Coef. De majoração das cargas, igual a 1,4;
= fator para prevenir contra a flambagem, igual a 1,1;
= fck do concreto, em kPa;
= coef. De minoração da resistência do concreto, igual a 1,6.
f
0,85
proj f
f
c
P
A
fck
 

 


f
f
c
A
fck



CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
Dimensionamento da altura da base (Hb):
 A altura da base não deve ultrapassar 2,0 metros:
Onde:
rod = altura do rodapé, em metros;
 tan 60
2
fB
Hb rod
 
    
 
Caso Hb > 2,0 m, deve-se aumentar o diâmetro do fuste 
até que a altura da base fique abaixo de 2,0 metros.
CÁLCULO DA GEOMETRIA DE UM TUBULÃO
 Exemplo 04: Para os dados dos exemplos 01, 02 e 03, calcule o
diâmetro do fuste e a altura da base. Considerar:
fck = 20 MPa;
rod = 20 cm.