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SSIISSEEss Sistema de Interação Solo - Estrutura 02-02-2011 Manual Teórico Sumário I TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 SISEs – Sistema de Interação Solo - Estrutura MANUAL TEÓRICO Sumário 1. Introdução .................................................................................................................. 1 2. Efeitos da Interação Estrutura-Solo ........................................................................ 2 2.1. Influência do tempo x material da estrutura ......................................................... 2 2.2. Influência do Número de Pavimentos e Sistema Estrutural .................................. 3 2.3. Influência do Processo Construtivo ...................................................................... 5 3. Capacidade de Carga do Solo – Sapatas .................................................................. 8 3.1. Formulação Teórica de TERZAGHI e VESIC ..................................................... 8 Observações ........................................................................................................... 14 3.2. Tabela de Tensões Básicas da NBR 6122:1996 ................................................. 15 Prescrição Especial para Solos Granulares ............................................................ 16 Prescrição Especial para Solos Argilosos .............................................................. 17 3.3. Correlação Empírica por SPT ............................................................................. 17 3.4. Observações ........................................................................................................ 18 Conforme SPT ....................................................................................................... 18 Sobrecarga q .......................................................................................................... 19 Método de Cálculo Adotado .................................................................................. 19 Relatórios de Tensão ............................................................................................. 20 4. Capacidade de Carga do Solo – Tubulões ............................................................. 21 4.1. Formulação Teórica de TERZAGHI & SKEMPTON ........................................ 21 Argilas ................................................................................................................... 21 Areias .................................................................................................................... 22 4.2. Correlação Empírica por SPT ............................................................................. 23 5. Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões .............................. 24 5.1. Métodos Implementados ..................................................................................... 25 5.2. Valores Padronizados ......................................................................................... 26 Tipo de Solo .......................................................................................................... 26 SPT – Tensão Admissível ..................................................................................... 26 Tipo de Solo – Tensão Admissível ........................................................................ 28 i) Prescrição Especial para Solos Granulares ........................................................ 29 ii) Prescrição Especial para Solos Argilosos ......................................................... 30 Resumo dos Diversos Métodos –Valores Padronizados ........................................ 30 5.3. Ensaio de Placa ................................................................................................... 31 Tabela de TERZAGHI .......................................................................................... 31 Tabela de Outros Autores ...................................................................................... 32 Resumo dos Diversos Métodos – Ensaios de Placas ............................................. 32 5.4. Recalque Vertical Estimado ............................................................................... 33 Teoria da Elasticidade / Valor Típico .................................................................... 33 Teoria da Elasticidade / SCHMERTMANN ......................................................... 36 II SISEs – Sistema de Interação Solo Estrutura – Manual Teórico TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Teoria da Elasticidade / TEIXEIRA & GODOY ................................................... 37 Método de SCHULTZE & SHERIF ...................................................................... 37 Método de PARRY ................................................................................................ 39 Método de BOUSSINESQ ..................................................................................... 43 Método de RAUSCH & CESTELLI GUIDI ......................................................... 43 Módulo Edométrico – Tabelas ............................................................................... 44 Módulo Edométrico – SPT .................................................................................... 48 Resumo dos Diversos Métodos – Recalque Vertical ............................................. 49 6. Coeficiente de Reação Horizontal (CRH) – Sapatas e Tubulões .......................... 51 6.1. Sapatas ................................................................................................................ 51 6.2. Tubulões ............................................................................................................. 51 Tipo de Solo ........................................................................................................... 51 Conforme SPT/m ................................................................................................... 53 Resumo dos Diversos Métodos .............................................................................. 54 7. Correções sobre CRV e tensão em sapatas ............................................................ 55 Modelo de Correção do Coeficiente de Mola ........................................................ 56 Modelo de Pressão de Contato ............................................................................... 65 8. Observações Gerais – Sapatas e Tubulões ............................................................. 77 9. Capacidade de Carga Estaca / Solo – Estacas ....................................................... 79 9.1. Modelo de Ruptura Estaca – Solo ....................................................................... 79 9.1.1 Método Aoki-Velloso ................................................................................... 80 9.1.2 Método Décourt-Quaresma ........................................................................... 83 9.1.3. Antunes e Cabral SEFE III .......................................................................... 85 9.1.4. Philipponnat ................................................................................................. 86 9.1.5 Pedro Paulo Velloso ...................................................................................... 89 9.1.6. Alonso .......................................................................................................... 91 9.1.7. David Cabral ................................................................................................ 93 10. Mecanismo de Transferência Axial de Carregamento – Estacas....................... 95 10.1. Comentários ...................................................................................................... 98 11. Estimativa de Recalques - Estacas ........................................................................ 99 11.1. Teoria da Elasticidade ....................................................................................... 99 11.1.1 Recalque sem efeito de grupo ................................................................... 101 11.1.2.Recalque com efeito de grupo ................................................................... 102 11.2. Módulo de Elasticidade do Solo ..................................................................... 105 11.3. Modelo de Distribuição de Cargas Pontuais na Estaca ................................... 107 Carga na base ....................................................................................................... 107 Carga no fuste ...................................................................................................... 107 11.4 Exemplo de cálculo de recalque de uma estaca ............................................... 107 12. Coeficientes de Reação Vertical (CRV) – Estacas ............................................. 108 12.1. Cálculo de CRV para Estacas e Tubulões ....................................................... 108 12.2. Aplicação para a Interação Integrada Estrutura – Solo ................................... 111 13. Observações Sobre o CRV – Estacas.................................................................. 113 14. Coeficientes de Rigidez Horizontal (CRH) – Estacas ....................................... 114 Sumário III TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 14.1. Coeficiente e Módulo de Reação Horizontal .................................................. 114 14.2. Variação do Módulo de Reação com a Profundidade ..................................... 115 14.3. Modelo Conforme SPT/m .............................................................................. 115 14.4. Resumo dos Diversos Métodos ...................................................................... 117 15. Recalques Admissíveis ......................................................................................... 118 15.1. Requisitos de Norma ...................................................................................... 121 16. Artigo CILAMCE ................................................................................................ 123 16.1. Introdução ao artigo ........................................................................................ 124 16.2. A TQS e o Sistema CAD/TQS ....................................................................... 127 16.3. Sistema de Integração Solo-Estrutura da TQS ................................................ 128 Elementos de fundação do SISEs/TQS ................................................................ 129 Sapatas Isoladas ................................................................................................... 130 Sapatas Associadas e Radiers .............................................................................. 130 Fundação Profunda: Estacas e Tubulões ............................................................. 131 Detalhamento dos Perfis de Sondagens ............................................................... 132 Modelos matemáticos para representar o solo: Histórico Geral .......................... 133 Modelo mecânico do SISEs/TQS ........................................................................ 137 Valores Padronizados (VP) ................................................................................. 138 Ensaio de Placa (EP) ........................................................................................... 138 Recalque Vertical Estimado (RE) ........................................................................ 138 16.4. Exemplos numéricos ....................................................................................... 139 Sapata sobre uma base não-deformável ............................................................... 139 Efeito de Influência entre 2 Sapatas .................................................................... 142 16.5. Conclusões ...................................................................................................... 146 17. Referências Bibliográficas e Bibliografia Consultada ...................................... 148 17.1. Geral ............................................................................................................... 148 17.2. Sapatas e Tubulões ......................................................................................... 148 17.3. Estacas ............................................................................................................ 150 Introdução 1 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 1. Introdução Nos escritórios de projeto estrutural, em geral, a estrutura é calculada supondo todos os apoios indeslocáveis, na qual resulta num conjunto de cargas que é passado para o engenheiro de fundações que dimensiona os elementos de fundações e estima os recalques comparando-os com recalques admissíveis. Porém, na realidade, estas fundações devido à deformação do solo, impõem à estrutura, geralmente hiperestáticas, um fluxo de carregamento diferente da hipótese de apoios indeslocáveis, alterando os esforços atuantes nos elementos estruturais e nas reações no solo. A consideração da interação estrutura-solo possibilita a análise dos efeitos da redistribuição de esforços nos elementos estruturais, em especial das cargas nos pilares. Como um exemplo: dois edifícios com estruturas iguais (geometria, materiais e cargas) construídas em terrenos diferentes, apresentam esforços diferentes nos elementos estruturais, devido à ocorrência de recalques, ou seja, os procedimentos usuais de cálculo que não consideram a deslocabilidade nos apoios podem induzir a erros, em alguns casos significativos, na estimativa dos esforços e cargas nas fundações. Portanto, o comportamento da estrutura depende do sistema estrutura–maciço de solos, sendo que os elementos estruturais acostumados a chamar de “fundações” são partes integrantes da estrutura e o comportamento desse conjunto inseparável é que se denomina interação estrutura–solo. Figura 1.1 – Sistema estrutura + maciço de solo 2 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 2. Efeitos da Interação Estrutura-Solo 2.1. Influência do tempo x material da estrutura Alguns exemplos básicos que representam os comportamentos mais prováveis de acordo com o tipo de sistema e ou materiais utilizados na estrutura são: Caso A, estruturas infinitamente rígidas apresentam recalques uniformes. Por causa da tendência do solo deformar mais no centro do que na periferia, devido à continuidade parcial do solo, a distribuição das tensões de contato nos apoios é menor no centro e maior nos cantos externos. Esta distribuição de tensões assemelha-se ao caso de um corpo infinitamente rígido apoiado em meio elástico. Os edifícios muito altos e com fechamento das paredes resistentes trabalhando em conjunto com a estrutura, podem apresentar comportamento semelhante a este modelo. Caso B, uma estrutura perfeitamente elástica possui a rigidez que não depende da velocidade da progressão dos recalques, podendo ser mais rápidos ou lentos, não influindo nos resultados. Os recalques diferenciais obviamente, serão menores que os de rigidez nula(Caso D) e a distribuição de tensões de contato variam muito menos durante o processo de recalque. Estruturas de aço são os que se aproximam a este comportamento. Caso C, uma estrutura visco–elástico, como o de concreto armado, apresenta rigidez que depende da velocidade da progressão de recalques diferenciais. Se os recalques acontecem num curto espaço de tempo, a estrutura tem o comportamento elástico (Caso B), mas se esta progressão é bastante lenta, a estrutura apresenta um comportamento como um líquido viscoso e tenderá ao caso D. Essa característica acontece graças ao fenômeno de fluência do concreto que promove a redistribuição das tensões nas outras peças menos carregadas, relaxando significativamente as tensões locais. Caso D é a estrutura que não apresenta rigidez aos recalques diferenciais. Este tipo de estrutura se adapta perfeitamente às deformações do maciço de solo. A distribuição de tensões de contato não se modifica perante a progressão dos recalques. As estruturas isostáticas e edifícios compridos ao longo do eixo horizontal são os casos que se aproximam a este tipo de comportamento. Efeitos da Interação Estrutura-Solo 3 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Figura 2.1 – Casos de interação solo – estrutura, CHAMECKI (1969). O SISEs, apesar de a análise estar voltada para edifícios de concreto armado, se utiliza de recalques imediatos e não em função ao longo do tempo (não considerando a reologia do material), sendo então a modelagem numérica elástica (caso B). 2.2. Influência do Número de Pavimentos e Sistema Estrutural GUSMÃO (1994) indica que o número de pavimentos é um dos fatores mais influentes na rigidez da estrutura, quanto maior o número de pavimentos de uma estrutura, maior será a sua rigidez. GOSHY (1978) observou a influência maior nos primeiros pavimentos, utilizando a analogia de vigas – parede. 4 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Figura 2.2 – Analogia da viga - parede, GOSHY (1978). RAMALHO e CORRÊA (1991) analisaram dois edifícios com fundações em sapatas, um edifício com sistema laje cogumelo e o outro edifício com sistema laje, viga, pilar, fazendo uma comparação entre considerar o solo como totalmente rígido ou elástico. Os resultados da análise mostram que a influência da consideração da flexibilidade da fundação nos esforços da superestrutura é muito grande. Mesmo com o solo com coeficiente de deformabilidade de E = 100.000 kN/m2, portanto relativamente rígido, a diferença entre considerar ou não se mostrou bastante significativa em alguns elementos da estrutura. Observou-se que nos pilares, os esforços normais e momentos fletores tendem a uma redistribuição que torne os seus valores menos díspares, onde os maiores valores tendem a diminuir e os menores a aumentar. Os edifícios com sistemas estruturais do tipo laje cogumelo mostraram serem mais sensíveis às fundações flexíveis que os de sistema laje, viga, pilar, por terem dimensões de pilares relativamente grandes, o que implica em tendência de apresentarem elevados valores de momentos fletores na base. GUSMÃO (1994) apresenta dois parâmetros para fins comparativos entre considerar ou não a interação estrutura-solo: - Fator de recalque absoluto AR=Si / S - Fator de recalque diferencial DR= [Si-S] / S onde: Si = recalque absoluto de apoio i S = recalque absoluto médio Efeitos da Interação Estrutura-Solo 5 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Com o uso destes parâmetros, o autor apresenta três casos reais de edifícios, comparando-os com resultados estimados convencionalmente (sem a consideração da rigidez da estrutura) e com os resultados medidos no campo. Através destas comparações o autor prova que o efeito da interação estrutura-solo realmente tende a uniformizar os recalques da edificação. Figura 2.3 – Efeito de interação, GUSMÃO (1994). 2.3. Influência do Processo Construtivo Segundo GUSMÃO e GUSMÃO FILHO (1994), durante a construção à medida que vai subindo o pavimento, ocorre uma tendência à uniformização dos recalques devido ao aumento da rigidez da estrutura, sendo que esta rigidez não cresce linearmente com o número de pavimentos. Figura 2.4 – Efeito da seqüência construtiva, GUSMÃO & GUSMÃO FILHO (1994). 6 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 FONTE et al. (1994) confrontaram os resultados dos recalques de fundações em sapatas medidos na obra de um edifício de quatorze andares com as previsões dos modelos numéricos entre considerar ou não a interação estrutura-solo e efeitos construtivos. Os resultados indicaram que o modelo que não considera a interação solo - estrutura, superestima a previsão dos recalques diferenciais por não considerar a rigidez da estrutura; O modelo que considera a interação estrutura-solo, mas aplica carregamento instantâneo para a estrutura completa, acaba subestimando a previsão dos recalques, devido a não consideração do carregamento gradual na estrutura e acréscimo de rigidez, o que induz a rigidez da estrutura maior que a real. Os resultados que mais aproximaram com os medidos no campo, foi o modelo que considera os efeitos da interação estrutura-solo e a aplicação gradual de elementos estruturais que faz com que a rigidez dos elementos sofra constantes modificações para cada seqüência de carregamento. Para simular numericamente a seqüência construtiva, onde um pavimento em construção não causa esforços solicitantes nos demais elementos superiores que ainda nem foram construídas, HOLANDA JR. (1998) utiliza o processo seqüencial direto. Este processo analisa para cada levantamento de pavimento, considerando apenas o carregamento aplicado no último pavimento com todas as barras construídas até aquele momento, prosseguindo até que o edifício atinja o seu topo. Como todas as análises realizadas são elásticas e lineares, os esforços finais de cada elemento são determinados pela simples soma dos seus respectivos esforços calculados em todas as etapas. Para considerar que o pavimento é construído nivelado e na sua posição original prevista no projeto, os recalques finais da fundação e os deslocamentos verticais de todos os nós do pórtico são obtidas da mesma forma, pela superposição. Respeitando a seqüência construtiva, os deslocamentos verticais dos nós de um pavimento não são afetados pelo carregamento dos pavimentos abaixo. Portanto, os deslocamentos diferenciais entre os nós de um mesmo pavimento diminuem nos andares superiores, sendo máximos à meia altura do edifício. No topo correspondem à deformação somente do último pavimento. As deformações dos pilares seguem o mesmo raciocínio. Todo processo apresentado até aqui é uma simplificação para fundações quando o seu comportamento é simulado como elástico linear. Na realidade, para fundações profundas e mesmo para sapatas, este processo deve ser estudado levando em consideração o comportamento não linear físico (material) do solo, ou seja, considerar o efeito de plasticidade. Efeitos da Interação Estrutura-Solo 7 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Figura 2.5 – Simulação da seqüência construtiva 8 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 3. Capacidade de Carga do Solo – Sapatas O cálculo da capacidade de carga, que no caso de fundações superficiais é a tensão de ruptura, depende das características do maciço de solo, da geometria do elemento de fundação e de sua profundidade de assentamento. Define-se então a tensão de ruptura ou capacidade de carga do sistema sapata-solo pela nomenclatura Rσ . A tensão admissível do solo é obtida introduzindo-se fatores de segurança sobre a tensão de ruptura. Cada método de cálculo / autor possui seu conjunto de fatores. A NBR 6122:1996 menciona quatro critérios que podem ser usados para a determinação da tensão admissível (σa): 1 - Métodos teóricos: teoria de TERZAGHI com fatores de VESIC ou outros; 2 - Prova de Carga: baseado na curva de carga-recalque; 3 - Métodos semi-empíricos: para fundação profunda, tendo-se os métodos de Aoki- Velloso, Décourt-Quaresma, etc.; 4 - Métodos Empíricos: Tabela das Tensões Básicas na NBR 6122/96 ou outras correlações (SPT). No SISEs foram implementados os três seguintes métodos de cálculo de tensão admissível para fundações superficiais: 1 - Formulação Teórica por TERZAGHI & VESIC; 2 - Tabelas de Tensões Básicas da NBR 6122/96; 3 - Correlação Empírica por SPT. 3.1. Formulação Teórica de TERZAGHI e VESIC Esta formulação foi desenvolvida por TERZAGHI (1943), onde se calcula a tensão de ruptura do solo. Nela o solo pode romper mediante dois modos: ruptura geral (ou generalizada) e ruptura local: Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 9 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 A B σ´r σr Tensão Recalque Relativo Figura 3.1 – Curvas típicas tensão x recalque (TERZAGHI, 1943). Caso o solo seja compacto ou rijo, tem-se a ruptura geral do maciço de solo, caracterizada por uma ruptura brusca com pequenos recalques iniciais (Curva A). Este modelo de ruptura é empregado para areias compactas ou argilas rijas, e a expressão baseada na teoria da elasticidade é dada por: λγγσ SNBSNqSNc qqccR ⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= 5,0 Caso o solo seja fofo ou mole, então se tem a dita ruptura local, caracterizada pelo constante aumento de recalques, sem que haja um ponto de ruptura brusca do solo (Curva B). Este modelo de ruptura é empregado para as areias fofas e argilas moles, sendo a expressão proposta por TERZAGHI (1943): λγγσ SNBSNqSNc qqccR ⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= '''' 5,0 Para ambas as formulações, temos: :,, γSSS qc fatores de forma, Tabela 3.1; γ : peso específico do solo, Tabela 3.2; φ : ângulo de atrito interno do solo, Tabela 3.3; c : coesão do solo, Tabela 3.4; ''' ,, γγ NeNNNNN qcqc : fatores de capacidade carga, ver Figuras 3.2 e 3.3; 10 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 ∑ = ⋅= j i iij hq 1 γ : sobrecarga na cota de assentamento da fundação (em FL-2); h : distância da superfície do solo até a cota de assentamento da fundação; cc ⋅= )( 32' ; φφ tgtg ⋅= )( 32' . Sapata Sc Sq Sϒ Corrida (L/B>5) 1,0 1,0 1,0 Circular 1,2 1,0 0,6 Retangular 1,2 1,0 0,8 Tabela 3.1 – Fatores de forma (TERZAGHI & PECK, 1967). Descrição do solo Compacidade/Consistência Peso Específico (tf/m3) Natural Saturado Areia Fofa (SPT≤4) 1,8 2,0 Areia Pouco compacta (4<SPT≤8) 1,8 2,0 Areia Mediana/ compacta (8<SPT≤18) 1,9 2,1 Areia Compacta (18<SPT≤40) 1,9 2,1 Areia Muito Compacta (40<SPT) 1,9 2,1 Areia Conforme SPT * * Argila Mole (SPT≤5) 1,7 1,7 Argila Média (5<SPT≤10) 1,8 1,8 Argila Rija (10<SPT≤19) 1,9 1,9 Argila Dura (19<SPT) 2,2 2,2 Argila Conforme SPT * * Pedregulho Limpo 1,6 2,0 Pedregulho Grosso anguloso 1,8 2,1 Silte Muito argiloso 1,7 1,7 Silte Argiloso 1,8 1,8 Tabela 3.2 – Peso específico do solo Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 11 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Descrição do solo Compacidade/Consistência Ângulo de atrito (graus) Areia Fofa (SPT≤4) 30 Areia Pouco compacta (4<SPT≤8) 32,5 Areia Mediana/ compacta (8<SPT≤18) 32,5 Areia Compacta (18<SPT≤40) 35 Areia Muito Compacta (40<SPT) 40 Areia Conforme SPT * Areia Conforme SPT (Teixeira, 1996) NSPT⋅+°≅ 2015φ * Argila Mole (SPT≤5) 17,5 Argila Média (5<SPT≤10) 20 Argila Rija (10<SPT≤19) 25 Argila Dura (19<SPT) 30 Argila Conforme SPT * Pedregulho Limpo 37,5 Pedregulho Grosso anguloso 40 Silte Muito argiloso 20 Silte Argiloso 27,5 Tabela 3.3 – Ângulo de atrito interno Descrição do solo Compacidade/Consistência Coesão (tf/m2) Efetiva Não-Drenada Areia Fofa (SPT≤4) 0,0 0,0 Areia Pouco compacta (4<SPT≤8) 0,0 0,0 Areia Mediana/ compacta (8<SPT≤18) 0,0 0,0 Areia Compacta (18<SPT≤40) 0,0 0,0 Areia Muito Compacta (40<SPT) 0,0 0,0 Areia Conforme SPT * * Argila Mole (SPT≤5) 1,0 1,75 Argila Média (5<SPT≤10) 2,0 3,75 Argila Rija (10<SPT≤19) 2,5 7,5 Argila Dura (19<SPT) 2,5 45 Argila Conforme SPT * * Pedregulho Limpo 0,0 0,0 Pedregulho Grosso anguloso 0,0 0,0 Silte Muito argiloso 1,0 1,75 Silte Argiloso 0,0 3,0 12 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Tabela 3.4 – Valores de coesão do solo OBS.: os valores com o caractere (*) presentes nas tabelas são utilizados como codificação interna do programa para o cálculo da capacidade de carga. 0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 120 140 Nq(45 o)= 134,87 Nγ(45 o)= 271,75 Nc(45 o)= 133,87 Nc Nq Nγ Ã ng ul o de a tri to in te rn o (φο ) Figura 3.2 – Fatores de capacidade de carga Ruptura Generalizada Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 13 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 N'c N'q N'γ Â ng ul o de a tri to in te rn o (φo ) Figura 3.3 – Fatores de capacidade de carga Ruptura Local Para o cálculo da Tensão Admissível, utilizam-se fatores de segurança sobre a tensão de ruptura: FS r a σ σ ≤ O valor de σr é obtido conforme as equações de TERZAGHI e VESIC e usando as tabelas e figuras anteriores tanto para a ruptura geral como para a ruptura local. O valor de FS (fator de segurança) é indicado de acordo com a NBR 6122:1996: Condição Coeficiente de segurança Tensão de ruptura de fundações superficiais 3,0 Capacidade de carga de estaca ou tubulões sem prova de carga 2,0 Capacidade de carga de estaca ou tubulões com prova de carga 1,6 Tabela 3.5 – Coeficientes de segurança globais mínimos – NBR 6122:1996 14 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Ainda conforme a NBR 6122, os valores de coesão e ângulo de atrito, utilizados para a determinação da capacidade de carga do solo tem que ser reduzidos por coeficientes de ponderação: Parâmetro Coeficiente de ponderação Tangente do ângulo de atrito interno 1,4 Coesão para capacidade de carga de fundações 1,6 Coesão para estabilidade e empuxo de terra 1,5Tabela 3.6 – Coeficientes de ponderação das resistências – NBR 6122:1996 Observações i) Para alguns tipos de compacidade ou consistência do solo, não há valores válidos neste método, assim no SISEs admitiu-se as seguintes relações: Areia: fofa, pouco compacta e medianamente compacta, define-se como AREIA FOFA; Areia: compacta e muito compacta, define-se como AREIA COMPACTA; Argila: muito mole, mole e média, define-se como ARGILA MOLE; Argila: rija e dura, define-se como ARGILA RIJA. ii) O ângulo de atrito pode ser obtido conforme indicado por TEIXEIRA (1996), que propõe a seguinte expressão para o cálculo do ângulo de atrito interno para solo granular (areia): NSPT⋅+°≅ 2015φ iii) O termo “Conforme SPT” definido em várias tabelas do SISEs, quando escolhido pelo usuário nos “Arquivos de Critérios”, indica que o programa associa automaticamente o valor do número de golpes (SPT) da cota de assentamento, buscado no arquivo de sondagens, com o tipo de solo da tabela em questão. Como exemplo, suponha essa escolha para a obtenção do “Peso específico do solo”, tabela 3.2. Se a cota de assentamento da fundação possui solo tipo areia com SPT de valor 10 acima no Nível de água, então o SISEs emprega o valor de 1,9 tf/m3 para o solo. Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 15 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 3.2. Tabela de Tensões Básicas da NBR 6122:1996 Em função do tipo de solo da camada, retira-se o valor da tensão básica conforme apresentado na Tabela 4 da NBR 6122:1996, ou na tabela 3.7 abaixo. A tensão admissível neste caso é dada para sapatas por: 0 ' 0 5,2 σσσ ⋅≤+= qa onde q sobrecarga efetiva até o nível de apoio do elemento de fundação, 0σ é retirado da tabela 3.7 e '0σ leva em conta as correções necessárias e indicadas a seguir. 16 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Descrição do tipo de solo ** σ0 (MPa) Rocha sã, maciça, sem laminação 3,0 Rocha laminada, com pequenas fissuras 1,5 Solos granulares concrecionados, conglomerados 1,0 Pedregulho fofo 0,3 Pedregulho compacto a muito compacto 0,6 Argila dura (SPT >19) 0,3 Argila média (6 ≤ SPT ≤ 10) 0,1 Argila rija(11≤SPT≤19) 0,2 Areia muito compacta (SPT >40) 0,5 Areia compacta (19≤SPT≤40) 0,4 Areia med. compacta (9≤SPT≤18) 0,2 Silte muito compacto (ou duros) 0,3 Silte compactos (ou rijos) 0,3 Silte médio (medianamente compacto) 0,1 ** valores válidos para largura de 2 m, em outros casos deve-se fazer correção Tabela 3.7 – Valores das Tensões básicas (NBR 6122:1996) Os valores da tabela de tensões básicas devem ser modificados em função das dimensões e da profundidade do elemento de fundação, além do tipo de solo, conforme prescrições da NBR 6122:1996, veja as prescrições para correção nos itens 3.2.1 e 3.2.2. Prescrição Especial para Solos Granulares Se solo abaixo até 2 vezes a largura da cota de apoio do elemento de fundação é do tipo (solo granular e areias), corrige-se a tensão básica em função de sua largura (B), de duas maneiras: 1 - Construções não sensíveis a recalques, Realiza-se uma redução proporcional à menor largura da fundação, com o uso da expressão: )10(5,2)2( 8 5,11 00 ' 0 mBB ≤⋅≤⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+= σσσ 2 - Construções sensíveis a recalques Caso B > 2m, a NBR 6122/96 recomenda fazer uma verificação dos eventuais efeitos de recalques. Não se corrige as tensões básicas. Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 17 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Caso B < 2m, emprega-se a redução proporcional indicada em “Construções não sensíveis a recalques”. Dentro do SISEs, no arquivo de critérios de projeto, é possível definir se a construção é sensível ou não a recalques, conforme indicação do usuário (default: é sensível a recalque). Prescrição Especial para Solos Argilosos Para solos que sejam argilosos (conforme definido pelo usuário em sondagem), devem- se reduzir os valores da tabela com a expressão: )10fundacao da Área( fund da a 10 2 0 ' 0 macaoÁre ≥⋅= σσ Esta redução pode ser rigorosa em alguns casos, e no SISEs, seguindo recomendações indicadas na versão anterior da norma de Fundações, caso este valor reduzido seja menor que a metade do valor da tabela, usa este último como redução: 2fundac da ea 10 0 0 ' 0 σσσ ≤⋅= aoÁr 3.3. Correlação Empírica por SPT Este método é muito aplicado no meio técnico, onde o valor médio do SPT considerado é a média dos valores dentro do bulbo de pressões, estimado até uma distância de 2 vezes a largura da sapata (Figura 3.4). 18 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Figura 3.4 – Cálculo do SPT médio dentro do bulbo de pressões A relação da tensão admissível é dada por: 205)/( 0,5 2 ≤≤+= médio médio a SPTcomcmkgfq SPT σ onde q sobrecarga efetiva no nível de apoio do elemento de fundação. A recomendação do intervalo do SPTmedio não é seguida no SISEs, sendo aplicado a relação anterior para quaisquer valor. 3.4. Observações Essas observações servem tanto para os elementos de fundação rasas (sapatas/radiers) como para os tubulões. Conforme SPT Nos arquivos de critérios as tabelas que se referem ao item ‘Conforme SPT” indica que, para cada metro da sondagem, o SISEs associa o valor do SPT desta cota com os valores de compacidade (areia) ou consistência (argila) mediante a relação clássica que é reproduzida na tabela 3.8 a seguir. Desta forma, em função do tipo de areia ou argila associado ao SPT, busca-se o valor, quer na tabela de peso específico, de coesão, de tensões básicas, etc. Capacidade de Carga do Solo – Sapatas 19 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Compacidade Intervalo do SPT Areia fofa SPT ≤ 4 Areia pouco compacta 4 < SPT ≤ 8 Areia medianamente compacta 8 < SPT ≤ 18 Areia compacta 18 < SPT ≤ 40 Areia muito compacta SPT > 40 Consistência Argila muito mole SPT ≤ 2 Argila mole 2 < SPT ≤ 5 Argila média 5 < SPT ≤ 10 Argila rija 10 < SPT ≤ 19 Argila dura SPT > 19 Tabela 3.8 – Relação entre SPT com compacidade e consistência Sobrecarga q No cálculo da tensão admissível por um dos métodos descritos anteriormente, a sobrecarga q é obtida mediante o somatório dos efeitos do peso próprio em cada camada acima da cota de assentamento da fundação, onde o SISEs busca automaticamente os pesos específicos na tabela 3.2, conforme SPT de cada cota. Método de Cálculo Adotado No arquivo de critérios, o usuário define o método de cálculo das tensões admissíveis, clicando em “Capacidade de Carga”, podendo ser 1, 2 e até 3 escolhas, para o caso de fundação superficial ou 1 e 2 procedimentos para o caso de tubulão. Além desses métodos de cálculo descritos, é possível também que o usuário imponha um valor de tensão admissível, devendo ser em kgf/cm2, nessa mesma tela de “Arquivos de Critérios” o qual valerá para todos os elementos de fundação do mesmo tipo. Ou dentro do “Editor de Fundação” da pasta infra, definir um valor de tensão admissível para cada elemento de fundação de forma independente. Com esses valores de tensões admissíveis, o SISES, após a geração e processamento e a emissão de resultados, apresenta relatórios comparando-os com as tensõesatuantes em cada ponto da fundação para cada um dos casos de cálculo adotados. 20 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Relatórios de Tensão A impressão dos resultados comparativos de tensões admissíveis com atuantes segue a seguinte etapas: 1) Cada elemento de fundação (EF) conduz a um σa, denominado de Tensão Admissível Local; 2) Determina-se uma tensão admissível representativa para toda a obra (σa mínimo) – denominado de Tensão Admissível Global; o qual é calculado para cada método escolhido tomando-se o menor valor dentre todos os EF de um mesmo tipo da obra. 3) Calcula-se a porcentagem de área de cada EF que está acima da tensão admissível local e global. 4) Calcula-se a tensão média aritmética atuante em cada EF que é comparada com TAL e TAM. Capacidade de Carga do Solo – Tubulões 21 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 4. Capacidade de Carga do Solo – Tubulões O cálculo da capacidade de carga do solo, que no caso de tubulões é a tensão de ruptura, depende das características do maciço de solo, da geometria do elemento de fundação e de sua profundidade de assentamento. Define-se então a tensão de ruptura ou capacidade de carga do sistema base do tubulão-solo pela nomenclatura Rσ . A tensão admissível do solo é obtida introduzindo-se fatores de segurança sobre a tensão de ruptura. Cada método de cálculo / autor possui seu conjunto de fatores. A NBR 6122:1996 menciona quatro critérios que podem ser usados para a determinação da tensão de admissível (σa): 1 - Métodos teóricos: teoria de TERZAGHI com fatores de VESIC ou outros; 2 - Prova de Carga: baseado na curva de carga-recalque; 3 - Métodos semi-empíricos: para fundação profunda, tendo-se os métodos de Aoki- Velloso, Décourt-Quaresma, etc.; 4 - Métodos Empíricos: Tabela das Tensões Básicas na NBR 6122/96 ou outras correlações (SPT). No SISEs foram implementados dois métodos de cálculo de tensão admissível para tubulões: 1 - Formulação Teórica por TERZAGHI & SKEMPTON; 2 - Correlação Empírica por SPT; 4.1. Formulação Teórica de TERZAGHI & SKEMPTON Para o cálculo da capacidade de carga do solo ( Rσ ), para tubulões, são utilizadas as expressões desenvolvidas por Skempton para argilas e por Terzaghi para areias: Argilas A relação para cálculo da tensão admissível é expressa por: qNC cua + ⋅ = 0,3 σ 22 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Cu : coesão obtida em ensaio rápido, definido na tabela 3.4; Nc : é um fator de forma obtido em função da relação profundidade e diâmetro da base, tabela 4.1; hq ⋅= γ , ou ∑ = ⋅= j i iq 1 1γ , sobrecarga em FL-2, onde q é a sobrecarga na cota j, i é a i-ésima cota de espessura unitária que possui o peso especifico iγ , com i = 1,.., j. L/D Nc 0 6,2 0,25 6,7 0,50 7,1 0,75 7,4 1,00 7,7 1,50 8,1 2,00 8,4 2,50 8,6 3,00 8,8 4≥ 9,0 Tabela 4.1 – Relação de profundidade e diâmetro da base com o fator de forma Nc Areias A relação para cálculo da tensão admissível para areia é expressa por: 0,3 5,0 '' qq a SNqSND ⋅⋅+⋅⋅⋅⋅ = γγγσ Onde γ : peso específico efetivo da camada; D : diâmetro da base do tubulão; γS = 0,6, ver tabela 3.1 (seção circular); q : sobrecarga efetiva no nível de apoio limitada a um valor máximo calculado a “10*D” de profundidade; S q = 1,0, ver tabela 3.1 (seção circular); '' γNeNq : fatores de capacidade carga, ver figura 3.3. Capacidade de Carga do Solo – Tubulões 23 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 4.2. Correlação Empírica por SPT Este método é muito aplicado no meio técnico, onde o valor médio do SPT considerado é a média dos valores dentro do bulbo de pressões, estimado até uma distância de 2 vezes o diâmetro da base (B) (Figura 4.1). Figura 4.1 – Cálculo do SPT médio dentro do bulbo de pressões A relação da tensão admissível é dada por: 4010)/( 0,4 2 ≤≤= médiomédioa SPTcomcmkgf SPT σ de modo que os valores desta relação deve ser limitados a: ilascmkgfa arg/0,5 2 →≤σ areiascmkgfa →≤ 2/0,8σ As mesmas observações descritas no item 3.4 valem para a Capacidade de Carga do Solo em Tubulões. 24 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 5. Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões Para considerar a influência do solo junto à fundação, usou-se a hipótese de Winkler, onde se estabelece que as pressões aplicadas sejam proporcionais, em uma relação escalar, ao recalque mobilizado. Não havendo influência entre o ponto de aplicação desta pressão com sua vizinhança. Considerando esta hipótese, estabelece uma relação discreta (pontual) entre fundação- solo, mediante a definição de uma constante de mola que representará a rigidez do maciço. Para isto, é necessário definir o valor de Kv o qual é denominado de Coeficiente de Reação Vertical (CRV). Este é um valor escalar que representa o coeficiente de rigidez que o solo possui para resistir ao deslocamento mobilizado por uma pressão imposta. Ele é análogo ao coeficiente de mola, mas não relacionado a uma força, mas sim a uma pressão (força por área), de acordo com o exemplo esquemático na figura 1: k F d k a) b) v F d F = k . d P P P = k . dv Figura 5.1 a) coeficiente de mola, quociente entre força – deslocamento; b) coeficiente de reação vertical, quociente entre pressão – deslocamento. Neste sentido, este texto descreve vários métodos, os quais foram implementados no SISEs, para obtenção deste coeficiente. Ele pode ser obtido por três diferentes maneiras: 1) Valores padronizados; 2) Ensaio de Placa; e 3) Recalque vertical estimado. A seguir, são definidas e apresentadas cada uma dessas categorias, bem como seus métodos e particularidades, que foram implementados no SISEs. Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 25 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 5.1. Métodos Implementados Os métodos implementados no SISEs para a determinação do coeficiente de reação vertical (CRV) do solo são: 1. VALORES PADRONIZADOS (VP) Vários pesquisadores apresentam tabelas e ábacos que relacionam o módulo de reação vertical com o tipo de solo. Estes valores foram obtidos em ensaios in situ em regiões e condições específicas, conforme podem ser averiguados nas referências bibliográficas indicadas. Assim, os seus valores podem não ser representativos em certas condições, devendo ficar a critério do profissional o seu uso. Foram considerados três métodos nesta categoria, os quais são: 1.a) Tipo de Solo; 1.b) SPT – Tensão Admissível; 1.c) Tipo de Solo - Tensão Admissível. 2. ENSAIO DE PLACA (EP) São chamados também de métodos racionais, onde os parâmetros de deformabilidade são obtidos in situ ou em laboratórios mediante o ensaio de provas de carga em placas. Os ensaios mais conhecidos são os apresentados nas tabelas de: 2.a) Terzaghi; 2.b) Outros autores. 3. RECALQUE VERTICAL ESTIMADO (RE) De acordo com a definição de módulo de reação vertical, que pode ser escrito como: d Pkv = é possível estimaro coeficiente vertical (Kv) a partir do cálculo do recalque da fundação sobre o maciço mobilizado por uma pressão unitária. Os métodos desenvolvidos então nesta categoria foram: 3.a) Teoria da Elasticidade / Valor Típico; 3.b) Teoria da Elasticidade / SCHMERTMANN; 3.c) Teoria da Elasticidade / TEIXEIRA & GODOY; 3.d) Método de SCHULTZE & SHERIF; 3.e) Método de PARRY; 3.f) Método de BOUSSINESQ; 3.g) Método de RAUSCH & CESTELLI GUIDI; 3.h) Módulo Edométrico – Tabelas; 26 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 3.i) Módulo Edométrico – SPT. 5.2. Valores Padronizados Tipo de Solo Neste método, os valores do coeficiente de reação vertical (Kv), em FL-3, são relacionados ao tipo de solo indicados na Tabela de Béton – Kalender de 1962, vide Tabela 5.1. Referência bibliográfica: MORAES (1981). Valores de Kv (em kgf/cm3) Turva leve-solo pantanoso 0,5 a 1,0 Turva pesada-solo pantanoso 1,0 a 1,5 Areia fina de praia 1,0 a 1,5 Aterro de silte, areia e cascalho 1,0 a 2,0 Argila molhada 2,0 a 3,0 Argila úmida 4,0 a 5,0 Argila seca 6,0 a 8,0 Argila seca endurecida 10,0 Silte compactado com areia e pedra 8,0 a 10,0 Silte compactado com areia e muita pedra 10,0 a 12,0 Cascalho miúdo com areia fina 8,0 a 12,0 Cascalho médio com areia fina 10,0 a 12,0 Cascalho grosso com areia grossa 12,0 a 15,0 Cascalho grosso com pouca areia 15,0 a 20,0 Cascalho grosso com pouca areia compactada 20,0 a 25,0 Tabela 5.1 – Valores de Kv da tabela de Béton – Kalender SPT – Tensão Admissível Neste método, obtêm-se a média dos valores do SPT compreendidos dentro do bulbo de pressões, vide Figura 5.2. Nesta figura, o escalar “cte” é a profundidade para determinar o bulbo de pressão, e é indicado no arquivo de critérios de projeto ou no editor de fundações que pode variar de 1 a 3. Com o valor do número de golpes médio, calcula-se a tensão admissível pela conhecida relação empírica: médiosolo SPT⋅= 20,0σ (kgf/cm 2) Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 27 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Com as tensões admissíveis estimadas, retira-se da tabela SAFE, MORRISON (1993), o valor de Kv em kgf/cm3, Tabela 5.2.2. Referência bibliográfica: MORRISON (1993). Figura 5.2 – Exemplificação do cálculo do valor médio do SPT dentro do bulbo de pressões. Tensão Admissível (kgf/cm2) Kv (kgf/cm3) Tensão Admissível (kgf/cm2) Kv (kgf/cm3) 0,25 0,65 2,15 4,3 0,30 0,78 2,20 4,4 0,35 0,91 2,25 4,5 0,40 1,04 2,30 4,6 0,45 1,17 2,35 4,7 0,50 1,30 2,40 4,8 0,55 1,39 2,45 4,9 0,60 1,48 2,50 5,0 0,65 1,57 2,55 5,1 0,70 1,66 2,60 5,2 0,75 1,75 2,65 5,3 0,80 1,84 2,70 5,4 0,85 1,93 2,75 5,5 0,90 2,02 2,80 5,6 0,95 2,11 2,85 5,7 1,00 2,2 2,90 5,8 1,05 2,29 2,95 5,9 1,10 2,38 3,00 6,0 28 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 1,15 2,47 3,05 6,1 1,20 2,56 3,10 6,2 1,25 2,65 3,15 6,3 1,30 2,74 3,20 6,4 1,35 2,83 3,25 6,5 1,40 2,92 3,30 6,6 1,45 3,01 3,35 6,7 1,50 3,10 3,40 6,8 1,55 3,19 3,45 6,9 1,60 3,28 3,50 7,0 1,65 3,37 3,55 7,1 1,70 3,46 3,60 7,2 1,75 3,55 3,65 7,3 1,80 3,64 3,70 7,4 1,85 3,73 3,75 7,5 1,90 3,82 3,80 7,6 1,95 3,91 3,85 7,7 2,00 4,0 3,90 7,8 2,05 4,1 3,95 7,9 2,10 4,2 4,0 8,0 Tabela 5.2.2 - Valores para Kv ; SAFE, MORRISON (1993) Tipo de Solo – Tensão Admissível Neste método, em função do tipo de solo da camada, retira-se o valor da tensão básica conforme apresentado na Tabela 4 da NBR 6122:1996, ou na Tabela 5.3, fazendo as correções de profundidade e de geometria conforme preconiza esta mesma norma para solos granulares e argilosos. Com as tensões admissíveis estimadas, retira-se da tabela SAFE, MORRISON (1993), o valor de Kv em kgf/cm3. A tabela 5.3 a seguir, que relaciona a descrição do solo e sua tensão admissível, é reproduzida no SISEs, item arquivo de critérios. Duas novas linhas são adicionadas a esta tabela, linhas referentes ao item “Conforme SPT” para areia e argila que, em função da cota de assentamento da fundação e de seu respectivo valor de SPT, busca – para cada caso de areia e/ou argila – a sua classificação de consistência e compacidade conforme a tabela 7.1 e o valor da tensão admissível. Referência bibliográfica: CINTRA et al. (2003), MORRISON (1993). Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 29 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Descrição do tipo de solo ** σs (MPa) Rocha sã, maciça, sem laminação 3,0 Rocha laminada, com pequenas fissuras 1,5 Solos granulares concrecionados, conglomerados 1,0 Pedregulho fofo 0,3 Pedregulho compacto a muito compacto 0,6 Argila dura (SPT >19) 0,3 Argila média (6 ≤ SPT ≤ 10) 0,1 Argila rija(11≤SPT≤19) 0,2 Areia muito compacta (SPT >40) 0,5 Areia compacta (19≤SPT≤40) 0,4 Areia med. compacta (9≤SPT≤18) 0,2 Silte muito compacto (ou duros) 0,3 Silte compactos (ou rijos) 0,3 Silte médio (medianamente compacto) 0,1 ** valores válidos para largura de 2 m, em outros casos deve-se fazer correção Tabela 5.3 – Valores das Tensões básicas (NBR 6122:1996) Os valores da tabela de tensões básicas devem ser modificados em função das dimensões e da profundidade do elemento de fundação, além do tipo de solo, conforme prescrições da NBR 6122:1996. i) Prescrição Especial para Solos Granulares Se solo abaixo até 2 vezes a largura da cota de apoio do elemento de fundação é do tipo (solo granular e areias), corrige-se a tensão básica em função de sua largura (B), de duas maneiras: 1 - Construções não sensíveis a recalques, Realiza-se uma redução proporcional à menor largura da fundação, com o uso da expressão: )10(5,2)2( 8 5,11 00 ' 0 mBB ≤⋅≤⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+= σσσ 2 - Construções sensíveis a recalques: Caso B > 2m, a NBR 6122/96 recomenda fazer uma verificação dos eventuais efeitos de recalques. Não se corrige as tensões básicas. Caso B < 2m, emprega-se a redução proporcional indicada em “Construções não sensíveis a recalques”. 30 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Dentro do SISEs, no arquivo de critérios de projeto, é possível definir se a construção é sensível ou não a recalques, conforme indicação do usuário (default: é sensível a recalque). ii) Prescrição Especial para Solos Argilosos Para solos que sejam argilosos (conforme definido pelo usuário em sondagem), devem- se reduzir os valores da tabela com a expressão: )10(10 20 ' 0 mfundacao da Areaacaofund da aÁre ≥= σσ Esta redução pode ser rigorosa em alguns casos, e no SISEs, seguindo recomendações indicadas na versão anterior da norma de Fundações, caso este valor reduzido seja menor que a metade do valor da tabela, usa este último como redução: 2 10 0 0 ' 0 σσσ ≤= aofundac da eaÁr Resumo dos Diversos Métodos –Valores Padronizados Abaixo é apresentada uma tabela resumindo os diversos métodos para cálculo do Coeficiente de Reação Vertical com algumas características importantes de cada um, tais como: consideração de camadas, propagação de tensões, associação de camadas, grau de dependência do SPT, etc. Esta tabela tem o objetivo de auxiliar a seleção do método desejado e apresentar o número de variáveis a serem definidasna associação às camadas da sondagem. Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 31 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Método para calculo do CRV Tipo Solo Considera Diversas Camadas? Propaga- ção de Tensões Associa- ção Camada Sonda- gem pelo SPT Associa- ção Camada Sonda- gem pelo Titulo Variáve- is a definir por camada Depen- dência do Método / SPT Tipo de Solo Qquer Não Não Não Sim CRV Nenhum SPT – Tensão Admissível Qquer Sim- Bulbo Não Sim Não --- Total Tipo do Solo Tensão Admissível Qquer Não Não Não Sim T.Adm. Nenhum Areia Argila Não Não Sim Não T.Adm. Parcial 5.3. Ensaio de Placa Tabela de TERZAGHI Neste método, os valores de Kv (kgf/cm3) são relacionados ao tipo de solo fornecido por TERZAGHI (1955) e indicados na Tabela 5.4. Estes valores foram obtidos no ensaio de uma placa quadrada de lado um pé (30 cm), por isso indicados por k30. Deve ser então corrigido para considerar o efeito de dimensão e forma, conforme indicação nas relações abaixo: Para argilas: ( ) 3030 kBkv ⋅= Para areias: 30 2 2 30 k B Bkv ⋅⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + = onde B é o lado menor da sapata, em centímetros. Referência bibliográfica: VELLOSO & LOPES (1996), TERZAGHI (1955). Argila Rija Muito rija Dura faixas de valores 1,6 – 3,2 3,2 – 6,4 > 6,4 valores propostos 2,4 4,8 9,6 Areia Fofa Med. compacta Compacta 32 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 acima do NA 1,3 4,2 16 abaixo do NA 0,8 2,6 9,6 Tabela 5.4 – Valores de k30 da tabela TERZAGHI (kgf/cm3) Tabela de Outros Autores Neste método, os valores de Kv (kgf/cm3) propostos por outros autores são relacionados ao tipo de solo. Os valores de k30 são apresentados na Tabela 5.5 e também devem ser corrigidos conforme as expressões do método 5.3.1: Descrição do tipo de solo k30 (kgf/cm3) Areia fina de praia 1,0 a 1,5 Areia fofa seca úmida 1,0 a 3,0 Areia média seca úmida 3,0 a 9,0 Areia compacta seca úmida 9,0 a 20,0 Areia pedregulhosa fofa 4,0 a 8,0 Areia pedregulhosa compacta 9,0 a 25,0 Pedregulho arenoso fofo 7,0 a 12,0 Pedregulho arenoso compacto 12,0 a 30,0 Rochas brandas ou alteradas (saprólito) 30,0 a 500,0 Rocha sã 800,0 a 30.000 Tabela 5.5 – Valores de k30 propostos por outros autores Referência bibliográfica: ACI (1988), CALAVERA (2000), BOWLES (1997). Resumo dos Diversos Métodos – Ensaios de Placas Abaixo é apresentada uma tabela resumindo os diversos métodos para cálculo do Coeficiente de Reação Vertical com algumas características importantes de cada um, tais como: consideração de camadas, propagação de tensões, associação de camadas, grau de dependência do SPT, etc. Esta tabela tem o objetivo de auxiliar a seleção do método desejado e apresentar o número de variáveis a serem definidas na associação às camadas da sondagem. Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 33 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Método para calculo do CRV Tipo Solo Considera Diversas Camadas? Propaga- ção de Tensões Associa- ção Camada Sonda- gem pelo SPT Associa- ção Camada Sonda- gem pelo Titulo Variáve- is a definir por camada Depen- dência do Método / SPT Terzaghi Qquer Não Não Não Sim K30 Nenhum Outros Autores Qquer Não Não Não Sim K30 Nenhum 5.4. Recalque Vertical Estimado Teoria da Elasticidade / Valor Típico Nesta opção, empregam-se as expressões analíticas de MINDLIN, indicadas em POULOS & DAVIS (1974), que são as respostas exatas de deslocamentos (d) dentro do meio contínuo semi-infinito homogêneo para um dado carregamento. No caso de se simular o meio heterogêneo e com o plano do indeslocável em uma posição conhecida, Figura 5.3b, usa-se o procedimento de STEINBRENNER, POULOS (1967), o qual é descrito no item 11 desse manual. Para isto é necessário conhecer o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson do solo em cada camada. O módulo de elasticidade é obtido conforme os valores sugeridos pela tabela 5.6. O coeficiente de Poisson do solo é indicado na tabela 5.7, valores sugeridos por TEIXEIRA & GODOY (1996). Referência bibliográfica: TEIXEIRA & GODOY (1996), POULOS & DAVIS (1974), POULOS (1967). Descrição do tipo de solo E (kgf/cm2) Argila conforme SPT * Areia conforme SPT * Areia normal adensada E = 5 (SPT+5) Areia sobreadensada E = 180+(7,5.SPT) Argila terciária de SP E = 55,4+(25,9.SPT) Areia fofa (SPT <= 4) 50 Areia pouco compacta (SPT 5 a 8) 200 Areia medianamente compacta (SPT 9 a 18) 500 34 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Areia compacta (SPT 19 a 40) 700 Areia muito compacta (SPT > 40) 900 Argila muito mole (SPT <= 2) 10 Argila mole (SPT 2 a 5) 20 Argila média (SPT 6 a 10) 50 Argila rija (SPT 11 a 19) 80 Argila dura (SPT > 19) 150 Tabela 5.6 – Valores típicos para o módulo de elasticidade do solo Descrição do tipo de solo ν Argila conforme SPT * Areia conforme SPT * Areia fofa (SPT <= 4) 0,30 Areia pouco compacta (SPT 5 a 8) 0,29 Areia medianamente compacta (SPT 9 a 18) 0,28 Areia compacta (SPT 19 a 40) 0,27 Areia muito compacta (SPT > 40) 0,26 Argila muito mole (SPT <= 2) 0,24 Argila mole (SPT 2 a 5) 0,23 Argila média (SPT 6 a 10) 0,22 Argila rija (SPT 11 a 19) 0,21 Argila dura (SPT > 19) 0,21 Tabela 5.7 – Valores sugeridos para o coeficiente de Poisson do solo O recalque (d) abaixo do vértice de uma área retangular carregada com carga uniformemente constante - Figura 5.3a - é dado pela equação indicada em Poulos & Davis (1974). Esta relação foi desenvolvida para o cálculo do recalque apenas no vértice, assim, para calcular o recalque no seu centro, é necessário dividi-la em quatro regiões retangulares, ou seja, usar a metade do valor de seus lados e multiplicar por quatro para obter o recalque central, ou seja, a expressão de Poulos & Davis (1974) fica redigida por: . ( ) ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⋅ − − −⋅−⋅ ⋅⋅ = BA E bpd ν ν ν 1 2114 2 Onde: Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 35 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −++ +++ ⋅+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −++ +++ = 11 11 1 1 2 1 22 22 222 222 nm nmnm mnm mnmnA ll π ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++⋅ ⋅= 2212 nmn marctgnB π b Lm = b zn = Com p: carga uniformemente distribuída, no SISEs; p = 1kgf/cm2; b: metade do menor lado da fundação; L: metade do maior lado da fundação; E: módulo de elasticidade; ν : coeficiente de Poisson; d: recalque calculado Figura 5.3a – Localização e variáveis para cálculo do recalque de uma área retangular. 36 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 p = 1 Ε , ν3 3 Ε , ν Ε , ν1 2 1 2 plano indeslocável h Figura 5.3b – Maciço de solos heterogêneoe com plano indeslocável a distância h. Teoria da Elasticidade / SCHMERTMANN Este método utiliza a mesma formulação do item 5.4.1, empregando também o procedimento de Steinbrenner. Mas o módulo de elasticidade é obtido conforme proposto por SCHMERTMANN (1978), sendo dado pela relação: )(3 MPaSPTKE ⋅⋅= onde K depende do tipo de solo. Na Tabela 5.8 são apresentados seus valores típicos propostos por TEIXEIRA (1993): Descrição do tipo de solo K (MPa) Areia com pedregulhos 1,10 Areia 0,90 Areia Siltosa 0,70 Areia argilosa 0,55 Silte arenoso 0,45 Silte 0,35 Argila arenosa 0,30 Silte argiloso 0,25 Argila siltosa 0,20 Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 37 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Tabela 5.8 – Valores sugeridos de K Referência bibliográfica: CINTRA et al. (2003), SCHMERTMANN (1978), TEIXEIRA (1993). Teoria da Elasticidade / TEIXEIRA & GODOY Este método utiliza a mesma formulação do item 5.4.1, empregando também o procedimento de Steinbrenner. Mas o módulo de elasticidade é obtido conforme proposto por TEIXIERA & GODOY (1996) que estabelece a seguinte relação para fundações diretas: )(MPaSPTKE ⋅⋅= α onde α é um coeficiente que correlaciona a resistência de ponta (qc) com o SPT. Seus valores para a areia e argila foram propostos por TROFIMENKOV (1974) e são apresentados na Tabela 5.9. O coeficiente K é o mesmo utilizado no item 5.4.2 e apresentado na Tabela 5.8. Descrição do tipo de solo α Areia 3 Silte 5 Argila 7 Tabela 5.9 – Valores sugeridos de α. Referência bibliográfica: CINTRA et al. (2003), SCHMERTMANN (1978), TEIXEIRA (1993). Método de SCHULTZE & SHERIF Este modelo é utilizado para a estimativa de recalques em solos arenosos, sendo a expressão utilizada para o cálculo do valor deste recalque dada por: )4,01(87,0 B DSPT FrPSd r médio ⋅+⋅ ⋅⋅ = Com: d – recalque vertical (cm); S – o coeficiente de recalque (cm3/kgf), conforme Figura 5.4; 38 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Dr – profundidade da fundação (m); B – largura da fundação (m); P – pressão aplicada pela fundação sobre o solo (kgf/cm2); SPTmédio – valor médio obtido conforme descrito e exemplificado na Figura 5.2; Fr – fator de redução, conforme Tabela 5.10; DS – espessura entre a cota de assentamento da fundação e a cota do indeslocável (m); 0,50,5 1 2 3 4 55 10 20 30 40 5050 11 2 4 6 8 1010 20 40 60 80 100100 L/B = 1 L/B = 2 L/B = 5 L/B = 100 C oe fic ie nt e de re ca lq ue S (c m 3 /k g) Largura da fundação B (m) Figura 5.4 – Relação entre o coeficiente de recalque versus largura da fundação do método de Schultze & Sherif. L / B Ds / B 1 2 5 100 ] 2 1 1 1 1 1,5 0,91 0,89 0,87 0,85 1,0 0,76 0,72 0,69 0,65 0,5 0,52 0,48 0,43 0,39 Tabela 5.10 – Valores dos fatores de redução - Fr Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 39 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 plano indeslocável p = 1 rD SD B L Figura 5.5 – Definição dos parâmetros empregados no método de SCHULTZE & SHERIF. Referência bibliográfica: SCHULTZE & SHERIF (1973), MOURA (1995). Método de PARRY Este modelo é utilizado para a estimativa de recalques em solos arenosos, sendo a expressão utilizada para o cálculo do valor deste recalque dada por: TDW Parry CCCaB SPTd ⋅⋅⋅⋅ = Com: d – recalque vertical (m); ParrySPT – valor médio do SPT; B – largura da fundação (m), vide Figura 5.6; a – constante igual a 3x10– 4 ( m2/kN); CD – coeficiente de influência da profundidade, vide figura 5.7; 40 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 CT – coeficiente de correção da espessura da camada compressível, vide Figura 5.8; CW – coeficiente de correção da influência do lençol freático, veja relações a seguir. O valor de ParrySPT é obtido mediante o emprego da seguinte relação: 6 23 321 NNNSPT Parry +⋅+⋅ = onde se deve considerar os valores de 321, NeNN conforme esquematizado na Figura 5.9. Os valores de CW são dados de acordo com as expressões abaixo: ( ) ( ) wW we e wew W ew e w W DBquandoC BDDquando BDB DDBDC DDquando BD DC <⋅= ⋅≤< ⋅+⋅⋅ −+⋅⋅ += ≤≤ ⋅+ += 21 2 75,02 21 0 75,0 1 Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 41 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 plano indeslocável D 2B w NA p = 1 B L eD T Figura 5.6 – Definição dos parâmetros empregados no método de Parry. 0 2 4 6 8 10 1 2 3 4 C D De/B Figura 5.7 – Coeficiente de influência da profundidade, PARRY (1971). 42 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0 0,5 1,0 C T T / B Figura 5.8 – Coeficiente de correção da espessura da camada compressível, PARRY (1971). N = (S P T + S P T + S PT + S P T ) / 4 N = (S P T + S P T + S PT ) / 3 N = (S P T + S PT + S P T ) / 3 0,75B u S P Tv S P T S P Tt r SP Ts S P T S P Tq N 3 2 3 1 n q j i S P To S P Tp nS P T kS P T mSP T SP Tj S P T N 2 1N B m o p r s k t 1,5B 2B Figura 5.9 – Exemplificação do cálculo do valor médio do SPT dentro do bulbo de pressões para o método de PARRY. Referência bibliográfica: PARRY (1971), PARRY (1978), MOURA (1995). Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 43 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Método de BOUSSINESQ Neste método, calcula-se o recalque do meio elástico mediante a expressão de BOUSSINESQ, aplicada a uma placa circular admitida rígida e submetida a uma pressão constante. A relação é dada por: )1( 2 2 0 νπ −⋅⋅ ⋅ = R E kv (kgf/cm3) Com: E0 : módulo edométrico do solo, obtido conforme a tabela 5.11; R: raio da placa de fundação, para as fundações retangulares, usou-se um raio equivalente (cm); ν: coeficiente de Poisson, obtido conforme tabela 5.7. Descrição do tipo de solo E0 (kgf/cm2) Turfa 1 a 5 Argila molhada 15 a 40 Argila plástica 40 a 80 Argila endurecida – plástica 80 a 150 Areia solta 100 a 200 Areia compacta 500 a 800 Tabela 5.11 – Valores do módulo edométrico sugeridos por CESTELLI GUIDI (Moraes, 1981) Referência bibliográfica: MORAES (1981). Método de RAUSCH & CESTELLI GUIDI Neste método os valores de Kv (kgf/cm3) são obtidos mediante o uso da expressão: Ff Ekv ⋅ = 0 (tf/m3) Com: 44 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 E0: módulo edométrico do solo, obtido conforme a tabela 5.11; f: coeficiente adimensional que depende da área dafundação, de valor admitido constante igual a 0,4; F: área da fundação em m2. Referência bibliográfica: MORAES (1981). Módulo Edométrico – Tabelas Neste método, o recalque é estimado com o uso da expressão: ∑ = ⋅Δ = NSPT ki i ii E Hd )( 0 σ Com: NSPT: número total de golpes medidos na sondagem; k: primeira camada subjacente a cota de assentamento da fundação; iσΔ : valor da tensão na cota i que resulta da aplicação da pressão unitária na cota k; Hi: espessura da camada i, que é igual a 1m; iE )( 0 : módulo edométrico da camada i do solo, obtido conforme a tabela 5.11. A expressão acima indica que se deve calcular a contribuição de cada camada para o recalque total. Assim, em função da pressão unitária admitida aplicada na cota de assentamento da fundação, obtêm-se a tensão mobilizada ao longo de todas as camadas subjacentes, bem como o seu módulo edométrico e sua espessura. Admite-se a espessura como a distância entre a medida de um SPT e seu adjacente, ou seja, igual a 1m. Com a medida final do recalque e admitindo uma pressão unitária aplicada, pode-se chegar ao valor do módulo de reação vertical, usando a definição de Winkler: dd Pkv 1== Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 45 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 (E ) NSPT(E )0 k+10(E ) k0 NSPT plano indeslocável k+2 k+1 k %(p)=Δσ %(p)=Δσ %(p)=Δσ %(p)=Δσ SPT k-20(E ) k-10(E ) p = 1 Figura 5.10 – Exemplificação dos parâmetros empregados no método Módulo Edométrico. É possível fazer a determinação da propagação de tensões ao longo das camadas por três procedimentos, os quais são usados no SISEs: i) método Simplificado; ii) método de Boussinesq; iii) método de Love. Cada um deles é descrito a seguir. i) Método Simplificado A propagação da tensão é feita tomando-se como hipótese um decréscimo linear de seu valor ao longo da profundidade, de razão definida a priori pelo usuário. Assim, seja a Figura 5.11, a tensão aplicada na base da fundação é dada por: LB F ⋅ =0σ Ao longo da profundidade esta tensão é propagada linearmente, valendo para uma cota genérica z: ( ) ( ) ( ) ( )XZXZXZXZZ LB LB LB F ⋅⋅⋅⋅ +⋅+ ⋅ ⋅= +⋅+ =Δ 22022 σσ 46 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 O valor da variável “X” é fornecido no arquivo de critérios de projeto sendo que ( ) ( ) 122 ≤+⋅+ ⋅ ⋅⋅ X Z X Z LB LB e indica o índice de propagação da tensão ao longo da profundidade. Z B+2.Z / X 1 x L F B L+2 .Z / X Figura 5.11 – Propagação de tensão com hipótese de decréscimo linear. ii) Método de Boussinesq Em BOUSSINESQ (1885) são apresentadas primeiramente as expressões, obtidas via resolução das relações da elasticidade, para cálculo de deslocamentos e tensões dentro de um meio homogêneo, elástico e semi- infinito mobilizados ao se aplicar uma força vertical concentrada na superfície livre deste meio. A partir de então vários autores generalizaram estas expressões, considerando casos como pressões distribuídas em uma área retangular, circular, parabólica, cônico, etc. Assim, têm-se as expressões de HOLL (1940) que apresenta as relações de tensões e deslocamentos mobilizados no meio em conseqüência de um carregamento vertical, retangular e uniforme aplicado na superfície, conforme exemplificado na Figura 5.12 indicado na expressão abaixo: ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +⋅ ⋅⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =Δ 2 2 2 133 11 2 )( RRR hBL Rh BLarctgphz π σ Com: Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 47 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 ( ) ( ) 222 3 22 2 22 1 hBLR hBR hLR ++= += += h Δσ (h)z p z x L B Figura 5.12 – Meio elástico, homogêneo e semi-infinito sujeito a um carregamento vertical, retangular e uniforme. Referência bibliográfica: BOUSSINESQ (1885), HOLL (1940), POULOS & DAVIS (1974). iii) Método de Love LOVE (1945) apresentou as relações obtidas pela teoria da elasticidade, também derivadas de BOUSSINESQ (1885), para o caso da aplicação de um carregamento vertical, circular e uniforme, onde a expressão para a tensão na direção z é dada por: ( ) ⎪⎪⎭ ⎪⎪⎬ ⎫ ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + −⋅=Δ 2 3 2 1 11)( h a phzσ 48 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 h Δσ (h)z p z x a Figura 5.13 – Meio elástico, homogêneo e semi-infinito sujeito a um carregamento vertical, circular e uniforme. Módulo Edométrico – SPT Este método é similar ao apresentado no item 5.4.8, mas o módulo edométrico é calculado mediante uma correlação com o número de golpes, o SPT, o qual fora proposto por SCHULTZE & MENZENBACH (1961). A relação é dada por: ( ) ( )ii SPTCCE ⋅+= 210 onde i é uma camada genérica do maciço. As constantes C1 e C2 são indicadas na tabela 5.12. Descrição do tipo de solo C1 C2 Areia fina abaixo do lençol de água 71 4,9 Areia fina acima do lençol de água 52 3,3 Areia 39 4,5 Areia argilosa 43,8 11,8 Areia e argila 38 10,5 Areia fofa 24 5,3 Tabela 5.12 – Constantes (bar/golpe) usadas na determinação do módulo edométrico mediante o SPT Coeficiente de Reação Vertical (CRV) – Sapatas e Tubulões 49 TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Referência bibliográfica: SCHULTZE & MENZENBACH (1961). Resumo dos Diversos Métodos – Recalque Vertical Abaixo é apresentada uma tabela resumindo os diversos métodos para cálculo do Coeficiente de Reação Vertical com algumas características importantes de cada um, tais como: consideração de camadas, propagação de tensões, associação de camadas, grau de dependência do SPT, etc. Esta tabela tem o objetivo de auxiliar a seleção do método desejado e apresentar o número de variáveis a serem definidas na associação às camadas da sondagem. 50 Sises – Sistema de Interação Solo - Estrutura TQS Informática Ltda Rua dos Pinheiros 706 c/2 05422-001 São Paulo SP Tel (011) 3883-2722 Fax (011) 3883-2798 Método para calculo do CRV Tipo Solo Considera Diversas Camadas? Propaga- ção de Tensões Associa- ção Camada Sonda- gem pelo SPT Associa- ção Camada Sonda- gem pelo Titulo Variáve- is a definir por camada Depen- dência do Método / SPT Elasticidade Valor Típico Areia Argila Sim-St/Po Não Sim Não --- Total Areia Argila Outro Sim-St/Po Não Não Sim E, Ni Nenhum Elasticidade Schmertmann Qquer Sim-St/Po Não Sim Sim K e Ni Parcial Elasticidade Teixeira Godoy Qquer Sim-St/Po Não Sim Sim Alfa, K Ni Parcial Schultze & Sherif Areia Sim- Bulbo Não Sim Não --- Total Parry Areia Sim- Bulbo Não Sim Não
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