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Capacidade de Carga

Geotécnica de

Fundações ProfundasFUNDAÇÕES

SLIDES 07 / AULA 08

Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

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SLIDES 07 – Capacidade de carga geotécnica de Fundações Profundas

FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt2

Capacidade de Carga de Tubulões

Toda a carga aplicada a um tubulão

será suportada pelo solo sob a base

Como são fundações profundas, a

teoria de Terzaghi não propicia boas

previsões

Teoria de Meyerhoff adaptada para

a ruptura localizada dos tubulões

proj

b

NA






Nc Nq



Nγ




**

23,1 q

scu qN

KcNq

Nc*, Nq* = fatores de capacidade de carga de Meyerhoff

q = tensão vertical efetiva na cota da base do tubulão

Ks = coeficiente de empuxo próximo à base

argilas'sin95,0

siltes e areias'sin10

KKs




**

23,1 q

scu qN

KcNq

Obs.: Para usar a equação de Meyerhoff para tubulões,

recomenda-se alterar os de valores de “c” e de “ɸ”, para

representar melhor a ruptura localizada, exceto para o

cálculo de Ks.

tgtg

cc

32

32

**

*

FS

qq u

projproj

FS = 2,0

(fundações profundas)



Capacidade de Carga de Estacas

Em estacas a carga última é dada pela

soma da parcela de atrito lateral (PL) e

da ponta (PP)

As parcelas de atrito lateral e de ponta

ocorrem para diferentes valores de

recalque

Atrito lateral

→ cisalhamento, pequenas deformações

Resistência de Ponta

→ compressão, grandes deformações

Pu = PL + PP

PL

PP







Para garantir uma menor deformação da estaca na carga de

trabalho, recomenda-se:

2

PP

4

P

3,1

P

PL

PL

projP




Parcelas de carga

(A) Na ponta:

σpmax = tensão máxima à compressão no solo sob a ponta da

estaca

Ap = área da ponta

(B) Atrito lateral:

τ = tensão cisalhante máxima na interface estaca-solo

AL = área lateral da estaca

Solo estratificado

ppP AP max

LL AP

n

i

LiLi

AP1




Tensões máximas

(A) Na ponta:

Usa-se a teoria de Meyerhoff:

Para estacas NÃO se reduzem os valores de “c” e “ø”

(B) Na lateral:

A partir da resistência do solo:

**

23,1 q

scu qN

KcNq

tan'

na

0

'

tan32tan

2

K

ca

vn




Tensões máximas

(B) Na lateral:

Como a tensão vertical varia linearmente com a profundidade,

pode-se estimar a tensão no ponto médio de cada subcamada

tan'

na

0

' Kvn



Nc Nq


FUNDAÇÕES - Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

Atrito Negativo

Atrito lateral estaca solo

Deslocamento relativo entre o solo e a estaca

Atrito positivo

A estaca recalca mais que o solo envolta

Capacidade de carga geotécnica

Atrito negativo

O solo recalca mais que a estaca

A estaca é sobrecarregada

15



Atrito Negativo

Causa principal

Recalque da camada compressível devido à atuação de

sobrecargas (aterros, estoque de materiais, etc) e

adensamento

16

As estacas limitam o

recalque na região

onde são instaladas

Alonso (1989)



Atrito Negativo

Estimativa de Qn (Alonso, 1989)

17

ln rlUQU = perímetro da estaca

Δl = trechos de solo com rl constante

rl = adesão estaca-solo

Valor de rl

• Se for argila mole = coesão das argilas

• Pode ser adotado igual ao atrito lateral no caso de aterros

Estacas pré-moldadas

• rl não deverá exceder o peso do volume de solo amolgado



Atrito Negativo

18

Estacas pré-moldadas

• rl não deverá exceder o peso do volume de solo amolgado



Atrito Negativo

Estimativa de Qn (Velloso e Lopes, 2010)

19

lUQ nn

a = aderência estaca-solo (geralmente desprezada)

σ’v = tensão vertical efetiva junto da estaca na profundidade em estudo

K = coeficiente de empuxo lateral (≠ K0)

δ = ângulo de atrito solo-estaca

tan'

vn Ka

'

0

'tan vvn K

βξ = fator que considera a redução da

tensão vertical efetiva geostática em

decorrência da transferência de carga

para o solo

σ’v0 = tensão vertical efetiva geostática

na profundidade em estudo



Atrito Negativo

Estimativa de Qn (Velloso e Lopes, 2010)

Sugestões de valores de βξ (Long e Healy, 1974):

20

'

0vn Solo βξ

Argilas 0,20 a 0,25

Siltes 0,25 a 0,35

Areias 0,35 a 0,50 lUQ nn



Atrito Negativo

Exemplo:

Calcular o atrito negativo em uma estaca tipo escavada (com

D = 50cm) que atravessa uma camada de aterro de 4 m de

espessura constituído de uma argila arenosa.

Dados:

Coesão = 10 kPa

Ângulo de atrito = 22º

Peso específico do solo = 16 kN/m³

21



Atrito Negativo

Exemplo (empregando Alonso)

22

ln rlUQ

DU

coesão lDQn

010,45,0 nQ kN83,62 nQ



Atrito Negativo

Exemplo (empregando Velloso e Lopes)

23

'

0vn

Solo βξ

Argilas 0,20 a 0,25

Siltes 0,25 a 0,35

Areias 0,35 a 0,50

kPa80,21625,0 n

lUQ nn

Metade da camada

0,45,08 nQ kN27,50 nQ



Atrito Negativo

Exemplo (empregando Velloso e Lopes)

Refinar em camadas de solo se não for homogêneo!

24

Δl (m) z (m) σ'v τn Qn

0.5 0.25 4.00 1 0.79

0.5 0.75 12.00 3 2.36

0.5 1.25 20.00 5 3.93

0.5 1.75 28.00 7 5.50

0.5 2.25 36.00 9 7.07

0.5 2.75 44.00 11 8.64

0.5 3.25 52.00 13 10.21

0.5 3.75 60.00 15 11.78

Total (kN) 50.27



Atrito Negativo

Influência na carga

admissível da estaca

25



Atrito Negativo

Influência na carga admissível da estaca (NBR

6122, 2010)

Método das tensões admissíveis

26

ngLPadm QFSPPP

Padm = carga admissível geotécnica

PP = resistência de ponta na ruptura

PL = resistência lateral na ruptura

FSg = fator de segurança global

Qn = atrito negativo



Atrito Negativo

Influência na carga admissível da estaca (NBR

6122, 2010)

Método dos valores de projeto

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fnxLPrd QPPP

Prd = carga geotécnica resistente de projeto

PP = resistência de ponta na ruptura

PL = resistência lateral na ruptura

Qn = atrito negativo

γx = fator de minoração da resistência

γf = fator de majoração das ações



Atrito Negativo

Métodos para reduzir Qn

Pré-carregamento da camada compressível antes da instalação

das estacas

Atenção ao cronograma e aos custos

Eliminação do contato direto da estaca com o solo

Instalação das estacas dentro de tubos de maior diâmetro

Limpa-se o solo dentro do tubo e depois crava-se a estaca

Inviável quando há carga horizontais

Pintura da superfície externa da estaca com mistura betuminosa

especial

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