Capacidade de carga sapatas

Capacidade de Carga

Capacidade de carga de um elemento de fundação é a tensão que provoca a ruptura do maciço de solo em que a mesma está embutida ou apoiada. Na literatura geotécnica tem havido predominância pela expressão capacidade de carga, mas outros são usados, como: capacidade de suporte, carga de ruptura, carga última, capacidade de carga na ruptura etc. São utilizados símbolos, como: Pr, PR, Pu, Qu, Pult, Qult etc.

Para a determinação da carga de ruptura de uma fundação, pode-se utilizar além da prova de carga:

1. Métodos Teóricos: Teoria de Terzaghi etc (fundações rasas).
2. Métodos Empíricos: Correlações com NSPT, CPT etc (fundações rasas e tubulões).
3. Métodos Semi-empíricos: Aoki/Veloso, Decourt/Quaresma, Teixeira etc (fundações profundas).

1. Teoria de Terzaghi

Karl Terzaghi, o pai da Mecânica dos Solos, foi pioneiro no desenvolvimento de uma teoria de capacidade de carga de um sistema sapata-solo. Em seu livro de 1943, considera 03 hipóteses para desenvolver sua equação:

1. “L” é bem maior do que “B” (5B ≤ L), sistema bidimensional.
2. A profundidade de embutimento é inferior à largura (h ≤ B), o que permite desprezar a resistência ao cisalhamento, considerando somente uma sobrecarga q = γn x h.
3. O solo sob a base da sapata é rígida (pouco deformável) caracterizando o caso de ruptura geral.

                   [pic 1]

                 

                 σr = c.Nc.Sc  +  γ.B.Nγ.Sγ + q.Nq.Sq [pic 2]

Onde:

C = coesão do solo ( [pic 3]

γ = peso específico natural do solo onde se apoia a fundação

B = menor largura da sapata

q = tensão efetiva do solo na cota de apoio da fundação

Nc; Nγ e Nq = fatores de carga (função do ângulo de atrito interno do solo – Ф)

Sc; Sγ e Sq = fatores de forma

Fatores de forma:

[pic 4]

Fatores de capacidade de carga

[pic 5]

No gráfico representado acima, temos:

• Linhas cheias: ruptura geral.
• Linhas pontilhadas: ruptura local, nesse caso usa-se para a coesão (c)  da coesão real do solo.[pic 6]

Conhecido o valor de σr, a tensão admissível σs será dada por:

                                                  [pic 7]

Em que fs é o fator de segurança que, geralmente é adotado igual a 3. Quando não se dispõe de ensaios de laboratório em que constem c, Ф e γ podem-se estimar esses valores por meio das seguintes relações:

Coesão em solos argilosos

Argilas	SPT	Coesão (c) KPa
Muito mole	Menor que 2	Menor que 10
Mole	2 a 3	10 a 25
Média	4 a 8	25 a 50
Rija	9 a 15	50 a 100
Muito rija	16 a 30	100 a 200
Dura	Maior que 30	Maior que 200

              c = 10Nspt (kPa) (Terzaghi)

Ângulo de atrito em solos arenosos

Areias	Compacidade Relativa (CR)	SPT	Ângulo de atrito    (Ф)
Fofa	Menor que 0,2	Menor que 4	Menor que 30°
Pouco compacta	Maior que 0,2 a 0,4	4 a 10	30° a 35°
Mediamente compacta	Maior que 0,4 a 0,6	11 a 30	35° a 40°
Compacta	Maior que 0,6 a 0,8	31 a 50	40° a 45°
Muito compacta	Maior que 0,8	Maior que 50	Maior que 45°

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