6.5.1 Análise comparativa das estimativas das tensões admissíveis
No presente item, são comparados os resultados das estimativas das tensões admissíveis efetuadas a partir de ensaios de três placas com aqueles estimados a partir de alguns dos métodos mais utilizados na prática corrente. São eles: o método prático, a Teoria de Terzaghi (1943) e os métodos semi-empíricos de Terzaghi e Peck (1943, 1967) e de Meyerhof (1965). 16 13 14 14 0 5 10 15 20 Limitação de recalques
Terzaghi (1955) Mello (1971) Teoria da
Elasticidade ks1 (M P a/ m )
O método prático é muito utilizado na fase de anteprojeto das fundações de um edifício. Trata-se apenas de estipular o índice de resistência à penetração (NSPT) representativo da camada de solo que receberá a fundação superficial e dividi-lo por 5. O resultado é dado pela tensão admissível em kgf/cm².
Já a Teoria de Terzaghi (1943), consiste em um método teórico para determinação da capacidade de carga do solo o qual despreza a resistência ao cisalhamento do solo acima do nível da base da fundação, substituindo-o por uma sobrecarga q = γD. Para o presente trabalho, foi necessário estimar o ângulo de atrito do solo de fundação dos 3 locais de ensaios, visto que não foram realizados ensaios de cisalhamento direto ou de um ensaio triaxial.
Os métodos semiempíricos utilizam correlações para a determinação de propriedades de deformação dos solos a partir de ensaios de campo (SPT e CPT), que são utilizados em métodos teóricos. O Método de Terzaghi e Peck (1948, 1967) é utilizado para sapatas em solos arenosos e se traduz na Eq.56:
, w = 4,4 (H`abI 3 (&9 K& 3 (56)
Onde:
σadm: tensão, em kgf/cm², que produz um recalque de 1”; B: menor dimensão em pés (B≥4’);
NSPT: número de golpes da sondagem à percussão (SPT).
Um problema para a utilização desse método é que o NSPT mínimo a ser utilizado na equação (56) tem valor 4, entretanto, os valores reais para todos os locais de ensaio desse trabalho ficaram entre 2 e 3.
Outro método semi-empírico utilizado no presente estudo foi o de Meyerhof (1965), cujas equações são apresentadas a seguir:
, w =HŽJ•žŸ (B < 4) (57) , w = H`abŽ•žŸ(&9 K& 3 (B ≥ 4’) (58)
Onde:
B: menor dimensão da sapata em pés; wadm: recalque admissível em polegadas;
σadm: tensão admissível dada em kgf/cm².
Os resultados utilizados para fins de comparação foram as tensões admissíveis obtidas através do método de Housel (1929) (local de ensaio nº01 e nº03), pelo método de “Van der Veen – Housel” (local de ensaio nº01 e nº03), pela limitação de recalque, pelo método Prático, pelo método teórico de Terzaghi (1943) e pelos métodos semi-empíricos de Terzaghi e Peck (1948, 1967) e Meyerhof (1965). Todos os resultados estão ilustrados no Gráfico 38.
Gráfico 38 - Comparação entre as tensões admissíveis encontradas por diversos métodos
Fonte: Elaborada pela autora (2013)
Observa-se que, com exceção do local de ensaio nº 01, os maiores valores de tensão admissível foram obtidos pelo Método de Terzaghi (1943).
Por outro lado, pode-se ver que a posição dos valores obtidos através do Método Prático são variáveis em relação aos locais de ensaio. Tendo como referência os métodos de Housel (1929) e Van der Veen-Housel, para os locais 1 e 2 o método Prático apresentou estimativas da γadm subestimadas. O contrário ocorreu para o local de ensaio nº 03.
Os métodos semi-empíricos de Terzaghi e Peck (1948, 1967) e de Meyerhof (1965) mostraram-se bastante conservadores para os locais de ensaio nº01 e nº02, porém para o ensaio nº03, as estimativas da γadm foram bastante convergentes.
Observando os resultados para todos os métodos utilizados, pode-se determinar valores finais de tensões admissíveis para cada local de ensaio. Entretanto, é importante salientar que a escolha da tensão admissível do solo oferece sua parcela de subjetividade dentro da faixa dos resultados obtidos por diferentes métodos. Essa escolha depende da
186 15 150 0 46 220 120 20 40 80 40 147 195 170 1623 1329 1319 0 50 100 150 200 250 Local de ensaio n˚ 01 Local de ensaio n˚ 02 Local de ensaio n˚ 03 T en sã o A dm is sí ve l (k P a) Housel (1929) Van der Veen-Housel Limitação de Recalque Método Prático Terzaghi (1943) Terzaghi e Peck (1948, 1967)
experiência do engenheiro, do conhecimento do solo através de outros ensaios, do tipo de método utilizado, da viabilidade da adoção do tipo de fundação e etc. Referindo-se aos métodos que estimam a tensão admissível através dos ensaios de três placas, para o local de ensaio nº 01, é proposto que se adote a tensão admissível de 150 kPa para uma fundação quadrada de 1,80 x 1,80 m, sendo este um valor intermediário dos obtidos a partir dos demais métodos. Para o local de ensaio nº 02, propõe-se a adoção da tensão admissível de 120 kPa para uma fundação quadrada de 3,00 x 3,00 m, sendo este um valor obtido a partir da limitação dos recalques. Por fim, para o local de ensaio nº 03, a tensão a adotar, para uma fundação de 5,70 x 5,70 m, seria de 15 kPa. Entretanto, as tensões estimadas para esse local foram sempre muito baixas, apontando para a inviabilização do uso de fundações superficiais. Diante das estimativas das tensões admissíveis nos locais onde foram realizados ensaios com três placas de diâmetros de 30, 50 e 60 cm, foi observado que nenhum dos métodos teóricos e semiempíricos utilizados no presente trabalho forneceram estimativas de tensões concordantes com os resultados obtidos através das provas de carga direta realizadas.
6.5.2 Análise comparativa dos recalques
Tomando como base os resultados obtidos para a determinação dos recalques das placas das provas de carga realizadas nos locais de ensaio nº 01, 02 e 03, foi possível verificar que as propostas mais concordantes foram a Teoria da Elasticidade e o Método de Décourt (1992).
Pode-se dizer que o Método de Schmertmman (1978) e o Método dos Elementos Finitos (MEF) mostraram resultados bastante discordantes dos valores medidos nos ensaios devido às correlações utilizadas para o módulo de elasticidade (E) através do NSPT.
Entretanto, como o módulo de elasticidade não é um dado facilmente obtido, o Método de Décourt (1992) mostrou-se o método mais adequado para casos práticos onde os únicos dados diretos relativos ao solo são os índices de resistência à penetração (NSPT). Portanto, foi observado que o método de Décourt (1992) é, dentre os métodos avaliados, o método mais adequado para estimar o recalque de fundações em solos arenosos de baixa compacidade na cidade de Fortaleza, em função do índice de resistência (NSPT) de sondagem à percussão e para o caso da não realização de ensaios de placa.
A partir daí, foram estimados os recalques das fundações “reais” com as dimensões adotadas no item 6.5.1 para os locais de ensaio nº 01 e nº 02.
Dessa forma, para a fundação “real” do local de ensaio nº 01, ou seja, para a fundação do tipo sapata quadrada de 1,80 x 1,80 m, estima-se, através do Método de Décourt (1992), um recalque de 20,4 mm.
Para o local de ensaio nº 02, em uma fundação do tipo sapata quadrada de 3,00 x 3,00 m, estima-se, a partir do Método de Décourt (1992), um recalque de 5,8 mm.
Vale comentar que esses valores estimados são menores que o máximo valor absoluto de 25 mm. Segundo Velloso e Lopes (2004), a maioria das estruturas é capaz de resistir a um recalque diferencial de 20 mm e, para sapatas em areias, é pouco provável que o recalque diferencial seja maior que 75% do recalque máximo. Foi justamente devido a isso que se adotou para o recalque absoluto limite o valor de 25 mm.
Esses resultados obtidos indicam que as sapatas dos locais nº 01 e 02 apresentam, além de segurança quanto à ruptura, deformações compatíveis com as que as estruturas convencionais são capazes de suportar. Vale comentar que os recalques do local de ensaio nº 03 não foram determinados pelo fato de sua fundação ter se mostrado pouco viável técnica e economicamente.
6.5.3 Análise comparativa das estimativas dos coeficientes de reação vertical
Neste item do trabalho, os coeficientes de reação vertical (ksl) para todos os locais de ensaio através de diferentes métodos são comparados. Os métodos utilizados foram os seguintes: o modelo de Winkler considerando as tensões admissíveis obtidas pelo método da limitação de recalques; as correlações semi-empíricas de Mello (1971) e Terzaghi (1955) e através da Teoria da Elasticidade. O Gráfico 39 mostra um comparativo entre os resultados obtidos para cada local de ensaio.
Gráfico 39 - Coeficientes de reação vertical (ksl) estimados para os locais de ensaio nº 01, 02 e 03
Fonte: Elaborada pela autora (2013)
Pode-se observar que as estimativas do ksl do local de ensaio nº 01, tiveram maior variação. Já para os outros locais de ensaio nº 02 e nº 03, as estimativas dos coeficientes foram bastante próximas umas das outras. Pode-se atribuir esse comportamento do local de ensaio nº 01 aos menores deslocamentos encontrados nos seus ensaios de carga direta em relação aos demais locais de ensaio. Portanto, o local de ensaio nº 01 mostrou o solo menos deformável.
Dessa forma, é possível atribuir valores médios de coeficiente de reação vertical (ksl) para cada um dos locais de ensaio. Para o local de ensaio nº 01, ksl = 52 MPa/m, para o local de ensaio nº 02, ksl = 20 MPa/m e, para o local de ensaio nº 03, ksl = 14 MPa/m.