Histórico

Como salientado por Terzaghi e Peck (1967), o passo mais importante num projeto de fundações consiste em determinar a maior tensão que pode ser aplicada no solo sem causar ruptura ou recalques excessivos. Segundo os autores, antes do advento da mecânica dos solos, os métodos para determinação da tensão admissível eram baseados nas experiências dos projetistas e em inadequados conhecimentos das propriedades e comportamentos dos solos, de modo que os métodos eram falhos e empíricos. Desse modo, os parâmetros desses métodos passaram a sofrer aperfeiçoamentos com a incorporação das teorias mecanicistas posteriormente desenvolvidas.

Antes do século 19, a grande maioria das edificações eram robustas, porém as ligações entre os elementos e os próprios elementos eram bastante flexíveis, de modo que grandes recalques não representavam muito perigo. Logo, os projetistas não davam muita importância para as fundações ou simplesmente construíam bases de fundações bastante largas, no entanto quando percebiam que o solo era muito fofo para suportar as cargas eram utilizadas estacas. Por outro

lado, quando eram dimensionadas superestruturas (grandes domos ou colunas individuais de grande porte) os projetos tendiam a ser sub-dimensionados em virtude da falta de experiência. Em virtude disso, muitas construções importantes entraram em colapso ou ficaram desconfiguradas por subseqüentes reforços.

Para Terzaghi e Peck (1967), o aumento da competitividade entre as industrias durante o século 19, levou ao aumento de demanda, porém a um menor custo. Isso levou a construção de edificações mais suscetíveis a recalques diferenciais, além disso, os parques industriais eram localizados em regiões com solos bastante ruins. Conseqüentemente, os projetistas sentiram a necessidade de reavaliar os procedimentos de dimensionamento. Para satisfazer esta necessidade, surgiu, em meados de 1870, o conceito de tensão admissível. Esse conceito baseou-se no fato obvio de que sobre um mesmo solo (ou condições similares), altas tensões provocam maiores recalques do que tensões menores. A partir deste ponto, muitos projetistas começaram a observar as estruturas das edificações, em cujas fundações estavam aplicadas diferentes tensões, chegando a conclusão de que as tensões aplicadas mostraram sinais de perigo estrutural devido aos recalques que foram considerados excessivos para aquelas condições de solo. A máxima tensão que não representasse perigo estrutural foi considerada satisfatória para o dimensionamento e foi denominada de tensão admissível do solo. Os valores de tensão admissível para os diferentes tipos de solo de uma mesma localidade, obtidos por procedimentos totalmente empíricos, passaram a ser incorporados aos códigos de obras dessas localidades. Como exemplo, pode-se citar os pré-códigos de obras de diversas cidades norte-americanas do inicio do século 20, que passaram a incorporar diversas tabelas com valores de tensão admissível.

O problema dessas tabelas com valores de tensão admissível estava no fato de que não oferecia nenhuma explicação sobre a origem destes valores, o que fez com que Terzaghi e Peck (1967) chegassem a conclusão de que estes valores de tensão admissível não poderiam provocar recalques uniformes e iguais para uma mesma tensão, pois o tamanho das fundação bem como o tipo de fundação eram desprezados. Pior do que isso, muitos projetistas acreditavam que tensões inferiores a tensão admissível não provocavam recalques. Inicialmente, o desempenho das fundações projetadas com bases nas tabelas era satisfatório, mas com o passar do tempo, os resultados passaram a ser desanimadores e as estruturas recalcavam excessivamente. Muitos projetistas associavam esse fato a errada classificação do solo, pois a classificação adotada em campo e, a das tabelas não tinha o mesmo significado.

Para contornar esta situação, a tensão admissível dos solos passou a ser avaliada com base em provas de carga.

Em análise as tabelas apresentadas no pré-código norte-americano de edificações de 1930, conforme Terzaghi e Peck (1967), os valores de tensões admissíveis para os diversos solos eram falhos, pois os solos eram classificados em função de propriedades inapropriados e irrelevantes. Como exemplo, pode-se apresentar o caso da areia-movediça (quicksand) que não descreve necessariamente o tipo e o estado de areia (fofa ou densa); outro caso é a areia molhada, que pode estar acima ou abaixo do nível d’água; e outro caso é a granulometria (pedregulho ou areia) que não esta diretamente relacionada com a tensão admissível. Assim, os autores recomendam que o comportamento das areias deveria ser definido em funções de diversas propriedades como, compacidade (densidade relativa) e nível d’água. Os autores ainda apresentam correlações entre os resultados de ensaios SPT com a compacidade das areias, bem como o comportamento das curvas tensão-recalque que pode ser bastante distinto em função da compacidade (ver figura 9). Outro ponto abordado pelos autores é o nível d’água, que pode afetar a tensão admissível e os recalques, sendo que um nível de lençol freático alto (logo abaixo da base da fundação) reduz em cerca de 50% o peso específico do solo, conseqüentemente ocorre a redução da tensão efetiva ao longo da profundidade e os recalques aumentam consideravelmente.

(a) NSPT Compacidade < 4 Muito fofa 4-10 Fofa 10-30 Média 30-50 Densa > 50 Muito Densa (b)

Figura 9: (a) resultado comparativo realizado em areias com diferentes compacidades, (b) compacidade das areias em função do número de golpes do ensaio SPT (TERZAGHI; PECK,

1967)

Ainda no Brasil, a atual norma fundações (NBR 6122) em vigor desde 1996 apresenta uma tabela de tensões admissíveis (tabela 5) em função das características granulométricas e

Tensão R ec al q u e A re ia f o fa A re_ia m éd ia Areia densa

compacidade do solo, no entanto a norma NBR 6122/1996 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) cita que “os valores fixados servem para orientação

inicial”. Como pode ser visto, a tabela 5 não apresenta valores de tensão admissível para os

solos ditos compressíveis (areias fofas, argilas moles, siltes fofos ou moles e aterros), pois estes materiais exigem cuidados estudos baseados em ensaios de laboratório e campo.

Tabela 5: tensões admissíveis apresentados na NBR 6122/1996

Descrição do Solo Valor (MPa)

Rocha sã, maciça, sem laminação ou sinal de decomposição 3,0 Rocha laminada, com pequenas fissuras, estratificadas 1,5

Rochas alteradas ou em decomposição **

Solos granulares concrecionados – conglomerados 1,0

Solos pedregulhosos compactos a muito compactos 0,6

Solos pedregulhosos fofos 0,3

Areias muito compactas 0,5

Areias compactas 0,4

Areias mediamente compactas 0,2

Argilas duras 0,3

Argilas rijas 0,2

Argilas médias 0,1

Silte duros (muito compactos) 0,3

Siltes rijos (compactos) 0,2

Siltes médios (mediamente compactos) 0,1

Observações: ** levar em consideração a natureza da rocha matriz e o grau de decomposição ou alteração fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996)