Introdução

O presente trabalho estuda as capacidades do solo em relação ao assentamento que esse pode sofrer na perspectiva de Terzaghi e outros.

A investigação das propriedades do solo é de fundamental importância, pois é no solo que se assenta uma edificação. O estudo das propriedades pode implicar em custos adicionais a obra, no entanto, esse procedimento tem por intuito garantir o sucesso da construção. Os solos residuais onde as edificações são fundadas se dividem em solos saprolíticos ou solo residual jovem, e solos lateríticos ou solo maduro.

Objectivo: Determinar por meio de cálculos, como evitar o assentamento do solo para garantir uma boa fundação.

Estudo das capacidades dos solos

A investigação das propriedades do solo é de fundamental importância, pois é no solo que se assenta uma edificação. O estudo das propriedades pode implicar em custos adicionais a obra, no entanto, esse procedimento tem por intuito garantir o sucesso da construção. Os solos residuais onde as edificações são fundadas se dividem em solos saprolíticos ou solo residual jovem, e solos lateríticos ou solo maduro.

O primeiro tipo de solo é formado por materiais que física e mecanicamente podem ser classificadas como solo, mas que preserva a estrutura e fábrica original da rocha-mãe. Os solos saprolíticos em condições naturais constituem as camadas subjacentes às lateríticas ou outros solos pedogenéticos que podem ser sedimentares ou transportados. As espessuras dessas camadas são das mais variadas atingindo frequentemente várias dezenas de metros. Suas cores também variam muito, sendo frequente uma mesma amostra apresenta partes de diversas cores diferentes. Contrastando com os solos lateríticos, os saprolíticos são genuinamente residuais (NOGAMI etal., 1993; NOGAMI & VILLIBOR, 1995).

Para Pinto (1998) esses solos mantém a estrutura original da rocha-mãe, inclusive veios intrusivos, fissuras e xistosidade, mas perdem a consistência da rocha, podendo facilmente confundir-se com uma rocha alterada, porém apresenta pequena resistência ao manuseio. Os solos lateríticos ou solo maduro são constituídos por processos de enfraquecimento causados pela meteorização, litificação e precipitação química secundária, as quais geraram novas ligações interparticulares, perdendo-se completamente a estrutura e a fábrica da rocha-mãe (FONSECA, 1996).

Segundo Kublik (2010) a camada mais superficial e bem drenada é denominada de solos lateríticos e podem atingir com frequência mais de dois metros de espessura, porém, raras vezes ultrapassar os dez metros.

Para Pinto (1998) mineralogicamente os solos lateríticos têm sua fracção argila constituída predominantemente de minerais cauliníticos e apresentam elevada concentração de ferro e alumínio na forma de óxidos e hidróxidos, provocando sua peculiar coloração avermelhada e com índice de vazios elevado, porém quando compactado esse tipo de solo sua capacidade de suporte é elevada. O ensaio de placas é uma das metodologias que podem ser utilizadas para determinar as propriedades de deformação e de ruptura do solo, dessa forma, é utilizado para garantir o panejamento e controle de qualidade, pois verifica a capacidade de suporte e estabilidade do solo e substrato de fundação visando fornecer, por via directa as resistências e características de deformação do terreno a uma determinada profundidade, pois procura reproduzir o comportamento de uma fundação em escala quase natural.

Este ensaio tem sido muito utilizado em geotecnia em projectos de fundações, mas também no estudo do comportamento de pavimentos, pois é o meio mais realístico para determinar a capacidade de carga e o recalque de fundações rasas. Esse tipo de ensaio possui como vantagem principal ser mais económica em relação às provas de carga em verdadeira grandeza.

Quanto à aplicação deste método Barata (1966) relata que ocorre com maior intensidade em terrenos cuja deformidade é praticamente imediata quando aplicada a carga, em terrenos pedregulhos os, arenosos e silto-arenosos em primeiro lugar com qualquer grau de saturação e em segundo em terrenos argilosos e silto-argilosos com baixo grau de saturação.

O ensaio de placas só é aplicável segundo Cintra etal. (2003) quando o solo for razoavelmente uniforme em profundidade, pois o bulbo de pressões causado pela placa é bem menor que a causada pelo bulbo das sapatas. Dessa forma, o presente trabalho tem por objectivo avaliar o comportamento de solo do parque de máquinas da prefeitura municipal de Pinhal, no Estado do Rio Grande do Sul, com base nos ensaios de caracterização geotécnica e nos ensaios de placas.

Ressalta-se que na determinação da capacidade de carga devem-se considerar duas condições fundamentais de comportamento (ou restrições): ruptura e deformação.

Para este estudo são previamente definidos dois critérios de ruptura: ruptura “generalizada” – frágil (curva C1) e ruptura “localizada” – plástica (curva C2).

Capacidade de carga de ruptura (ou limite) – Qr: é a carga limite (ou máxima) a partir da qual a fundação provoca a ruptura do terreno e se desloca sensivelmente (ruptura frágil ou “generalizada”), ou se desloca excessivamente (ruptura plástica ou “localizada”), o que pode provocar a ruína da superestrutura.

Capacidade de carga de segurança à ruptura – Qseg: é a maior carga (transmitida pela fundação) a que o terreno resiste, com segurança, à ruptura, independentemente das deformações que possam ocorrer.

Q_seg, sendo FS o fator de segurança à ruptura.

Capacidade de carga admissível – Qadm: é a maior carga transmitida pela fundação que o terreno admite, em qualquer caso, com adequada segurança à ruptura e sofrendo deformações compatíveis com a sensibilidade da estrutura aos deslocamentos da fundação.

Deve-se ter, portanto: Q_adm ≤ Q_seg

No caso de fundações directas tanto se pode trabalhar com carga Q como pressões médias p, sendo a pressão média:

Não são muito comuns os acidentes de fundação devidos à ruptura do terreno. Mais comuns são os causados por recalques excessivos. Um exemplo clássico da literatura técnica, relatado pelo professor Homero Pinto Caputo. Trata-se de um conjunto de silos construído sobre um radier geral, com 23 x 57 m.

Em consequência de uma dissimetria de carregamento, houve a ruptura do solo e o colapso da obra, que em 24 horas tombou para a posição mostrada. Provavelmente a elevação lateral do nível do solo ajudou a mantê-lo, impedindo que tombasse completamente. Entre nós, um exemplo de acidente devido à ruptura de fundação foi o caso do Edifício São Luiz Rei, no Rio de Janeiro, ocorrido em 30/01/58. O controlo de recalques, iniciado no dia 27 do mesmo mês, registou uma velocidade de recalques de 2 mm/h, atingindo no dia do acidente a 4 mm/h.

Pressão de ruptura x pressão admissível

A pressão de ruptura ou capacidade de carga de um solo é, assim, a pressão pr, que aplicada ao solo causa a sua ruptura. Adoptando um adequado coeficiente de segurança, da ordem de 2 a 3, obtém-se a pressão admissível, a qual deverá ser “admissível” não só à ruptura com também às deformações excessivas do solo.

O cálculo da capacidade de carga do solo pode ser feito por diferentes métodos e processos, embora nenhum deles seja matematicamente exacto.

Coeficiente de segurança – Não é simples a escolha do adequado coeficiente de segurança nos cálculos de Mecânica dos Solos. Na literatura técnica encontramos numerosas regras particulares à natureza de cada obra.

Para um estudo moderno do assunto vejam-se os “critérios” de BrinchHansen, como mencionado pelo Professor Dirceu de Alencar Velloso em uma conferência. Um estudo abrangente do assunto é apresentado pelo Prof. A. J. da Costa Nunes em Acidente de Fundações e Obras de Terra (Conferência na Sociedade Mineira de Engenheiros – 1979).

Tendo em vista que os dados básicos necessários para o projecto e execução de uma fundação provêm de fontes mais diversas, a escolha do coeficiente de segurança é de grande responsabilidade. A tabela 7. 01 Resume os principais factores a considerar, e a tabela 7. 02 Apresenta valores sugeridos de factores de segurança a considerar.

Tabela 7. 01 – Factores que influenciam na escolha do coeficiente de segurança

Factores que influenciam a escolha do coeficiente de segurança	COEFICIENTE DE SEGURANÇA PEQUENO GRANDE
Propriedades dos materiais	Solo homogéneo Investigações geotécnicas amplas	Solo não-homogéneo Investigações geotécnicas escassas
Influências exteriores tais como: água, tremores de terra, etc.	Grande número de informações, medidas e observações disponíveis	Poucas informações disponíveis
Precisão do modelo de cálculo	Modelo bem representativo das condições reais	Modelo grosseiramente representativo das condições reais
Consequências em caso de acidente	Consequências financeiras limitadas e sem perda de vidas humanas	Consequências financeiras consideráveis e risco de perda de vidas humanas	Consequências financeiras desastrosas e elevadas perdas de vidas humanas

Tabela 7. 02 – Valores de Factores de segurança a considerar

Categoria	Estruturas Típicas	Características de Categoria	Prospecção
Categoria	Estruturas Típicas	Características de Categoria	Completa	Limitada
A	Pontes Ferroviárias Altos-fornos Armazéns Estruturas Hidráulicas Muros de Arrimo Silos	Provável ocorrer as máximas cargas de projecto; consequências de ruptura são desastrosas	3,0	4,0
B	Pontes Rodoviárias Edifícios Públicos Indústrias Leves	As máximas cargas de projecto apenas eventualmente podem ocorrer; consequências de ruptura são sérias	2,5	3,5
C	Prédios de Escritórios e/ou de Apartamentos	Dificilmente ocorrem as máximas cargas de projecto.	2	3,0

A determinação da capacidade de carga pode ser feita tanto teoricamente, empregando fórmulas teóricas ou semi-empíricas existentes ou experimentalmente, através da execução de provas-de-carga. A seguir serão apresentadas as teorias deRankine e a teoria de Terzaghi para o cálculo da capacidade de carga dos solos.

Fórmula de Terzaghi

A teoria de Terzaghi (1943), desenvolvida baseada nos estudos de Prandtl (1920) para metais, é a mais difundida para o caso de fundações directas ou rasas. Terzaghi estudou a capacidade de carga de ruptura para este tipo de fundações em solos de diversas categorias, ou seja, solos com atrito e coesão (c, ϕ), solos não-coesivos ou granulares (c = 0) e solos puramente coesivos (ϕ= 0).

Nos solos de ruptura tipo C1, à medida que a carga (ou pressão) aumenta, o material resiste, deformando-se relativamente pouco, vindo a ruptura acontecer quase que bruscamente. É como se toda a massa rompesse a um só tempo, generalizadamente. A pressão de ruptura é, nesse caso, bem definida, dado pelo valor pr do gráfico. Quando atingida, os recalques tornam-se incessantes e é denominada por ruptura generalizada, sendo típica de solos pouco compressíveis (compactos ou rijos). Nos solos de ruptura tipo C2, as deformações são sempre grandes e aceleradamente crescentes. Não há uma ruptura definida. É como se o processo de ruptura fosse dado paulatina e constantemente, desde o início do carregamento, em regiões localizadas e dispersas na massa do solo. A pressão de ruptura para este caso é dada por p’r que, segundo Terzaghi, corresponde ao ponto “a”, em que há uma mudança no gráfico, com passagem da curva inicial para um trecho aproximadamente rectilíneo final. Este tipo de ruptura é denominado por ruptura localizada, sendo típica de solos muito compressíveis (fofos ou moles).

Quando a ruptura é atingida, o terreno desloca-se, arrastando consigo a fundação.O solo passa, então, do estado “elástico” ao estado “plástico”. O deslizamento ao longo da superfície ABC é devido à ocorrência de tensões de cisalhamento (τα) maiores que a resistência ao cisalhamento do solo (τr).

Recentemente tem sido mencionado um outro tipo de ruptura, que ocorre por puncionamento. A teoria de Terzaghi parte de considerações semelhantes às de Prandtl, relativas à ruptura plástica dos metais por puncionamento. Retomando esses estudos, Terzaghi aplicou-os ao cálculo da capacidade de carga de um solo homogêneo que suporta uma fundação corrida e superficial.

Segundo esta teoria, o solo imediatamente abaixo da fundação forma uma “cunha”, que em decorrência do atrito com a base da fundação se desloca verticalmente, em conjunto com a fundação. O movimento dessa “cunha” força o solo adjacente e produz então duas zonas de cisalhamento, cada uma delas constituída por duas partes: uma de cisalhamento radial e outra de cisalhamento linear.

Conclusão

Tendo chegado ao fim do presente trabalho, conclui-se que para se ter uma boa fundação é preciso garantir que o solo onde ela se assentará esteja devidamente preparado para receber as cargas transmitidas pelas estruturas do edifício. Pois, Em muitos tipo de edificações, o que preocupa não é se o solo vai aguentar ou não o peso da casa e das coisas que vão ser colocadas dentro da casa pois os equipamentos que vão ser instalados são muito mais exigentes que isso.

Portanto, visto que a fundação é a raiz da casa/edifício precisa-se obedecer estritamente as normas de seguranças e efectuar-se os possíveis cálculos para garantir a sua boa resistência ao assentamento.

Referência bibliográfica

ALONSO, U.R. Previsão e controle das fundações. 1ª ed. São Paulo: Ed. EdgardBlucherLtda, 1991. Citado por ESTUDO DA CAPACIDADE DE CARGA E RECALQUE DE SOLO RESIDUAL DE BASALTO Pp. 1,2 Pdf.

Marangon, M. CAPACIDADE DE CARGA DOS SOLOS, Pp. 109-118 Pdf.

Tabela de Pressões Admissíveis da Norma Brasileira NBR-6122 (NB-51) Projecto e Execução de Fundações. Pdf.

Marcadores: Construção civil