Hva er metode?

O ensaio de campo normalmente utilizado para verificar o efeito colapsível dos depósitos de solo é a prova de carga em placa, cuja execução é normatizada pela ABNT NBR 6489/1984. As vantagens do ensaio de campo incluem a minimização das perturbações das amostras, possibilidade de ensaiar grandes volumes e reais condições de tensão e de umidade do solo (HOUSTON et al., 2001).

A desvantagem do ensaio de prova de carga sobre placa está relacionada ao efeito escala, como ilustra a Figura 2.16. Se houver estratificação do terreno ensaiado, os resultados obtidos não serão representativos da realidade uma vez que o bulbo de tensões da placa não atinge camadas do solo que serão solicitadas pelo bulbo de tensões da fundação a ser executada no local.

Figura 2.16 – Limitações na interpretação dos ensaios de placa devido à diferença de escala dos bulbos de tensão Fonte - Velloso e Lopes (1996)

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Alguns autores como Ferreira et al. (1990), Carvalho e Souza (1990), Agnelli (1992), Conciani (1997), Costa (1999), realizaram ensaios de prova de carga em placa para avaliar o comportamento colapsível dos solos.

Ferreira et al. (1990) analisou o colapso em três profundidades diferentes do terreno por meio de provas de carga em placa utilizando uma placa rígida, circular, com diâmetro de 80 cm. Para cada profundidade, foram realizadas duas provas de carga sendo a primeira com o terreno na umidade natural, e a segunda com o terreno inundado. A Tabela 2.3 apresenta os resultados encontrados pelos autores nas provas de carga inundadas para as três profundidades ensaiadas bem como o teor de umidade do solo antes de iniciar a inundação do terreno.

De acordo com os autores, o maior colapso ocorreu à profundidade de 2 m, pois à esta profundidade o solo estava com o menor teor de umidade em comparação com as demais profundidades ensaiadas.

Tabela 2.3 – Resultados dos ensaios de prova de carga em placa

Prof. (m) Tensão de inundação (kPa) Colapso (mm) Teor de umidade (%)

1 60 36,6 7,8

2 100 71,1 6,9

4 125 22,9 9,5

Fonte - Ferreira et al. (1990)

Para que ocorra o colapso do solo é necessário aumentar o seu teor de umidade até um determinado valor “crítico”. Mesmo que não seja atingida a sua saturação, os solos colapsíveis, quando submetidos a um determinado nível de tensões, sofrem uma redução brusca do seu volume.

Nos ensaios de prova de carga em placa, para que se possa analisar o comportamento típico do colapso, é necessário que haja a inundação do solo. Cintra (1995) apresenta dois métodos de inundação diferentes durante o ensaio e as curvas tensão x recalque típicas obtidas em cada um deles.

O primeiro método, muito utilizado no Brasil para analisar o colapso, consiste em inundar o solo durante o ensaio de prova de carga, quando se atinge o estágio referente à tensão admissível estimada ou qualquer outro nível de tensão. A curva característica destes ensaios apresenta uma descontinuidade, com aumento abrupto do recalque, devido ao colapso. A Figura 2.17 ilustra um exemplo destas curvas.

49 Figura 2.17- Curva típica da ocorrência do colapso do solo em provas de carga com inundação realizada durante

o ensaio Fonte – Cintra (1995)

Em alguns casos, considerando este primeiro método de ensaio, a tensão admissível (Qa) prevista é inferior à tensão crítica para a ocorrência do colapso. Nestes casos, após a inundação o solo tem um comportamento semelhante ao solo natural e sofre uma mudança de comportamento ao atingir a carga de colapso (Qc), Figura 2.18.

Figura 2.18- a) Colapso sob a carga de trabalho, b) Colapso sob uma carga superior à de inundação Fonte - Cintra et al. (1997)

O segundo método de ensaio consiste em realizar a inundação antes do início prova de carga. Neste caso, a colapsibilidade do solo se manifesta não por um recalque abrupto na carga de colapso, mas pela redução da capacidade de carga do solo, como ilustra a Figura 2.19.

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Figura 2. 19 - Prova de carga em solo colapsível previamente inundado Fonte - Cintra et al. (1997)

a) Interpretação dos resultados

Por meio das curvas tensão x recalque obtidas nos ensaios de prova de carga, é possível determinar tensão de ruptura do solo de fundação. A ruptura da fundação superficial acontece quando a resistência ao cisalhamento do solo sob a fundação é atingida (COSTA, 1999). Terzaghi (1943), define dois mecanismos de ruptura do solo: a generalizada e a localizada, ilustrados na Figura 2.20. A curva C1 representa o comportamento tensão x recalque dos solos compactos ou rijos e a curva C2 representa o comportamento dos solos fofos ou moles.

Para os solos compactos ou rijos, curva C1, a ruptura é caracterizada pelo prolongamento de uma reta vertical tangente à curva, até interceptar a abscissa no ponto denominado de _{� . Para solos fofos ou moles, curva C}2, a ruptura corresponde ao ponto em que a curva tensão x recalque começa a obter comportamento linear _{� ’ (VELLOSO e LOPES,} 2002).

Normalmente, nos resultados de prova de carga, a ruptura nítida nem sempre é alcançada. Para situações intermediárias como ruptura localizada, por puncionamento ou quando o ensaio é finalizado prematuramente, faz-se necessário utilizar critérios para determinar a tensão de ruptura do solo.

51 Figura 2.20- Curvas tensão x recalque típicas

Fonte - Terzaghi (1943)

Alguns critérios, como o da norma brasileira ABNT NBR 6122/2010 e o código de obras da cidade de Boston, nos EUA, fixam um deslocamento limite para terminar a tensão de ruptura do sistema. Para este último critério, desenvolvido para uma placa quadrada de 0,30 x 0,30 m, são estipulados limites de recalque de 10 mm para a tensão admissível e de 25 mm para a tensão de ruptura. No critério de Boston, será considerada como tensão admissível, o menor entre os dois seguintes valores:

 Critério de recalque: � ≤ � , sendo � a tensão admissível para o recalque de 10 mm.

 Critério de ruptura: � ≤ � ⁄ , sendo � a tensão de ruptura para o recalque de 25 mm, adotando-se o fator de segurança igual a 2.

Segundo Teixeira e Godoy (1996), o valor de ½ _{� é sempre mais rigoroso do que} � . O critério de Boston foi importado e padronizado pela norma brasileira ABNT NBR 6122/2010 sem que fosse feita nenhuma adaptação para a placa circular com diâmetro de 0,80 m. A norma brasileira, para adimensionalizar o valor do recalque, e para poder aplicar o critério em casos com sapatas maiores do que a placa da norma, considerou o recalque limite de ruptura como D/30, sendo D o diâmetro da placa.

Além destes critérios, também existe o de B/10 e o de Leonards (1962), sendo B o diâmetro da placa utilizada no ensaio. O critério de B/10 ou 10% de B, limita a tensão de ruptura

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a um recalque correspondente a 10 % do diâmetro da placa. Já no critério de Leonards (1962), a capacidade de carga corresponde à intersecção de duas tangentes, a primeira traçada sobre a parte inicial da curva tensão x recalque e a outra traçada na parte descendente da curva.

b) Influência da sucção nos resultados

A sucção do solo está diretamente relacionada ao seu teor de umidade e, consequentemente, ao efeito do colapso do solo. Costa (1999) avaliou o colapso do solo para diferentes níveis de sucção utilizando provas de carga em placa. O objetivo principal do estudo foi analisar a influência da sucção na resistência do solo por meio das curvas carga x recalque obtidas nos ensaios. Os resultados de Costa (1999) estão ilustrados na Figura 2.21.

Figura 2.21 - Curva tensão x recalque dos ensaios de prova de carga Fonte – Costa (1999)