Capacidade de carga de fundações superficiais assentes sobre camada finita de solo cimentado

Abstract

O uso de uma camada de reforço de solo cimentado é uma alternativa para melhorar a capacidade de suporte de fundações superficiais em solos com baixa capacidade de suporte. Pesquisas recentes com ensaios em modelo reduzido destacaram a influência da geometria e da resistência à tração da camada do solo cimentado na previsão da capacidade de suporte de sapatas apoiadas nas camadas tratadas. Este trabalho apresenta a avaliação de ensaios de carga estática em campo com bases circulares de aço assentes sobre camadas de solo cimentado acima de um solo coesivo-friccional com baixa capacidade de suporte. Nesta pesquisa foram utilizados dois tipos de agentes cimentantes: CP-V ARI e mistura Vidro moído-Cal de carbureto a fim de avaliar, pela primeira vez em campo, a performance desse cimento alternativo em substituição ao cimento Portland CPV-ARI. Neste trabalho, desenvolve-se uma metodologia de previsão da capacidade de carga de fundações superficiais circulares assentes em solo reforçado de geometria circular com solo cimentado, tendo em consideração tanto a espessura do reforço, assim como a sua extensão lateral, bem como se utilizam métodos tradicionais (Vésic e Hansen) para prever o comportamento em campo dessas camadas. Uma curva única (normalizada) de tensão equivalente versus deslocamento relativo é estabelecida para todos os ensaios de campo estudados, sob o solo natural e sob camadas de solo cimentado compactadas, considerando diferentes diâmetros de placas, resistência do reforço, áreas circulares e espessura tratadas. O mecanismo de ruptura pode ser previsto calculando a tensão máxima de tração no fundo da camada de reforço na carga de fundação prescrita. Uma equação para essa finalidade é sugerida e comparada com sucesso em relação aos resultados de ensaios de campo em tamanho real. Finalmente, uma nova abordagem analítica é proposta para o projeto de fundações superficiais assentes em camadas de areia cimentada sobre solo residual com baixa capacidade de suporte.

The addition of a soil reinforcing cemented layer is an alternative to improve the bearing capacity of shallow foundations in soils with low bearing capacity. Recent research in small model has highlighted the influence of geometry and the tensile strength of the cemented soil layer in the prediction of bearing capacity of shallow foundation supported on the treated layers. This work presents the evaluation of static load tests in the field with circular steel plates on layers of cemented soil above a cohesive-frictional soil with low support capacity. In this research, two types of cementing agents were used: Portland cement-Type III and Ground waste Glass-Carbide Lime binder in order to test, for the first time, in the field performance of this green cements to replace Portland cement-Type III. In this work, a methodology for predicting the bearing capacity of circular surfaced foundations based on circular geometry cement reinforced soil is developed, taking into account both the thickness of the reinforcement, as well as its horizontal extension, including the use of traditional methods (Vésic and Hansen) to predict the field behavior of these layers. A unique (normalized) curve of equivalent stress versus relative displacement is established for all field tests, over natural soil and compacted cemented layer, considering different plates diameters, reinforcement strengths, circular areas and treated thickness. The rupture mechanism can be predicted by calculating the maximum tensile stress at the bottom of the reinforcement layer at the prescribed foundation load. An equation for this purpose is suggested and successfully tested against the results of actual field tests. Finally, analytical solutions to determine load capacity were effective predicting field values.