Desenvolvimento de uma metodologia de projeto de fundações superficiais circulares assentes sobre camada de solo-cimento

Abstract

Várias pesquisas realizadas nestes últimos anos têm demonstrado que a utilização de uma camada de reforço em solo-cimento produz um melhoramento significativo na resistência do solo, aumentando a capacidade de carga e reduzindo os recalques em fundações superficiais. Na literatura podemos encontrar diversos métodos de previsão de capacidade de carga de fundações apoiadas em sistema de dupla camada sendo a superior cimentada, esses métodos foram realizados para uma camada superior continua ou suficientemente maior à largura da fundação, ou seja, não leva em consideração a extensão lateral do reforço, analisando apenas sua espessura. 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-cimento, tendo em consideração tanto a espessura do reforço, assim como a sua extensão lateral. Para a realização deste trabalho foram feitos ensaios em modelo reduzido de fundações circulares em areia em estado fofo, bem como, análises numéricas através dos elementos finitos. Nos ensaios foram observados dos tipos de ruptura. No primeiro, a camada de reforço é puncionada para dentro do solo sem apresentar fissuras. No segundo após um recalque inicial, a camada de reforço rompeu como surgimentos de fissuras, as quais começam logo que a resistência a tração do reforço e superada. Verificou-se que a máxima tensão de tração na camada de reforço é função da reação do solo na base do reforço e da relação Tr/Hr, onde Tr é a distância da borda da fundação a borda do reforço e Hr é a espessura do reforço. Fundamentado nestas observações, foi elaborado uma nova metodologia de cálculo com a premissa de que a ruptura ocorre no solo e não na camada de reforço. Assim, é possível calcular a capacidade de carga considerando que fundação e reforço atuam como um elemento único, apoiado na mesma profundidade de assentamento do reforço. Ao mesmo tempo, é apresentada uma equação para previsão da máxima tensão de tração que atuará no reforço, a partir da qual, pode-se dimensioná-lo com segurança.

Several researches carried out in recent years have demonstrated that the use of a reinforcement layer in soil-cement produces a significant improvement in the soil resistance, increasing the load capacity and reducing the settlements in superficial foundations. In the literature we can find several methods of predicting the bearing capacity of foundations supported in a double-layered system being superior cemented, these methods were carried out for a continuous upper layer or sufficiently greater to the width of the foundation, that is, it does not take into consideration the extension of the reinforcement, analyzing only its thickness. This work develops a methodology for predicting the load capacity of circular surface foundations based on reinforced soil of circular geometry with soil-cement, taking into account both the thickness of the reinforcement as well as its lateral extension. For the accomplishment of this work were done in tests in reduced model of circular foundations in sand in loose state, as well as, numerical analyzes through the finite elements. In the tests were observed the types of rupture. In the first, the reinforcement layer is punctured into the soil without cracks. In the second after an initial settling, the reinforcement layer breaks off as cracking emergencies, which begin as soon as the tensile strength of the reinforcement is overcome. It was verified that the maximum tensile stress in the reinforcement layer is a function of the soil reaction at the reinforcement base and the ratio Tr / Hr, where Tr is the distance from the edge of the foundation to the edge of the reinforcement and Hr is the thickness of the reinforcement. Based on these observations, a new calculation methodology was developed with the premise that the rupture occurs in the soil and not in the reinforcement layer. Thus, it is possible to calculate the load capacity considering that foundation and reinforcement act as a single element, supported at the same depth of reinforcement seating. At the same time, an equation is presented to predict the maximum tensile tension that will act in the reinforcement, from which, it can be dimensioned with safety.