Análise do comportamento de placas submetidas a carregamento excêntrico assentes em camadas de solo-cimento

Abstract

A construção em solos com baixa capacidade de suporte normalmente requer a adoção de fundações profundas. Uma alternativa para viabilizar o emprego de fundações superficiais nesses solos, é a utilização de camadas de reforço de solo cimentado. As camadas de reforço de solo cimentado vêm sendo continuamente estudadas e garantem significativas melhoras na capacidade de carga e redução nos recalques de fundações superficiais submetidas à carregamento centrado. No que diz respeito ao comportamento destas camadas quando submetidas à carregamento excêntrico ainda existe uma lacuna de conhecimento. Sabe-se que fundações superficiais são submetidas a cargas excêntricas sempre que a carga vertical é aplicada em alguma localização não coincidente com o centroide ou quando a fundação está sujeita a um momento fletor além da carga vertical. Isto posto, é de suma importância que os métodos de capacidade de carga levem em consideração a influência das excentricidades impostas na aplicação da carga. Este trabalho visa contribuir na ampliação do conhecimento acerca do comportamento de fundações superficiais assentes em camadas melhoradas sujeitas à carregamentos excêntricos. Foram executadas 19 camadas melhoradas de solo-cimento submetidas à ensaios de placa. As variáveis controláveis dos experimentos foram as dimensões das camadas melhoradas, a dosagem da mistura de solo-cimento e a excentricidade de aplicação da carga. Todos os ensaios foram realizados com carga controlada e permitiram a obtenção de curvas carga versus recalque. Os resultados permitem verificar que a capacidade de carga é diretamente proporcional a área efetiva da camada melhorada, que varia dependendo da excentricidade da carga e das dimensões da camada. Os mecanismos de ruptura também variam a depender da geometria da camada de reforço e evidencia-se uma forte influência do cisalhamento imposto pelo carregamento excêntrico. Foram observadas rupturas generalizadas das camadas de reforço, rupturas por puncionamento e rupturas mistas, com associação ao cisalhamento. Os valores de capacidade de carga obtidos nos ensaios de campo foram comparados com análises através de métodos tradicionais (Vésic e Hansen) que se mostraram eficazes na determinação da carga prevista de ruptura.

Construction on soils with low bearing capacity usually requires the adoption of deep foundations. In order to enable the use of superficial foundations in these soils, reinforced layers of soil-cement can be used. The reinforcement layers have been continuously studied and the authors guarantee significant improvements in the load bearing capacity and in the reduction of settlement when subjected to centered loading. With regard to eccentric loading in these layers, there is still a knowledge gap. It is known that superficial foundations are subjected to eccentric loads whenever the vertical load is applied in some location that does not coincide with the centroid, or when the foundation is subjected at a bending moment in addition to the vertical load. It is very important that the load bearing capacity methods consider the influence of the eccentricities imposed on the application of the load. This research aims to contribute to the knowledge widening about the foundations settled on improved layers subjected to eccentric loads. It was built 19 improved layers of soil-cement that were subjected to plate tests. The controllable variables of the experiments were the dimensions of the improved layers, the dosage of the soil-cement mixture, and the eccentricity of the load application. All tests were carried out with controlled load and allowed to obtain load versus settlement curves. The results allow to verify that the load capacity is directly proportional to the effective area of the improved layer, which varies depending on the eccentricity of the load and the dimensions of the layer. The failure mode also varies depending on the geometry of the reinforcement layer and a strong influence of shearing is imposed by the eccentric loading. It was observed generalized failures of the reinforcement layers, puncture failures and mixed failures, associated with shearing, during the tests. The bearing capacity values, obtained in the field tests, were compared with analytical solutions by using traditional methods (Vésic and Hansen) that proved to be effective in determining the expected failure load.