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Bulbo de tensões: Conceito e aplicações

É comum, ao se analisar um relatório de sondagem, se deparar com solos compostos por várias camadas, cada uma com características e resistência própria. Então, você pode ficar na dúvida de qual dessas camadas é responsável por resistir os esforços induzidos pelas fundações da sua obra. Essa dúvida pode ser respondida através do conceito de bulbo de tensões. Nesse post iremos discutir seu significado e importância na elaboração de projeto de fundações.

Caso você prefira, você pode acompanhar também todo o conteúdo do post através do vídeo abaixo!

Agora, vamos aprender!

Bulbo de Tensões

Como visto no post sobre tensões induzidas, quanto maior a profundidade de um ponto do solo analisado, menor a influência da carga da fundação sobre o mesmo.

Agora que relembramos disso, considere o carregamento de uma fundação e sua influência sobre a massa de solo abaixo dela, como pode ser visto na figura abaixo.

Bulbo de tensões em modelo computacional
Bulbo de tensões em modelo computacional

Como era esperado, as maiores tensões (representadas por tons de laranja) encontram-se próximas do ponto de aplicação da carga.

Outra característica que podemos observar é que os locais de solo que apresentam tensões de valores próximos, ou seja, de mesma cor, apresentam formato semelhante a um bulbo.

Mas afinal, o que é um bulbo de tensões?

Bulbo de tensões ou bulbo de pressões é o conjunto de várias curvas de isovalores de tensões verticais no solo induzidas por um carregamento externo.

Podemos representar a magnitude das tensões induzidas por uma fundação, bem como seus pontos de alcance, através do bulbo de tensões, como ilustrado na figura abaixo.

Bulbo de tensões
Bulbo de tensões

Podemos dizer que a tensão em qualquer ponto no interior da massa de solo limitada por uma curva do bulbo de tensões é superior ao valor de tensão dessa curva.

Ou seja, qualquer ponto no interior do bulbo delimitado pela curva de 0,2\mathrm{\cdot\sigma_0} tem tensão igual ou superior a 0,2\mathrm{\cdot\sigma_0}.

Agora que já entendemos o conceito de bulbo de tensões, vamos às aplicações desse conceito.

Importância do bulbo de tensões

Como comentamos anteriormente, é comum nos depararmos com estudos de sondagem que apontam para solos com várias camadas. Dentre essas camadas, é possível que a camada de maior resistência esteja na superfície.

Logo, é preciso determinar qual o alcance do bulbo de tensões da fundação para saber se a mesma terá efeito sobre a camada de menor resistência.

Inicialmente, precisamos entender que, na prática, para valores de tensão menores que 0,1\mathrm{\cdot\sigma_0}, podemos desconsiderar os efeitos de deformação do solo de fundação.

Então, podemos definir que o bulbo de tensões é delimitado pela curva de isovalor de 0,1\mathrm{\cdot\sigma_0}. Logo, para definirmos qual o alcance do bulbo de uma fundação, basta sabermos a profundidade desse bulbo.

Pelos resultados obtidos de experimentos e simulações computacionais, percebeu-se que quanto maior for a dimensão da fundação, maior a massa de solo afetada pelo bulbo de tensões, logo, maior será sua profundidade.

Chegou-se à conclusão que a profundidade do bulbo de tensões é \mathrm{Z=\alpha\cdot B}, onde B é a menor dimensão da fundação considerada, conforme ilustrado na figura abaixo. Os valores de \mathrm{\alpha} são apresentados na tabela.

Tipos de fundações
Tipos de fundações
Forma da fundação \mathrm{\alpha}
Circular ou quadrada 2,0
Retangular

(\mathrm{L\cdot B})

1,5 2,5
2,0 3,0
3,0 3,5
4,0 4,0
Infinitamente longa 6,5

Os valores de \mathrm{\alpha} foram obtidos através da teoria da elasticidade e devem ser acrescidos em 20% dos valores da tabela para solos arenosos.

Agora, vamos resolver um exemplo simples para entender a aplicação do bulbo de tensões na prática.

Exemplo prático

Vamos considerar o perfil de solo ilustrado na figura abaixo.

Perfil do solo - exemplo
Perfil do solo – exemplo

Agora vamos considerar 2 sapatas distintas. A sapata S1 possui dimensões de 1,2m x 1,2m e a sapata S2 possui dimensões de 2,0m x 2,0m.

Podemos perceber, que ao considerar o bulbo de tensões da S1, temos:

\mathrm{Z=\alpha\cdot B=2.0\cdot1.2=2.4 m}

Ou seja, todo o bulbo de tensões da sapata está contido na camada de areia compacta, logo, essa camada é responsável por resistir toda a tensão induzida pela sapata S1.

Já para a sapata S2, temos:

\mathrm{Z=\alpha\cdot B=2.0\cdot2.0=4,0 m}

Logo, para a S2, parte do bulbo de tensões está contido na camada de argila mole. Ou seja, uma parcela das tensões serão resistidas por essa camada, então, será necessária a verificação de resistência à compressão da camada de argila mole, e não somente da camada de areia compacta, como ocorre na sapata S1.

Bulbos de tensões do exemplo
Bulbos de tensões do exemplo

Em outro post nos aprofundaremos mais em como determinar a capacidade de carga de cada camada.

Ficou claro pelo exemplo a importância do conhecimento do conceito do bulbo de tensões?

Agora vamos citar outra situação em que esse conceito é importante, que é no recalque por superposição de pressões.

Recalque por superposição de pressão

Quando são construídas edificações de grande carga, ou seja, com grande área de influência do bulbo de tensões, próximas a outras construções de fundações diretas superficiais é comum ocorrer uma sobreposição dos bulbos das edificações.

Caso ocorra essa superposição, ocorrerão recalques nas edificações, principalmente na mais antiga.

Tal recalque pode acarretar o aparecimento de fissuras e trincas nos elementos da construção, podendo afetar sua utilização, e dependendo da magnitude das manifestações patológicas, até mesmo sua segurança.

Recalque por sobreposição de bulbos
Recalque por sobreposição de bulbos

Conseguiu entender bem o conceito do bulbo de tensões e suas aplicações?

Esperamos que esse post tenha ajudado você a aprimorar seus conhecimentos e sanar suas dúvidas a respeito do tema!

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Se ainda ficou com alguma dúvida, deixe nos comentários abaixo!

Até a próxima, pessoal! =)


Fonte:

GERSCOVICH, D. M. S. Tensões em solos. Notas de aula. Rio de Janeiro, 2008.

CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. Volume 1. 7ª edição. Rio de Janeiro, LTC, 2015.

12 comentários em “Bulbo de tensões: Conceito e aplicações”

    • Bom dia, Diego! Sobre a largura do bulbo, varia também de acordo com a relação L/B e com o formato da fundação. Porém, de maneira geral, posso dizer que o limite dos bulbos de menores tensões variam de B a 1,5B de largura, sendo B a largura da fundação, medidos a partir do centro da sapata. Já para os bulbos de tensões mais consideráveis não há tanto espraiamento e sua largura é na faixa de 0,6B a 0,8B. O ideal seria fazer a modelagem do problema para uma melhor interpretação, embora existam ábacos que nos permitem visualizar essa largura. Vou procurar algum bom ábaco que tenha essa representação e inserir no post para facilitar sua compreensão. Obrigado pelo comentário e qualquer outra dúvida, sinta-se à vontade para perguntar!

      Responder
  1. Nossa! Depois de anos dentro de uma sala de aula na faculdade hoje aprendi com muita clareza o que são os bulbos de pressão. Nunca deixem de escreverem esses posts, são valiosos demais!

    Responder
  2. Bom dia,
    estou pesquisando sobre a diferença dos bulbos de tensão de acordo com o tipo de solo.
    Sabe me falar qual a biografia que recomenda acrescentar 20% para solos arenoso e pq não acrescido esse valor no exemplo apresentado?

    Responder

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