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Influência do lençol freático na tensão admissível

Filipe Marinho Geotecnia 2 Comments

Se você quer estimar a tensão admissível do solo na sua região que apresenta um lençol freático à baixa profundidade, você está no lugar certo!

Nesse post te ensinarei a determinar se o lençol freático, de fato, tem influência no cálculo da tensão admissível e, caso tenha, determinaremos juntos tal influência.

Recomendo fortemente que você leia nossos outros posts sobre tensão admissível nos solos, que servirão de grande ajuda para a compreensão deste.

Prometo que ao fim desse post você saberá determinar a tensão admissível do solo que está analisando!

Agora, vamos ao conteúdo!

Tensão admissível e capacidade de carga

Se você já leu nossos posts sobre tensão admissível, pode ir direto para o próximo tópico!

Caso não, é importante que você entenda bem a diferença de tensão admissível para a capacidade de carga, visto que falaremos muito sobre ambos no decorrer do post.

Pois bem, por definição, capacidade de carga é a tensão transmitida pela fundação ao solo, capaz de causar neste, sua ruptura ou deformação excessiva.

Já a tensão admissível do solo nada mais é do que tal capacidade de carga dividida por um fator de segurança, de forma a tornar o dimensionamento de fundações e obras de terra mais seguro.

Por exemplo, se eu determino que capacidade de carga para um solo, por meio da formulação de Terzaghi, vale 21 tf/m² e sei que o fator de segurança para esse tipo de determinação vale 3,0, posso dizer que a tensão admissível, ou seja, aquela pela qual eu irei dimensionar minhas fundações tem valor de 7 tf/m².

Ficou claro agora pra você o conceito de cada um desses termos?

Pois bem, como o a presença do lençol freático influencia em fatores que são utilizados para a determinação da capacidade de carga por modelos teóricos (aqui trataremos do método de Terzaghi), falaremos agora mais sobre a influência na capacidade de carga.

Porém, como você já sabe que capacidade de carga e tensão admissível são diretamente proporcionais, fica bem mais fácil de entender!

Agora, vamos entender como funciona essa influência.

Capacidade de carga por Terzaghi

Antes de aprendermos a calcular a influência do nível d’água na tensão admissível do solo, vamos revisar a formulação teórica de Terzaghi para o cálculo da capacidade de carga no solo.

\mathrm{{\sigma _R} = c  {N_c}  {S_c} + q  {N_q}  {S_q} + 0,5  \gamma  B  {N_\gamma } {S_\gamma }}

Onde:

  • \mathrm{{\sigma _{R}}}: capacidade de carga do solo;
  • c: coesão do solo;
  • q: tensão efetiva no solo na cota de assentamento (\mathrm{q = \gamma \cdot h});
  • \mathrm{{\gamma}}: peso específico do solo;
  • B: dimensão da fundação;
  • Ni: fatores de carga obtidos através do ângulo de atrito do solo;
  • Si: fatores de forma da fundação.

Ou seja, podemos perceber que o cálculo da capacidade de carga varia com o ângulo de atrito do solo, com sua coesão e com a tensão efetiva na cota de assentamento.

Então, vou te contar logo de antemão: podemos dizer que a influência do lençol freático no cálculo da capacidade de carga se dará principalmente através da variação do peso específico do solo (\mathrm{{\gamma}}) na cota de assentamento, que é afetada pela presença de solos saturados e submersos.

Agora, vamos ver um pouco mais a fundo como determinamos essa influência.

Posição do lençol freático

Podemos dividir a influência do lençol freático na capacidade de carga do solo de acordo com o posicionamento do mesmo em relação à cota de assentamento da fundação:

  1. Nível do lençol freático acima da cota de assentamento;
  2. O lençol freático encontra-se abaixo da cota de assentamento da fundação, mas a uma distância vertical da mesma de d<B, onde B é a largura da fundação;
  3. O nível do lençol freático está há uma distância d>B abaixo da cota de assentamento da fundação.

Então, a partir de agora vamos tratar de cada um desses problemas individualmente!

Lençol freático acima da cota de assentamento

Para esse caso, vamos considerar a figura abaixo para fazer a análise da tensão efetiva (q) na cota de assentamento.

Lençol freático acima da cota de assentmento

Lençol freático acima da cota de assentmento

Como o nível d’água encontra-se acima da cota de assentamento, podemos dizer que o solo abaixo desse nível é um solo submerso.

Logo, para esse caso, existem duas considerações a serem feitas para o adequado cálculo da capacidade de carga:

  1. O solo na cota de assentamento é um solo submerso, logo o peso específico a ser utilizado na formulação de Terzaghi é \mathrm{{\gamma_{sub}}}, em que:

\mathrm{{\gamma_{sub}=\gamma_{sat}-\gamma_{água}}}

  1. A tensão efetiva (q) na cota de assentamento deve levar em consideração essa camada de solo submerso e calculada da seguinte forma:

\mathrm{q=\gamma\cdot h_1+\gamma_{sub}\cdot h_2}

Pronto! Com essas duas simples considerações podemos calcular a capacidade de carga por meio da formulação de Terzaghi para quando o nível d’água se encontra acima da cota de assentamento.

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d<B)

Vamos analisar essa situação, ilustrada através da figura abaixo.

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d<B)

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d<B)

Nesse caso, diferentemente do caso anterior, não haverá variação da tensão efetiva (q) na cota de assentamento, visto que em tal cota, não haverá solo submerso.

Entretanto, deve-se considerar uma pequena diminuição no valor do peso específico do solo (\mathrm{{\gamma}} na cota de assentamento, que pode ocorrer devido a capilaridade do solo.

Tal valor do peso específico pode ser calculado pela seguinte equação:

\mathrm{{\gamma’=\gamma_{sub}+\dfrac{d}{B}(\gamma-\gamma_{sub}})}

Lembrando que essa consideração deve ser feita apenas para os valores de d menores que B, ou seja, quando o nível d’água encontra-se abaixo da cota de assentamento, porém para distâncias menores que a largura da fundação.

Então, para essa situação, basta fazer essa simples consideração e aplicar a formulação de Terzaghi para estimar a capacidade de carga do solo.

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d>B)

Por fim, quando a distância do nível d’água para o fundo da sapata é superior a própria largura da sapata, como ilustrado na figura abaixo, podemos dizer que esse lençol freático não influencia na capacidade de carga dessa fundação.

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d>B)

Lençol freático abaixo da cota de assentamento (d>B)

Logo, para tal situação, podemos simplesmente utilizar a formulação de Terzaghi para a determinação da capacidade de carga.

 

 

Pronto! Viu como foi simples?

Espero que esse post tenha te ajudado, mas caso você ainda tenha alguma dúvida, pode deixar nos comentários que vai ser um prazer responder.

Além disso, se tiver alguma alguma sugestão para posts futuros, comenta aqui embaixo que a gente vai fazer o máximo para poder atender!

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