Análise do comportamento de fundações superficiais submetidas a carregamentos excêntricos em um solo residual

Abstract

A fundação superficial é um assunto amplamente abordado, contudo, uma particularidade ocorrente nesse tipo de estrutura é pouco analisada: o carregamento excêntrico. Essa condição está atrelada a paredes de contenção, pilares próximos ao limite de terrenos e em estruturas esbeltas, principalmente quando encontradas em áreas sísmicas ou sob condições extremas de vento. A excentricidade no carregamento tem como principal efeito a redução significativa da capacidade de carga do sistema solo-fundação. Ao longo dos anos algumas pesquisas foram desenvolvidas a fim de estimar a sua influência, ainda assim, grande parte da literatura, estuda essas condições em solos friccionais ou coesivos, contribuindo para uma escassez na análise de sua ocorrência em solos que apresentam ambas as características, como os solos residuais. Esse tipo de solo, não abrangido pela geotecnia clássica, é caracterizado pela permanência dos elementos fragmentados no seu local de formação e tem como um dos seus principais atributos uma estrutura constituída por partículas levemente cimentadas. Neste contexto, devido a carência de estudos envolvendo os tópicos supracitados, esta pesquisa tem como objetivo a análise experimental de fundações superficiais submetidas a carregamentos excêntricos assentes em solos residuais. Para isso, executou-se em campo ensaios de provas de carga com aplicações de carregamentos excêntricos, nos quais foram analisadas três variáveis: nível de excentricidade (e/B = 1/6 e 1/3), efeito de forma (circular e quadrada) e efeito de dupla excentricidade (simples e dupla). Os resultados demonstraram uma redução da resistência do solo com o aumento da excentricidade do carregamento. Também se constatou um melhor desempenho geotécnico para fundações quadradas, quando carregadas de forma centralizada e excêntrica. Além disso, observou-se que para excentricidades de carregamento iguais ou superiores a 1/6, a fundação é submetida a tração, o que leva a quebra do contato entre parte da fundação e o solo residual. Por fim, notou-se que os métodos convencionais de estimativa de capacidade de carga e área efetiva não apresentam valores representativos para esse tipo de condição, tendo em vista seus resultados conservadores.

Shallow foundation is a subject widely discussed, however, a particularity that occurs in this type of structure is little analyzed: the eccentric loading. This condition is linked to retaining walls, pillars close to the land boundary and slender structures, especially when found in seismic areas or under extreme wind conditions. The main effect of eccentricity in loading is a significantly reduction of the bearing capacity of the soil-foundation system. Over the years, some researches have been developed in order to estimate their influence, even so, much of the literature studies these conditions in frictional or cohesive soils, contributing to a scarcity in the analysis of their occurrence in soils that present both characteristics, such as residual soils. This type of soil, not covered by classical geotechnics, is characterized by the permanence of fragmented elements in its formation site and one of its main attributes is a structure consisting of lightly cemented particles. In this context, due to the lack of studies involving the topics, this research aims at the experimental analysis of shallow foundations submitted to eccentric loads based on residual soils. For that, load tests were performed in the field with eccentric loading applications, in which three variables were analyzed: eccentricity level (e/B = 1/6 and 1/3), shape effect (circular and square) and double eccentricity effect (single and double). The results showed a reduction in soil strength with increasing load eccentricity. It was also found a better geotechnical performance for square foundations, when loaded in a centralized and eccentric way. Furthermore, it was observed that for loading eccentricities equal to or greater than 1/6, the foundation is subjected to tension, which leads to a break in the contact between part of the foundation and the residual soil. Finally, it was noted that the conventional methods of estimating load capacity and effective area do not present representative values for this type of condition, in view of their conservative results.