O projeto geotécnico de fundações diretas exige que sejam feitos estudos sobre o Cálculo da Capacidade de Carga e sobre a Previsão de Recalques destas fundações. O programa FTGBC trata do primeiro estudo. Dois tipos de exercícios serão apresentados: A - Dimensionamento geométrico; B - Verificação da carga máxima a ser aplicada. No primeiro, busca-se determinar a largura mínima que a sapata deverá ter para transmitir ao solo a carga de trabalho (projeto estrutural); no segundo, arbitra-se uma largura mínima e calcula-se a máxima carga que poderá ser aplicada e compara-se esta carga com a carga de trabalho (projeto estrutural).

Neste exercício a incógnita é a geometria da sapata. O programa FTGBC não pode ser usado diretamente, neste caso, para obter-se a solução.

Exemplo 6.7 (Coduto D.P.1994 - pag. 185)

Um edifício público prevê a construção de uma mureta de apoio que suportará uma carga morta de 70kN/m e uma carga viva de 50 kN/m. A fundação desta mureta será uma sapata corrida assente a 0,3 m de profundidade. Baseando-se em uma investigação geotécnica sofrível, identificou-se que o solo abaixo da sapata é argiloso com uma resistência não-drenada de 125 kPa e peso específico natural de 17,3kN/m³. O lençol freático encontra-se a 5 m de profundidade. Determinar a necessária largura da sapata corrida.

I. Análise do problema

• Os dados fornecidos são: Carga aplicada P= 120 kN/m; Profundidade de assentamento D=0,3 m; Solo argiloso; Resistência não-drenada s_u=125 kPa; Peso específico natural g= 17,3kN/m³; Nível freático Z_NF= 5m; Fator de segurança FS= 3.
• Calcular a largura B (m)

II. Cálculos

Optando-se pelo uso da equação de Brinch-Hansen (Coduto D.P.1994 - pag. 173 - Equação 6.23)

q_u’= 5,14 s_u (1+S_c^a+d_c^a-i_c^a-b_c^a-g_c^a) - s_D’

onde: q_u’ - capacidade de carga da sapata corrida, já construída, em argila;

s_u - resistência não-drenada da argila;

S_c^a - parcela aditiva de forma (S_c^a = 0 para sapata corrida)

d_c^a - parcela aditiva de profundidade (d_c^a = 0,4 k e k=D/B para sapatas rasas)

i_c^a - parcela aditiva de inclinação da carga (i_c^a = 0 carga vertical)

b_c^a - parcela aditiva de inclinação da base (b_c^a = 0 base horizontal)

g_c^a - parcela aditiva de inclinação do terreno (g_c^a =0 terreno horizontal)

s_D’ - pressão efetiva devida ao peso próprio na profundidade de assentamento (s_D’ = g D)

Cálculo das parcelas da equação

(a) d_c^a = 0,4 k e k=D/B

Como desconhecemos B, deve-se fazer uma estimativa, a ser confirmada posteriormente. Para um solo argiloso e uma sapata bem superficial, uma carga admissível q_a’ = 200 kPa é bastante razoável. Assim o valor de B seria:

q_a’ = P / B ou B=120 / 200 = 0,6 m

Logo k=0,3 / 0,6 = 0,5 < 1, k= 0,5

d_c^a = 0,4 . 0,5= 0,2

(b) s_D’ = g D = 17,3 . 0,3 = 5,2 kPa

A capacidade de carga da sapata corrida, já construída, em argila será:

q_u’= 5,14 . 125 (1+0+0,2-0-0-0) - 5,2 = 766 kPa

Finalmente a largura necessária B será:

B= (P . FS) / q_u’ = (120 . 3) / 766 = 0,5 m

Uma vez que o valor calculado para B é muito próximo do valor estimado inicialmente, não há necessidade de se recalcular a parcela aditiva d_c^a.

III. Resultado final

A largura necessária para a sapata corrida, como fundação da mureta de apoio, é 0,5 m

Neste exercício a incógnita é a máxima carga que poderá ser aplicada na fundação. O programa FTGBC pode ser usado diretamente, neste caso, para obter a solução. Esta é obtida usando-se as equações das três teorias de capacidade de carga de fundações diretas programadas no software - Terzaghi; Brinch - Hansen; e Meyerhof.

Exemplo 6.9 (Coduto D.P.1994 - pag. 195)

Usar o programa FTGBC para resolver o exemplo 6.7.

I. Análise do problema

• Os dados fornecidos são: Sistema Internacional; Carga aplicada P= 120 kN/m; Profundidade de assentamento D=0,3 m; Solo argiloso; Resistência não-drenada s_u=125 kPa; Peso específico natural g= 17,3kN/m³; Nível freático Z_NF= 5m; Fator de segurança FS= 3; e Largura da sapata B= 0,5 m (arbitrada).
• Calcular: q_a’ - carga admissível na sapata (kPa);

P - máxima carga (kN / m)

II. Cálculos

Seguir passo a passo a "Orientações para o uso do programa FTGBC". O programa automaticamente calculará os valores de q_a’ - carga admissível na sapata (kPa), e de P - máxima carga (kN / m) pelas três teorias - Terzaghi; Brinch - Hansen; e Meyerhof.

III. Resultado final

Como o programa FTGBC não é de dimensionamento geométrico (não calcula B diretamente) compara-se o valor de P - máxima carga (kN / m) calculado com o valor da carga P = 120 kPa aplicada. Caso não satisfaça, arbitra-se novo valor de B e roda-se o programa novamente. E assim por diante.

O resultado final será o valor da largura mínima B necessária para a sapata corrida transmitir a carga de 120 kPa para o solo de fundação; B = 0,5 m.

CODUTO, D.P. FOUNDATION DESIGN - PRINCIPLES AND PRACTICES, Prentice Hall, pp796. 1994.