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  3.5. Capacidade de Carga

tai (2010) comenta que a determinação da capacidade de carga pela teoria da plasticidade, como foi proposta por Terzaghi, necessita de algum ajuste para ser utilizada em aterros reforçados. O efeito do reforço, nos aterros sobre solos moles, é considerado através do atrito de interface, ou da transmissão de tensões, entre o aterro e a fundação. A restrição lateral do aterro reforçado é representada por uma fundação rugosa. Esta é a condição-limite superior para os aterros reforçados; por isso, é chamada de aterro perfeitamente reforçado. Jewell (1996) e Rowe & Li (2005) apresentaram soluções para os casos de resistência não drenada constante ou crescente com a profundidade, e quando há ou não limitação da profundidade de plastificação do solo. Para resistência não drenada constante com a profundidade, Jewell (1996) recomenda a utilização da solução de Mandel & Salençon (1969), na qual a altura crítica é obtida pelo ábaco da Figura 82, que relaciona g Hc/Su com X/D, sendo X a distância do pé até a crista do talude. Jewell (1988) fez alguns ajustes e propôs a seguinte equação simplificada para a solução de Mandel & Salençon (1969):

O valor de Nc não deve ser inferior a 5,14 (teoria de Terzaghi) para fundação lisa (a = 0), e a 5,71 para fundação rugosa (a = 1).

Quando o solo plastificado não é limitado pela profundidade, o fator de capacidade de carga passa de 5,14 (fundação lisa) para 5,71. O valor de Nc com a limitação da profundidade, em aterro perfeitamente reforçado, tem um aumento bem maior em comparação com a fundação lisa.

Para solos moles com resistência não drenada crescente com a profundidade, Futai (2010) apresentou as soluções de Davis & Brooker (1973), sugerida por Jewell (1996), e Rowe & Soderman (1987). As duas soluções são semelhantes, pois relacionam r B/Su com o fator de capacidade de carga para solos com resistência não drenada dada por:

A diferença entre as duas soluções é que Rowe & Soderman (1987) leva em conta o efeito da limitação da profundidade.

Para resistência crescente com a profundidade, Jewell (1988) propôs:

A solução de Rowe & Soderman (1987) foi formulada para carregamento retangular. Para carregamento trapezoidal, esses autores sugeriram um aumento da capacidade de carga:

Sendo:

Em que:

A carga média do aterro é dada por:

A profundidade na qual se desenvolve o mecanismo de ruptura pode ser determinada no gráfico de Matar & Seleçon (1977), Figura 83.

Futai (2010) comenta que a definição da carga máxima, que o solo de fundação suporta, pode ser determinada pela teoria da plasticidade, na condição de aterro perfeitamente reforçado. Essa teoria pode ser usada para:

• Definir se o uso do reforço é necessário, quando a altura necessária do aterro é maior que a altura de colapso com superfície lisa; e

• Para conhecer a altura máxima do aterro com reforço (aterro perfeitamente reforçado).

Como a teoria da plasticidade não define a força de tração e a rigidez do reforço, Futai (2010) considerou a interação do aterro, reforço e solo mole de fundação, através do método dos elementos finitos e forneceu subsídios para a utilização do método do equilíbrio-limite para determinação dessa força. Assim, apresentou os seguintes passos para projetar um aterro reforçado sobre solo mole:

  • Determinar a altura de ruptura de um aterro não reforçado, Hc, (fundação lisa) pela teoria da plasticidade (equação 62 ou 64);
  • Definir a altura de ruptura de um aterro perfeitamente reforçado, Hu, (fundação rugosa) pela teoria da plasticidade (equação 62, 64 ou 65);
  • Se a altura desejada for maior que Hc, será necessário usar reforço, e para aterros construídos rapidamente, a altura não pode ultrapassar o limite de Hu;
  • Fazer a análise de estabilidade e definir a força no reforço necessária para garantir a estabilidade desejada;
  • Definir a deformação de compatibilidade e a respectiva rigidez do reforço usando as informações contidas no item 5.6 de Futai (2010);
  • Verificar a segurança do reforço à ruptura do material.

É importante salientar que, quando o solo é resistente, o reforço sofre uma maior deformação, para que ocorra a estabilidade do sistema solo-reforço; ao contrário, solo menos resistente requer reforço com menor deformação para a compatibilização. Por outro lado, há um ponto a partir do qual o aumento da rigidez não traz nenhum benefício, pois atinge o limite máximo de um aterro perfeitamente reforçado.