62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil

ANÁLISE DE RADIERS ESTAQUEADOS COM ESTACAS DE DIFERENTES COMPRIMENTOS

Douglas Magalhães Albuquerque Bittencourt 1 Maurício Martines Sales 1

1. Universidade Federal de Goiás

INTRODUÇÃO:

Tem-se verificado uma modificação no lançamento dos pilares de um edifício, os quais há algum tempo, possuíam fundações isoladas. Ao passo que os edifícios avançam no número de pavimentos e no de subsolos, os projetistas estruturais têm optado por lançar menos pilares, fazendo com que tais estruturas concentrem cargas em um mesmo elemento, fazendo com que ele apresente dimensões consideráveis. Esta situação tem promovido um grande aumento no número de fundações associadas, em que mais de um pilar compartilha uma mesma fundação. Assim, com o aumento no número de estacas no bloco, as análises por meio de métodos tradicionais e simplificados não se mostram adequados para estes casos, pois nestas situações a ocorrência de recalques diferenciais e de distorções angulares torna-se facilitada, uma vez que as cargas nas estacas tendem a ser muito diferente uma das outras. Na presente pesquisa buscou-se estudar o comportamento de fundações estaqueadas com a ênfase no emprego de estacas de diferentes rigidezes em um mesmo bloco, bem como avaliar a aplicabilidade desta solução em um projeto de fundação real, com 30 estacas. Esta metodologia buscou a obtenção de um sistema de fundação otimizado quanto a cargas nas estacas e momentos no bloco de fundação.

METODOLOGIA:

Para o desenvolvimento das análises neste trabalho foi empregado o programa GARP (SMALL; POULOS, 2007), o qual se constitui em uma ferramenta que combina os Métodos dos Elementos Finitos, aplicado ao radier, com o de Contorno, aplicado ao conjunto estacas-solo. Para a sua utilização é necessário o cálculo prévio dos fatores de interação entre estacas. Para que se pudesse estudar a influência do uso de estacas de diferentes rigidezes em um mesmo bloco de fundação foi escolhido um projeto de fundação de um edifício de multipavimentos, em que quatro pilares conduziam ao solo um nível bastante elevado de carga. Além disso, como os mesmos se encontravam relativamente próximos optou-se por associá-los em um mesmo bloco de 1,70m de altura sobre 30 estacas tipo Hélice Contínua com 0,50m de diâmetro e 12m, a priori, de comprimento sob o bloco. Estas escolhas se deram pela análise dos carregamentos e das características do terreno por meio de um laudo de sondagem geotécnica. Esta situação de projeto corresponde ao primeiro caso de análise, nos demais foram variadas as quantidades de pilares e posições no bloco, mas mantiveram-se os níveis de solicitação na fundação. O estudo se deu pela análise das respostas dos sistemas mediante a combinação de estacas de 12, 10 e 8m no mesmo bloco.

RESULTADOS:

Os 4 casos foram analisados em 3 etapas. Na primeira tinha-se um grupo de estacas em que não se considerava a participação do bloco quanto à capacidade de carga e recalques, ao passo que na segunda etapa tinha-se um radier estaqueado, considerando-se o desempenho de todos os elementos no sistema. Na terceira etapa buscou-se uma melhor distribuição de cargas nas estacas a partir da substituição de estacas periféricas de 12m por outras menos rígidas, com 10 ou 8m. Para isso, foi respeitado um Fator de Segurança (FS) mínimo de 2,5 para a aceitação de uma fundação. Assim, nas duas primeiras etapas tinha-se um comprimento total de estacas de 360m. No 1º caso os centros geométricos dos 4 pilares formavam um quadrado de 1,94m de lado. No 2º caso adotou-se apenas um pilar conduzindo toda a carga. No 3º caso havia um pilar em cada lateral do bloco e no 4º caso estes se situavam nas porções superior e inferior do bloco, ambos nos eixos do bloco. A substituição de estacas resultou em uma melhor distribuição de cargas nas estacas e de momentos no bloco, o que reduziu os custos com a ferragem no bloco, além de reduzir os custos com a execução de estacas. A redução de custos variou de cerca de 10 a 25% nos casos. Para isso um pequeno aumento no recalque total foi verificado.

CONCLUSÃO:

O estudo de sistemas de fundação com estacas diferentes em uma mesma fundação mista, com o conceito de radier estaqueado e o apoio de ferramentas numéricas, permite ao projetista obter uma solução mais precisa, econômica e, principalmente, segura, pois o comportamento real da fundação é avaliado com a consideração de todos os elementos envolvidos. Incorporando-se estacas de menor rigidez e observando-se um FS mínimo de 2,5, o qual é ampliado ao se considerar a participação do bloco, consegue-se um maior equilíbrio na distribuição de cargas nas estacas do conjunto e, assim, pode-se economizar em comprimento de estacas e ferragem nos blocos ao custo de um pequeno incremento de recalque total. Utilizando-se dessa técnica, foi possível avaliar a obtenção de fundações com menores comprimentos totais de estacas, cuja intervenção propiciou uma redução dos esforços internos do radier e, apesar da economia, verificou-se que o uso das estacas até sua carga última pode ser admitido sem comprometer a segurança da fundação. Assim, uma combinação de estacas com rigidezes diferentes permite às estacas centrais absorverem mais carga, favorecendo uma diminuição na rotação angular da fundação, enquanto, ao mesmo tempo, alivia as estacas periféricas e promove uma equivalência de trabalho das estacas.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: Radier Estaqueado, Análise Numérica, Estacas diferentes.