Análise da contenção padrão

Em relação à obra geotécnica estudada, trabalhou-se com uma estrutura de contenção com dimensões usualmente executadas na cidade de Natal-RN. Foi escolhida a contenção estudada por Santos (2013), executada em um solo arenoso e projetada para construção do subsolo de uma edificação multifamiliar localizada na cidade de Natal, RN, no bairro Lagoa Nova. Essa é uma contenção de estacas escavadas de concreto estabilizadas por uma linha de tirantes e apresenta uma laje apoiada no topo.

A presente dissertação trabalhou com o trecho A dessa contenção. O trecho A possui 35,92 m de extensão, estacas de 8 m de comprimento, profundidade de escavação de 2,88 m, linha de tirantes a 1,48 m em relação à face superior da viga de coroamento e ficha de 5,12 m (Santos, 2013). Santos (2013) fez algumas considerações críticas do ponto de vista técnico das características dessa contenção em particular. Nota-se que esse trecho A tem uma ficha relativamente grande, sugerindo que a contenção foi superdimensionada.

Em virtude desse superdimensionamento da ficha, a linha de tirantes nessa região poderia ter sido dispensada. Fazendo o dimensionamento determinístico “convencional” com a aplicação de 20% de aumento da ficha por conta das incertezas de projeto esse resultado é comprovado. Para as mesmas características e considerando os empuxos do solo pelo método de Rankine, a ficha calculada foi de 3,65 m. Considerando o ângulo de atrito de interface solo-contenção de 16,16˚ e com a aplicação do método de Coulomb no cálculo dos empuxos a ficha foi de 2,45 m. Os dois valores são bem menores do que os 5,12 m que foram executados.

A caracterização do solo onde a contenção de Santos (2013) foi executada foi realizada por ensaios de laboratório e sondagens de simples reconhecimento com SPT. A contenção atinge duas camadas de solo. A camada superior é classificada como uma areia mal graduada/areia argilosas (SP-SC) segundo o Sistema Unificado de Classificação de solo (SUCS). O solo da camada inferior é classificado como areia argilosa (SC).

Com relação à geologia, segundo Silva et al (2002) e Jesus (2002), o solo é constituído por areias quartzosas de origem eólicas, finas a grossas com grãos sub- arredondados e sub-angulosos. Até a profundidade de sondagem não foi encontrado o nível do lençol freático.

Para essa dissertação simplificou-se a contenção de Santos (2013). Ela foi aqui considerada sem os tirantes, sem a laje e sem a sobrecarga causada pela edificação construída no perímetro da contenção. Para as análises probabilísticas ajustou-se, inicialmente, a profundidade de escavação para 3,00 m e a ficha para 5,00 m. Foi considerada nas rotinas de cálculo probabilísticas que a contenção foi executada em uma única camada de solo arenoso. A contenção simplificada de Santos (2013) foi designada na presente dissertação como “contenção padrão”.

A camada superior de solo apresentada em Santos (2013) foi considerada tanto para o solo arrimado quanto para o solo da fundação. Não foi considerada a influência do nível de água durante a execução das rotinas de cálculo. Como dito anteriormente, os parâmetros do solo adotados na presente dissertação são oriundos da calibração dos deslocamentos da contenção feita no trabalho de Oliveira (2014), mostrados na Tabela 3.4.

Pela calibração dos deslocamentos feita por Oliveira (2014), tem-se que os parâmetros utilizados aqui (Tabela 3.4) podem caracterizar um solo arenoso de compacidade fofa a medianamente compacta.

Para a execução das rotinas de cálculo para o ELU, o usuário dessas ferramentas deve entrar com as características da análise como um input da rotina. As características são: a geometria da contenção padrão; o valor médio dos parâmetros do solo; as características probabilísticas dos parâmetros do solo adotados como variáveis

aleatórias. Para a execução do ELS, dentro do código fonte da rotina todas essas características relativas a análise de confiabilidade da contenção padrão de Santos (2013) já estão inseridas.

Para as análises do ELS fez-se necessário a criação de um modelo numérico da contenção padrão no Plaxis 2D. Os limites do modelo geométrico foram baseados nas recomendações de Brinkgreve (2005). Foi utilizado um modelo no estado plano de deformação para os cálculos. As condições de fixação do modelo numérico foram: para as laterais do modelo a restrição dos deslocamentos no eixo x e para a base do modelo a restrição de movimentação nos dois eixos x e y.

Foram utilizadas duas fases construtivas para o cálculo. A primeira foi o cálculo das tensões in situ do solo em seu estado de repouso. A segunda fase construtiva compreendeu a ativação do elemento representante da contenção em balanço, escavação até a cota final de projeto e ativação dos elementos de interface.

A Figura 3.5 mostra a geometria do modelo pela segunda fase construtiva.

Figura 3.5 – Geometria do modelo da contenção em estudo para a segunda fase construtiva.

Tendo a geometria do modelo estudado foi possível definir os deslocamentos limites necessários para a primeira função de estado limite do ELS (Equação 3.5). Foram escolhidos como : 0,3%H; 0,5%H; 1,0%H; 1,5%H; 2,0%H e 2,5%H, sendo

H a profundida de escavação. Sabendo que H é igual a 3,00 m esses valores são respectivamente: 0,009 m; 0,015 m; 0,03 m; 0,045 m; 0,06 m e 0,075 m.

Observa-se na Figura 3.5 a única camada de solo arenoso representada no modelo pela cor azul. Os elementos de interface são necessários para a definição e aplicação dos valores do coeficiente de atrito de interface. Como dito, os modelos constitutivos utilizados foram o elástico linear para a contenção e o Hardening-Soil para o solo arenoso.

A Figura 3.6 mostra o modelo numérico discretizado com a indicação do ponto A, utilizado para a obtenção dos deslocamentos horizontais da contenção, necessários na Equação 3.5. Esse ponto A encontra-se no topo da contenção, nas coordenadas X= 24,00 m e Y = 16,00 m. Esse modelo tem uma malha com refinamento geral médio e refinamento fino perto da contenção. Com essa configuração, a malha de elementos finitos foi composta por 970 elementos triangulares e 8102 nós.

Figura 3.6 – Modelo numérico discretizado com indicação do Ponto A.