3.6 INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA
3.6.4 Fatores que influenciam a interação solo-estrutura
O comportamento do conjunto solo-fundação-estrutura sofre influência de muitos fatores, dependendo do tipo de fundação adotada. Alguns deles são: a rigidez relativa solo-estrutura, as etapas de construção, a existência de construções vizinhas, o efeito tridimensional de pórtico, a altura da camada compressível do solo (SANTOS, 2014), o número de pavimentos e a forma em planta da edificação (ANTONIAZZI 2011).
3.6.4.1 Rigidez relativa solo-estrutura
A rigidez relativa solo-estrutura pode ser definida através de um parâmetro obtido com a razão entre a rigidez da superestrutura e a rigidez do solo (MEYERHOF,11 1953 citado por ANTONIAZZI, 2011, p. 20). Lopes e Gusmão12 (1991)
denominaram esse parâmetro como Kss (citados por ANTONIAZZI, 2011, p. 20).
Este fator é determinante para o desempenho da edificação quanto aos recalques totais e diferenciais, sendo estes mais sensíveis a esta relação (IGLESIA, 2016). Quanto maior for a rigidez da estrutura em relação à do solo, maior é o valor do parâmetro e menores são os recalques diferenciais (KAWANO; SUEKANE; TRATZ, 2018), conforme pode ser verificado na FIGURA 12.
FIGURA 12 - RIGIDEZ RELATIVA SOLO-ESTRUTURA X RECALQUE DIFERENCIAL
FONTE: Lopes e Gusmão (1991, citados por ANTONIAZZI, 2011, p. 21).
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11 MEYERHOF, G. G. Some recent foundation research and its application to design. Structural Engineering. Londres, 1953.
12 LOPES, F. R.; GUSMÃO, A. D. On the influence of soil-structure interaction in the distribution of foundation loads and settlements. In: European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 10, Firenze, 1991. Proceedings. Rotterdam, A. A. Balkema, v. 2, p. 505-9, 1991.
3.6.4.2 Etapas de construção
A rigidez da superestrutura aumenta consideravelmente a cada novo pavimento construído, ou seja, o ideal seria considerar a sequência construtiva da edificação e aplicar as cargas de forma gradativa. Assim, os esforços solicitantes iriam se somar a cada etapa de construção (ANTONIAZZI, 2011) e não seriam somente aplicados instantaneamente, como sugere o dimensionamento convencional. Desta forma, a análise considerando o efeito das etapas de construção seria mais realista (IWAMOTO, 2000).
Gusmão e Gusmão Filho13 (1994) realizaram um estudo na cidade de Recife
onde monitoraram edifícios desde o momento em que as obras iniciaram até seus términos. Através das leituras feitas foi possível verificar um aumento dos recalques a medida que as forças nos pilares eram acrescidas. Além disso, observou-se o aumento da rigidez da estrutura com o andamento do processo construtivo e uma tendência de uniformização dos recalques (citados por ANTONIAZZI, 2011, p. 23), conforme demonstrado na FIGURA 13.
FIGURA 13 - INFLUÊNCIA DO PROCESSO CONSTRUTIVO NA UNIFORMIZAÇÃO DOS RECALQUES
FONTE: Gusmão e Gusmão Filho (1994, citados por ANTONIAZZI, 2011, p. 23).
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13 GUSMÃO, A. D.; GUSMÃO FILHO, J. A. Avaliação da influência da interação solo-estrutura. In: X COBRAMSEG, Foz do Iguaçu, PR, ABMS, Anais v.1, p.68-74, 1994.
3.6.4.3 Estado de tensão imposto no solo devido a construções vizinhas
A distância entre as construções influencia no mecanismo da ISE, uma vez que se percebe que os recalques aumentam consideravelmente a uma relação inversamente proporcional às distâncias. Ou seja, a interação solo-estrutura tende a ter menor efeito quando a distância entre as edificações aumenta (IGLESIA, 2016).
Além disso, de acordo com Antoniazzi (2011), as cargas que são aplicadas no solo apresentam como consequência tensões que geram o adensamento e um aumento na rigidez do mesmo (citado por SANTOS, 2014, p. 58). Devido a isso, a deformabilidade dos solos depende dos diferentes níveis de carregamento aos quais os mesmos estiveram sujeitos e as mudanças no estado de tensão do solo podem causar recalques diferenciais e acabar provocando o tombamento de edifícios (SANTOS, 2014).
A influência das construções vizinhas foi estudada por Costa Nunes14 (1956)
que definiu quatro tipos de movimentação do solo devida aos carregamentos vizinhos de acordo com a época de construção e considerando edificações parecidas (citado por REIS, 2000, p. 109). Estes estão apresentados na FIGURA 14 e são classificados como:
a) Tipo 1: prédios construídos simultaneamente, o que acarreta em uma concentração de tensões e um aumento nos recalques, devido à superposição dos efeitos, levando às edificações a tombarem uma na direção da outra;
b) Tipo 2: prédios construídos separadamente. O primeiro edifício construído causa um pré-adensamento no solo e a segunda construção acarreta em uma superposição de tensões, induzindo ao aumento nos recalques e ao tombamento do primeiro na direção do segundo prédio. Em relação ao segundo, o mesmo acabará por tombar na mesma direção, uma vez que os recalques entre os dois prédios serão menores que os recalques na extremidade oposta.
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c) Tipo 3: um novo prédio construído entre dois já existentes. A nova construção gera novos carregamentos em um solo pré-adensado e acaba por aumentar os recalques nas extremidades adjacentes aos prédios já existentes provocando o tombamento destes um na direção do outro.
d) Tipo 4: dois novos prédios vizinhos a um já existente. A primeira construção gera um pré-adensamento no solo e as novas construções, devido à superposição de tensões, acabam por gerar maiores recalques nas extremidades não vizinhas à edificação existente, provocando o tombamento destes em direções opostas.
FIGURA 14 - EFEITO DAS CONSTRUÇÕES VIZINHAS EM CADA UM DOS QUATRO TIPOS DE MOVIMENTAÇÃO
FONTE: Adaptado de Reis (2000).
3.6.4.4 Efeito tridimensional de pórtico
Gusmão (1990) analisou uma mesma estrutura considerando-a, primeiramente, como pórtico plano e depois como um pórtico tridimensional. Nesta
última análise, foi possível constatar uma diminuição nos recalques diferenciais em relação ao modelo plano, pois no modelo tridimensional há elementos de travamento transversais que aumentam a rigidez global da estrutura.
3.6.4.5 Altura da camada compressível do solo
A altura da camada compressível do solo é um parâmetro diretamente proporcional à dimensão dos recalques nas fundações, ou seja, quanto maior foi a camada compressível do solo, maior serão os recalques avaliados. Desta mesma forma, solos com camadas compressíveis muito pequenas podem apresentar influência quase nula da interação solo-estrutura, sendo até satisfatória uma análise convencional (GUSMÃO, 1990).
3.6.4.6 Número de pavimentos da edificação
O efeito da ISE é inversamente proporcional à quantidade de pavimentos de uma edificação, ou seja, vai diminuindo a medida que o número de pavimentos de uma edificação vai crescendo (IGLESIA, 2016). Sendo assim, esse efeito é muito mais significativo nos primeiros pavimentos (ANTONIAZZI, 2011), uma vez que as solicitações advindas da redistribuição de esforços gerada pela ISE são mais significantes nos andares inferiores e menores nos superiores (MOURA15, 1995 citado
por ANTONIAZZI, 2011, p. 22).
3.6.4.7 Forma em planta da edificação
A forma em planta das edificações pode influenciar ou não na uniformização dos recalques (IGLESIA, 2016). Segundo Gusmão (1990), os recalques diferenciais tendem a diminuir a medida que a relação B/L da edificação tende a um. Além disso, a forma da planta tem maior influência em edificações mais flexíveis e que possuam poucos pavimentos.
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15 MOURA, A. R. L. U. Interação solo-estrutura em edifícios. Tese, Escola de Engenharia da UFPE, Pernambuco, PE, Brasil, 1995.