4.7 METODOLOGIA DE PROJETO DE FUNDAÇÕES POR ESTACAS INCLUINDO PROBABILIDADE DE RUÍNA

Silva (2006) apresenta uma metodologia que objetiva incluir a análise da confiabilidade consolidada, por meio do cálculo da probabilidade de ruína das fundações, na verificação de segurança dos projetos de fundações por estacas.

A metodologia propõe a determinação do índice de confiabilidade e da probabilidade de ruína para a superfície resistente inferida a partir da metodologia proposta pelos professores Nelson Aoki e José Carlos Angelo Cintra, apresentadas neste trabalho.

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A proposta parte do princípio de que, para que se possa garantir que uma fundação seja segura e confiável, dois critérios deverão ser obedecidos na metodologia deste projeto: 1 – Os fatores de segurança considerados no projeto deverão obedecer aos mínimos normativos vigentes.

2 – A probabilidade de ruína deverá ser considerada adequada para o projeto em questão, uma vez avaliada por engenheiros projetistas, executores e proprietários do empreendimento.

A metodologia proposta fora aplicada e validada com base no estudo de caso da fundação do Píer 3 do Porto de Vila do Conde localizado no estado do Pará. Concluiu-se, então, que a metodologia pode ser aplicada nas obras de fundações por estacas, especialmente, para auxiliar nas tomadas de decisões (SILVA, 2006).

A seguir, serão abordadas as premissas da citada metodologia, quanto à forma como serão determinadas as curvas de distribuição de frequências, das solicitações e das resistências, considerando as variabilidades que influenciam estas variáveis e as simplificações adotadas no seu cálculo. Silva (2006) ainda observa que para garantir que a probabilidade de ruína de projeto seja mantida após a execução da fundação, controles executivos de campo criteriosos devem ser adotados.

4.7.1 - Determinação da solicitação

A solicitação de cada elemento isolado de fundação (estaca) é variável, o que ficará bastante claro no desenvolvimento desta tese. Tal variabilidade é função especialmente da variação do carregamento proveniente da superestrutura, complexidade do modelo matemático de cálculo das solicitações nas estacas e interação solo-estrutura.

De forma simplificada, a solicitação pode ser determinada através dos seguintes procedimentos (SILVA, 2006, p. 59):

a) Consideração da solicitação de cada EIF (elemento isolado de fundação), que compõe a fundação da obra, com valor determinado máximo no projeto; b) Esta solicitação máxima deve ser calculada, considerando um modelo estrutural pertinente, sujeito às várias combinações de cargas e parâmetros previstos pelas normas;

c) Determinação dos parâmetros probabilísticos (média e desvio padrão), que caracterizam a curva de densidade de probabilidade de ocorrência das

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solicitações, através da análise estatística dos valores individuais de cada EIF do conjunto.

Russo Neto (2005) ressalta que a medição da real solicitação dos pilares nos elementos de fundação ainda é um assunto pouco investigado na engenharia. A validade desta afirmação é baseada nos escassos trabalhos encontrados na literatura. O referido autor apresenta, em seu trabalho, um estudo contemplando medidas de solicitação normal de pilares nos elementos de fundação e de recalque com base em instrumentação de uma obra real. Entre as conclusões apresentadas, Russo Neto (2005) destaca que os resultados obtidos para as solicitações normais nos pilares foram concordantes com os fornecidos pelo cálculo estrutural.

4.7.2 - Determinação da resistência

A determinação da capacidade de carga geotécnica foi assunto exaustivamente abordado no capítulo 3 da presente tese. Com base na proposta de Silva (2006), destaca-se dois momentos que abordam as fundações de um empreendimento:

- Fase de projeto: etapa em que a capacidade de carga é obtida, via de regra, com base em dados indiretos, conforme a prática da Engenharia de Fundações brasileira embasada, essencialmente, em resultados de ensaios de campo, como o SPT;

- Fase executiva: nesta, deve ser avaliado o elemento isoldado de fundação, desde a sua nega, à realização de provas de carga estática e/ou ensaios de carregamento dinâmico (provas de carga dinâmica).

Ressalta-se que, na maioria maciça dos casos de fundações, “[...] o elo mais fraco do sistema estaca-solo é o solo” (SILVA, 2006, p. 59). Tal afirmação evidencia a razão pela qual este trabalho considera, a priori, que a resistência da estaca é dada pela sua capacidade de carga.

4.7.3 - Discussões acerca da metodologia

Silva (2006) afirma que a metodologia apresenta limitações decorrentes de simplificações, modelos de cálculo ou desconsideração de efeitos, tais como:

- O efeito de grupo das estacas que, por definição da NBR 6122 (ABNT, 2019, p. 3), corresponde ao “[...] processo de interação entre as diversas estacas ou tubulões

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constituintes de uma fundação quando transmitem ao solo as cargas que lhes são aplicadas” e será desconsiderado;

- Possível redistribuição de esforços nas estruturas, sejam elas hiperestáticas ou isostáticas, como mostra Russo Neto (2005); fruto, por exemplo, de vinculações de apoio idealizadas em projeto, porém, não correspondidas executivamente;

- Caracterização da resistência do sistema solo-estaca, definida, via de regra, como já dito, pela capacidade de carga geotécnica prevista essencialmente na fase de projeto por métodos semiempíricos fundamentados em dados de investigação geotécnica do tipo SPT, conforme a prática brasileira;

- “A degradação da superestrutura e da fundação ao longo do tempo. A probabilidade de ruína aceitável das estruturas cresce com o estado de deterioração das estruturas ao longo do tempo” (SILVA, 2006, p. 66). A normalização européia expressa pelo Eurocódigo 0 (2009), há anos, recomenda a redução do valor do índice de confiabilidade nas análises de estado limite último quando se atinge um período referente a 50 anos;

- Os riscos improváveis de serem obtidos, tais como desastres naturais, humanos e mistos; Conforme destacado por Silva (2006), a probabilidade de ruína cresce com o estado de deterioração das estruturas ao longo tempo e a durabilidade é um item essencial implícito nos projetos de engenharia, item este totalmente influenciado pela qualidade das obras. A qualidade executiva das fundações influencia de maneira clara no sucesso de uma obra, porém sua medição é dificilmente quantificada.

Neste trabalho não será contemplado o mérito da discussão da qualidade das fundações, partindo-se, então, do pressuposto de que todos os serviços relacionados à fundação foram executados com profissionalismo e responsabilidade. A probabilidade de ruína avaliada levará em consideração somente os aspectos técnicos de projeto: capacidade de carga geotécnica (resistência) e solicitação nos elementos isolados de fundação em estaca. Apesar das simplificações da metodologia apresentada baseada na estimativa da probabilidade de ruína, entende-se que esta é uma alternativa para se prever o comportamento de uma fundação ainda na fase de projeto (SILVA, 2006).

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de provas de carga após a conclusão do estaqueamento, independente do número delas, aumente a segurança e confiabilidade da fundação, pois as provas de carga apenas constatam ou verificam os valores da resistência in situ. A segurança e confiabilidade só podem ser impostas se: a) durante a execução, for possível quantificar a resistência a cada profundidade e, sempre que necessário, aumentar a profundidade de apoio do elemento estrutural de fundação; b) após a execução da fundação outras medidas possam ser adotadas: reforço, alteração da superestrutura para redução da solicitação, etc.