PATOLOGIA RECALQUE DIFERENCIAL EM FUNDAÇÃO [ver artigo online]

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http://dx.doi.org/10.35265/2236-6717-202-9047

FORTALEZA-CE. EDIÇÃO 202. V.8. ANO 2020.

PATOLOGIA – RECALQUE DIFERENCIAL EM FUNDAÇÃO

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Ricardo Marques Rodrigues1 José Eduardo Quaresma 2

RESUMO

Como objetivo, busco exemplificar, por revisão bibliográfica, um estudo de caso sobre uma patologia de fundação, de um edifício do litoral do município de Santos – SP. Problemas de execução, utilização ou de interpretação de projetos são indicados por diversos tipos de manifestações. Essas patologias devem ser analisadas com o objetivo de identificar suas origens e causas para que se possa planejar e executar a melhor solução possível para o problema. Nesse processo, é muito difícil analisar a fundação porque ela se encontra enterrada no solo. Aspectos sobre a interação entre o solo e a estrutura, que causam movimentos diferenciais e que são responsáveis por problemas diversos nas construções, serão revisados neste trabalho. A identificação, prevenção e solução das manifestações patológicas, provenientes dos recalques diferenciais, devem ser corretamente levantadas e estudadas. Será apresentada uma análise dos procedimentos realizados em um edifício no litoral do Estado de São Paulo. Serão demonstrados problemas observados, análise do que foi constatado e quais foram os reforços empregados para a recuperação nesse caso.

Palavras-chave: recalque de fundação; patologia; interação solo-estrutura.

PATHOLOGY – DIFFERENTIAL PRESSURE IN FOUNDATION

ABSTRACT

As an objective, I seek to exemplify, by bibliographic review, a case study on a foundation pathology, of a building on the coast of the municipality of Santos - SP. Problems in the execution, use or interpretation of projects are indicated by different types of manifestations. These pathologies must be analyzed in order to identify their origins and causes so that the best possible solution to the problem can be planned and executed. In this process, it is very difficult to analyze the foundation because it is buried in the ground. Aspects about the interaction between the soil and the structure, which cause differential movements and which are responsible for different problems in the constructions, will be reviewed in this work. The identification, prevention and solution of pathological manifestations, arising from differential repressions, must be correctly raised and studied. An analysis of the procedures performed in a building on the coast of the State of São Paulo will be presented. Observed problems will be demonstrated, analysis of what was found and what were the reinforcements used for the recovery in this case.

Keywords: settlement of foundation; pathology; soil-structure interaction.

1 Graduação em engenharia civil, Uniara - Universidade de Araraquara, Araraquara, São Paulo, Brasil;

ricardo.marquesrodrigues@outlook.com

2 Orientador. Docente Curso de Engenharia Civil da Universidade de UNIARA. Araraquara-SP.

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REVISTA CIENTÍFICA SEMANA ACADÊMICA. FORTALEZA-CE. EDIÇÃO 202. V.8. ANO 2020. 2

INTRODUÇÃO

Diversos são os fatores que podem comprometer a transferência de carga da estrutura de fundação ao solo.

Erros de projeto e/ou de interpretação, erros na mão-de-obra, de dimensionamento de elementos estruturais e a ausência de investigação do solo são qualificadores de patologias.

Segundo Alonso (1991, p. 5) [1], característica em comum nas fundações é a dificuldade de inspeção, porque não é como ocorre em outros elementos estruturais de mais fácil acesso.

Recentemente, muita atenção vem sendo dada para ocorrências de patologias em construções no Brasil. Temos, pelo mundo, vários exemplos patológicos de fundação, em prédios, torres diversas, residências e em outras estruturas. Estudiosos de vários países e de várias épocas têm investigado para entender essas anomalias e suas causas.

Com a ausência do projeto correspondente à estrutura a ser investigada tem-se dificultada a solução de qualquer patologia de fundação. A origem desse problema, como possível causa da anomalia, tem sua investigação prejudicada devido ao difícil acesso aos elementos de fundação.

As causas dessas patologias, suas origens e sinais diversos que indicam má relação entre solo e estrutura favorecem a investigação para estudos diversos com o propósito de resolver diversas situações e a obtenção conhecimentos importantes para prevenções em construções ainda em planejamento e projeção.

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 1.1 Fundação com recalques

Segundo Rebello (2008, p. 57) [6], sérios danos estruturais podem ser provocados quando há recalque de fundação. Isso pode acontecer quando a relação entre fundação e solo é prejudicada pela falha de interação com uma camada rígida do solo em seu contato, em função da carga a ser demandada.

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Suas causas e sinais manifestados que comprometem a edificação caracterizam os tipos de patologias. Diversas são as edificações que estão sujeitas a um deslocamento vertical ou a recalques diferenciais, após as suas conclusões ou até durante as suas execuções, por determinado período, até que seja alcançado um equilíbrio entre seus carregamentos e o solo. Essas patologias podem ocasionar falhas e são comprovadas quando pisos ficam desalinhados, com o surgimento de trincos diversos e com algum desalinhamento da edificação (CAPUTO, 2012) [2].

Aqui serão demonstrados alguns prejuízos causados pela patologia em questão e de consequências à segurança de todos e à integridade da construção. Segundo Teixeira e Godoy (1998) [9], os danos causados por movimentação de fundação são organizados nas seguintes categorias:

Arquitetônicos: são de fácil visibilidade, a construção fica sua aparência estética prejudicada, paredes trincadas, pisos desalinhados, painéis rompidos e outros problemas ficam cada vez mais prejudiciais aos envolvidos (TEIXEIRA e GODOY, 1998, p. 261) [9]. Um reforço pode ser opção porque pode não envolver riscos à estabilidade da edificação (GOTLIEB, 1998, p. 471) [3].

Funcionais: ocorre enquanto a edificação é utilizada. Rompimento ou mau funcionamento de tubulações, comprometimento de trilhos de elevadores devido a um desalinhamento e mau funcionamento de portas e janelas denunciam a patologia. Reforços passam a ser necessários quando essas anomalias ultrapassam alguns limites, comprometendo assim a utilização da edificação em questão (GOTLIEB, 1998) [3].

Estruturais: Para que seja evitado um possível colapso, quando ocorrer em pilares, vigas ou lajes, reforços devem ser planejados para evitar instabilidade na construção (GOTLIEB, 1998) [3].

1.3 Fissuras

Conforme a norma ABNT NBR 6118 [13], sobre fissuração, o concreto tem baixa resistência à tração, fissuras nas estruturas são inevitáveis devido à instabilidade exercida nos elementos.

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Mesmo sob as ações de utilização, valores críticos de tensões de tração são atingidos. Essa norma aborda as máximas de fissuras na ordem de 0,2 mm a 0,4 mm, onde não há importância significativa na corrosão das armaduras.

Essas fissuras, com suas manifestações diversas, denunciam os possíveis tipos patológicos em estruturas de concreto, suas ocorrências têm gerado muito interesse de diversos públicos para o fato de que alguma anormalidade esteja acontecendo (SOUZA e RIPPER, 1998, p. 57) [8].

1.4 Controle das fissuras

Existem várias formas de se controlar fissuras e várias outras de se acompanhar anormalidades.

Deve-se identificar algum padrão de movimento no elemento estrutural, caracterizando assim o tipo de fissura.

1.5 Selo de gesso ou de vidro

Podemos classificar as fissuras como sendo ativa ou passiva. Para identificar o tipo dessa fissura, deve-se observar se há movimento contínuo dessa anormalidade. Um elemento de gesso ou vidro pode ser fixado sobre a fissura e, ocorrendo movimento, com este percebe-se alguma violação, tanto no vidro como no gesso.

Deve-se adotar algum formulário onde se possa anotar data, tipo da fissura e a situação da placa por prazo mínimo três meses. Esse controle deve ser efetuado mesmo quando o rompimento do selo ocorra antes desses três meses, outro selo deverá ser aplicado. Quando ocorre ruptura do selo antes dos três meses deve-se deduzir que a anomalia não se estabilizou. Observando os espaços de tempo entre os rompimentos dos selos, novos dispositivos devem ser aplicados e observados as suas rupturas. Com essas manobras e observações pode-se deduzir sobre a estabilização ou não do elemento analisado (REBELLO, 2008) [6].

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Figura 1 - Selo de gesso

Fonte: AUTOR

1.6 Fissurômetro

Com um lápis deve-se riscar, ao menos em dois sentidos, transpassando a fissura. Dados como data, a distância horizontal e/ou vertical da origem do eixo até a fissura e a distância da abertura da fissura devem ser apurados.

Com o propósito de alcançar o máximo possível de valores, o procedimento deve ser repetido, mas rotacionando no eixo da fissura (Figura 2). Alonso (1991)[1]

Figura 2 - Controle de fissura

Fonte: (ALONSO, 1991) [1]. 1.7 Classificação de fissura

Ativas se ainda estiverem se movimentando ou passivas de não houver movimento ou se as fissuras estiverem em estabilidade.

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A abordagem no tipo de fissura deve ser aplicada em função da observação dessa patologia, a participação de um especialista é fundamental devido ao nível técnico que o problema demanda para a correta solução (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008) [4]. A abertura da fissura demonstra a sua denominação conforme a tabela 1 (OLIVARI, 2003) [5].

Tabela 1 – Nome da fissura

Fonte: adaptado (OLIVARI, 2003) [5].

1.8 Padrão de fissura em fundação

Em um recalque de fundação são evidentes fissuras em elementos de alvenaria de fechamento ou em pilares e/ou vigas de concreto armado. Essas deformações podem ocorrer em função de distorções em excesso nesses elementos. Recalques em fundações provocam essas distorções, comprometendo a edificação.

m _Denominaçã o Abertura da fissura (mm) Fissura capilar Menos de 0,2 mm Fissura 0,2 mm a 0,5 mm Trinca 0,5 mm a 1,5 mm Rachadura 1,5 mm a 5,0 mm Fenda 5,0 mm a 10,0 mm Brecha Mais de 10,0 mm

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Podemos analisar essas fissuras nas figuras 3 e 4, abaixo indicadas e conforme Milititsky, Consoli e Schnaid (2008) [4]

Figura 3 – Fissura em pilar e viga de concreto por recalque de pilar central

Fonte: adaptado (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008) [4].

Figura 4 - Fissura de pilar e viga de concreto por recalque de pilar de extremidade

Fonte: adaptado (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008) [4].

1.9 Desaprumo

Quando ocorre um recalque diferencial pode haver um desalinhamento horizontal da edificação, modificando as cargas inicialmente dimensionadas nos elementos ligados à

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fundação. O surgimento de fissuras indica a anomalia com esse desaprumo que, em alguns casos, podem ser facilmente percebidos, o que sinaliza que a edificação está colapsando.

2 DESENVOLVIMENTO

Será abordado um estudo com o objetivo de exemplificar, com um caso real, os tipos de anomalias ocorridas por recalque diferencial em fundação, qual foi a abordagem no controle da movimentação estrutural e a análise da decisão adotada pelos envolvidos responsáveis no processo.

2.1 Edifício Anêmona

Nesse caso ocorreu um rompimento de estacas em um dos blocos no condomínio residencial Anêmona, localizado no litoral de Ubatuba/SP.

Com trinta centímetros de diâmetro, profundidade de vinte e cinco metros, a fundação escolhida foi do tipo cravada pré-moldada de concreto armado.

Foi elevado em dois metros o nível do terreno para sanar futuros problemas com invasão de um córrego ali existente.

3 DESCRIÇÃO DO PROBLEMA

A edificação desabou parcialmente em dois metros até sua acomodação sobre a laje térrea e o solo, desalinhando por completo em dois metros e meio.

O pavimento térreo foi destruído, mas como os outros pavimentos ficaram preservados devido a pouquíssimas fissuras ou outras anomalias cogitou-se a possibilidade de recuperação.

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Figura 5 – Deslocamento do edifício da esqueda

Fonte:(Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003)[7].

Figura 6 – Apoio do edifício sobre a superfície

Fonte:(Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003) [7].

Antes do desabamento percebeu-se movimentação de 30 centímetros no piso do estacionamento. Houve correção do nível com terra até alcançar o nível de projeto, pois parecia acomodação do solo em excesso.

Essa mesma movimentação também foi observada na edificação vizinha, porém em menor intensidade como demonstrado na figura 7.

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Com a compressão do solo houve movimentação e compressão lateral em seu entorno, e percebeu-se um solo de constituição desfavorável à fundação existente.

Figura 7 – Piso recalcado

Fonte:(Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003)[7]

Figura 8 – Tombamento de pilar e parede

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Figura 9 – Deformação do solo

Fonte: (Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003) [7].

Figura 10 – Danos no muro do entorno

Fonte:(Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003) [7].

4 DO SOLO

Quatro sondagens por SPT foram efetuadas no terreno para que se possa estudar a patologia. Três sondagens na frente e outra no fundo da área.

Constatou-se um solo composto por uma camada arenosa variando de 10 metros na frente do terreno à 2 metros no fundo. A partir desse nível foi encontrada argila mole siltosa marinha com aparência de solo de composição orgânica.

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Na profundidade de 25 metros observou-se areia siltosa, pouco argilosa, de compactação média a muito compacta, de difícil penetração pela sondagem.

Figura 11 – Geologia do terreno

Fonte: (SOUZA, 2003) [7].

5 DO COLAPSO E SUA CAUSA

Sondagens demonstraram um solo muito compressível, pouco capaz de suportar as cargas inicialmente consideradas. Ficou perceptível pisos desnivelados e deslocados em cerca de 30 centímetros, havendo assim muitos incômodos de utilização do estacionamento pelos usuários. Mais solo precisou ser adicionado e recompatado no local. Esse acréssimo e essa recompactação de solo aumentou ainda mais as cargas, assim aumentou o adensamento que o solo já tinha sofrido no processo.

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Figura 12 - Perfil do solo

Fonte: (SOUZA, 2003) [7].

A geologia da área demonstrou camada de argila siltosa marinha, excessivamente mole e de plasticidade elevada que, submetido a tensões, sofre adensamento gerando enormes tensões horizontais. Essas tensões atuam lateralmente nos fustes das estacas, causando o “Efeito Tschebotarioff”. Apesar dessas estacas pré-moldadas serem armadas, em seu dimensionamento não foi considerada a necessidade de suportar esses esforços laterais oriundos do carregamento sobre a camada de argila. Dessa forma, houve um rompimento das estacas, cuja localização se dá no fundo do terreno dessa edificação, onde houve a incidência de maior adensamento.

Figura 13 - Estaca com sobrecarca no fuste

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6 SOLUÇÃO

A estabilização e o equilíbrio da edificação se demonstra imprescindível para a sua recuperação. A decisão para a recuperação estrutural se deu após análise de sua viabilidade, cujas etapas são demonstradas a seguir.

7 ESTABILIZAÇÃO DA EDIFICAÇÃO

Com o propósito de equilibrar diferenças de pressão, houve a necessidade de recompactar o solo do entorno da edificação, favorecendo assim a estabilização estrutural e a estabilização da movimentação do solo lateralmente.

Figura 14 - Solo adicionado à divisa do terreno

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Para reduzir a possibilidade de movimentação do solo, problemas com infiltração devido à chuvas foram resolvidos. Com argamassa própria para esses problemas, foi realizada a impermeabilização em local estratégico. E, para desvio do curso da água de chuva algumas lonas foram estratégicamente aplicanas no terreno.

8 INSTRUMENTAÇÃO

Durante dez dias e duas vezes por dia foi analisada a movimentação estrutural com a utilização de um teodolito. Com mangueiras de marcação e acompanhamento de nível em todos os lados do edifício foram obtidos valores de desníveis de 0,5 cm, cuja precisão demonstrou que recalque diferencial ainda estava ativo (SOUZA, 2003) [7].

Figura 15 - Localização dos pinos

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Figura 16 - Controle de recalque

Fonte: (Maffei Engenharia apud SOUZA, 2003) [7].

Com um pêndulo posicionado no parapeito do último pavimento, constatou-se inclinação estrutural de dois metros e meio na edificação. Na Figura 17, demonstrada a seguir, essa inclinação se demonstra evidente (SOUZA, 2003) [7].

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Figura 17 – Aplicação de pêndulo

Para a comprovação da movimentação, foram posicionados e fixados abaixo da edificação, de forma estratégica, pedaços de vidros que, ao menor movimento, quebraria com a anomalia provocada por recalque diferencial. Souza (2003) [7].

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Figura 18 - Vidro para detecção de deslocamentos

Várias fissuras foram acompanhadas, com a aplicação de uma camada fina de massa corrida sobre algumas áreas delas, foi possível, em havendo a menor movimentação, detectar se essas fissuras estavam ativas ou passivas, devido a identificação sobre a ocorrência ou não de um rompimento dessa camada. Souza (2003) [7]. (Figura 19).

Figura 19 – Fissura parcialmente coberta com massa corrida

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9 DA RECUPERAÇÃO DA EDIFICAÇÃO

Com fundação de estaca raiz, provisóriamente executada, sem a utilização de água e sem movimentar o solo, a recuperação da edificação foi possível, correspondendo à conclusão do laudo técnico anteriormente apurado. Assim, foi alcançado o objetivo de estabilizar e reposicionar o edifício.

Nas sondagens prévias, foi indicada, numa profundidade de trinta e cinco metros, camada impenetrável, no entanto, o solo se demonstrou impenetrável na perfuração das estacas de re recuperação nos vinte e cinco metros de profundidade.

Figura 20 – Fundação provisória

Fonte:(Maffei Engenharia apud SOUZA,2003) [7].

Sistemas de protensão foram aplicados em várias paredes do primeiro pavimento, estratégicamente em função do maior índice das flexões a serem demandadas pelas cargas. Dessa forma, antes que a estrutura fosse reposicionada, houve um fortalecimento dessas paredes para inibir o aparecimento de novas fissuras.

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Figura 21 - Flexão sem protensão

Fonte: (SOUZA, 2003) [7].

Figura 22 – Paredes com protensão

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Por um perído de dois meses foi realizado gradualmente o içamento da edificação até os seus níveis originais. Nas extremidades da construção, quatorze macacos hidráulicos, capazes de içar até 200 toneladas cada, foram instalados. Para auxiliar no içamento, sete treliças com suas vigas metálicas e cabos de aço de alta resistência, foram estratégicamente aplicadas na edificação. Souza (2003) [7].

Figura 23 – Auxílio com treliças

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Figura 24 - Posicionamento provisório

Fonte: (SOUZA, 2003) [7].

Figura 25 - Edifício reposicionado

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Após o edifício ter sido reposicionado com sucesso e segurança, foi reconstruída uma nova fundação e novas vigas e pilares foram redimensionados.

CONCLUSÃO

O solo instável verticalmente, em função do aterro, causou as rupturas nas estacas da fundação original. A camada desse solo instável foi atravessada por estacas, cujos fustes estavam com tensões horizontais.

Um tempo considerável foi necessário para aquisição do material necessário para a recuperação da edificação.

Com sinais, ainda evidentes, de recalque diferencial e com alguns imprevistos, o cronograma de recuperação foi considerado dentro do planejado.

Em dezembro de 2002, o técnico responsável por recuperar a edificação deduziu inviável a continuação das obras com a possibilidade de colapsar a estrutura.

O controle de recalque diferencial comprovou que a solução adotada para estabilização e movimento estrutural no solo foi ineficaz. A recuperação, inicialmente realizada, não correspondeu ao cronograma planejado. Outro método, como congelamento de solo, deveria ter sido considerado.

Conclui-se imprescindível a realização de investigação geotécnica com análise das camadas de solo envolvidas, seguindo normas e acompanhada por profissional da área, analisando os parâmetros do local e atento a erro de sondagem. Investigação complementar ou sondagem adicional devem ser articuladas com o propósito de reduzir riscos de falsos resultados. Informações sobre edificações vizinhas, com o objetivo de evitar possíveis interferências, devem ser pesquisadas.

A execução da recuperação deve seguir o projeto, para que os esforços da estrutura sejam atuantes no solo dentro dos parâmetros de segurança exigidos.

Esse processo de recuperação da patologia apresentada deve ser executado após a análise das movimentações e investigações do solo. A decisão sobre qual tipo de reforço ou recuperação deva ser incorporado depende desses estudos.

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Foi estudada a necessidade de controlar e estabilizar recalques diferenciais, causados por um solo inadequado à profundidade das estacas de fundação. Erro ou ausência de estudo de solo com sondagens demonstrou ser o principal motivo para o mau dimensionamento dessa fundação. A sondagem correta permite a escolha correta do tipo de fundação, bem como o seu dimensionamento dentro das normas para que haja estabilidade da estrutura ao solo, garantindo os mínimos de segurança.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[9] TEIXEIRA, A. H.; GODOY, N. S. D. Análise, projeto e execução de fundações rasas. In:____ AUTORES, V. Fundações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. Cap. 7. [10] VELLOSO, D. A.; LOPES, D. R. Fundações. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. I, 2011.

[11] VELLOSO, D. A.; LOPES, F. D. R. Fundações: fundações profundas. Nova. ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. 2, 2010.

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[12] VELLOSO, D.; LOPES, F. D. R. Concepção de obras de fundações. In: ______ Fundações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. Cap. 6.

[13] ABNT - ASSICIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT. 2007. p. 221.