SANTOS_Monitoramento de recalques em fundações no município de Sinop - MT

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JEFERSON DA SILVA DOS SANTOS

MONITORAMENTO DE RECALQUES EM FUNDAÇÕES NO

MUNICÍPIO DE SINOP - MT

SINOP - MT

2017/2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

JEFERSON DA SILVA DOS SANTOS

MONITORAMENTO DE RECALQUES EM FUNDAÇÕES NO

MUNICÍPIO DE SINOP - MT

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Câmpus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof. Orientador: Me. Julio César Beltrame Benatti.

SINOP - MT

2017/2

LISTA DE TABELAS

LISTA DE EQUAÇÕES

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Tipos de Fundações ... 12

Figura 2 - Sistema de medição de recalques com nível de mangueira ... 15

Figura 3 - Manômetro de Bourdon ... 16

Figura 4 - Referência de nível profundo...17

Figura 5 - Uma das primeira versões de nível de Terzaghi idealizadas ... 18

Figura 6 - Detalhe de pino de leitura de recalque ... 19

Figura 7 - Efeito da ISE nos recalques e reações de apoio ... 20

Figura 8 - Analogia da viga parede... ... 20

Figura 9 - Efeito da evolução da construção ... 23

Figura 10 - Detalhamento do nível de referência ... 25

Figura 11 - Nível de referência executado ... 25

Figura 12 - Detalhe das ranhuras do parafuso ... 26

Figura 13 - Aplicação como ponto de referência ... 26

Figura 14 - Pino para monitoramento de recalque ... 27

Figura 15 - Aplicação dos pinos de recalque ... 27

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas RN – Referência de Nível

NSPT – Número de golpes do SPT SPT – “Standard Penetration Test” PVC – Policloreto de Polivinila

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Monitoramento de recalque em fundações no município de Sinop –

MT.

2. Tema: Engenharia Civil (30100003).

3. Delimitação do Tema: Geotécnica (30103002). 4. Proponente (s): Jeferson da Silva dos Santos. 5. Orientador (a): Me. Julio César Beltrame Benatti.

7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso –

UNEMAT, câmpus de Sinop - MT.

8. Público Alvo: Profissionais da área, Alunos de Engenharia Civil e áreas afins.

9. Localização: Avenida dos Ingás, no 3001, Jardim Imperial, Sinop – MT,

78550-000.

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA... 10 4 OBJETIVOS ... 11 4.1 OBJETIVO GERAL ... 11 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 11 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 12 5.1 FUNDAÇÃO ... 12 5.1.1 Fundações Rasas ... 12 5.1.2 Fundações Profundas ... 13 5.2 RECALQUE EM FUNDAÇÕES ... 13

5.2.1 Método da medição de recalques através de nível d’água ... 14

5.2.1.1 Medidor de nível d’água Terzaghi ... 17

5.2.2 Método da medição de recalques através de níveis óticos ... 18

5.3 INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA ... 19

5.3.1 Parâmetros para análise dos efeitos da interação solo-estrutura 21 6 METODOLOGIA ... 24

6.1 IMPLANTAÇÃO DAS REFERÊNCIAS DE NÍVEL (RN) ... 24

6.2 IMPLANTAÇÃO DOS PINOS METÁLICOS ... 25

6.3 MONITORAMENTO ... 27

6.4 MODELAGEM DA ESTRUTURA ... 28

6.4.1 Modelos tridimensionais para análise estrutural... 28

6.4.2 Carregamentos ... 29

7 CRONOGRAMA ... 30

1 INTRODUÇÃO

O município de Sinop - MT tem se destacado no cenário econômico nacional. Segundo Branco e Segala (2017), a cidade está entre as 100 melhores do Brasil para investir em negócios. Com isso, a construção civil acaba se tornando um dos pilares econômicos do município em constante crescimento, gerando a necessidade de novas tecnologias e conhecimentos na área. A engenharia de fundações tem também suas necessidades de evolução, assim, procede-se o estudo de novos materiais juntamente com seu desenvolvimento e o aprimoramento de técnicas.

O solo da região de Sinop - MT é caracterizado como de baixa capacidade de suporte, com valores de NSPT inferiores a 5, até aproximadamente 30m de profundidade (SOARES E WEBER, 2013; SOUZA, 2013). Essa baixa capacidade de suporte, aliada à alta compressibilidade do material, faz com que sejam recorrentes as patologias em construções no município.

Um dos principais causadores de patologias em edificações, ou até mesmo o que leva em alguns casos o colapso total da mesma, é o recalque. Em todas as edificações tem se presente, mas dependendo do nível não provoca problemas graves. Em todo caso, o recalque deve ser controlado, desde seu reconhecimento até a sua estabilização, para que se minimizem casos graves de instabilidades da estrutura.

O pretexto para se estudar a interação solo-estrutura é o caso de que um solo sob um determinado carregamento de uma estrutura disposta sobre ele pode sofrer deformações e provocar recalques nos elementos de fundações das estruturas. Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010), recalque é o movimento descendente de um elemento estrutural e convencionou-se representar o recalque com o sinal positivo.

O deslocamento vertical de estruturas tem seu controle envolvendo diferentes técnicas e métodos de medição. A princípio se avalia o tipo de construção para logo após se definir qual técnica de monitoramento de recalque deve ser utilizada. Após isso, se determina a precisão necessária do monitoramento, sendo contínua, por horas, semanas ou meses, dependendo do tipo de carga, se é estática ou dinâmica, de condicionantes como o solo do local, estrutura utilizada, alterações no entorno, tamanho da estrutura, utilização, acidentes e muitos outros (CORRÊA, 2012).

Além do controle de desempenho das fundações, o monitoramento de recalques pode vir a reforçar as teorias relacionadas às interações solo-estrutura, de

tal maneira a ajudar o desenvolvimento de algumas teorias e tornar práticas às análises do mecanismo de interação solo-estrutura nas atividades rotineiras dos escritórios de projetos de estruturas (ARAGÃO, 2011).

Outrossim, o acréscimo de estudos na região a respeito do comportamento do solo ajuda a esclarecer fenômenos patológicos ocorridos em obras já concluídas, visto que a interferência do comportamento do solo não se restringe apenas aos pontos de aplicação das cargas das fundações.

Com o avançar dos anos, os equipamentos de medições vêm se tornando cada vez mais sofisticados e, com isso, ganhado mais precisão e facilidade no manuseio, facilitando as medições em grandes obras, usando softwares que geram resultados mais rápidos e diminuindo erros, tanto de quem opera quanto dos equipamentos.

Desta forma, esta pesquisa tem como objetivo monitorar os recalques nas fundações de diferentes obras no município de Sinop - MT, a fim de verificar seu comportamento, possibilitando a obtenção de parâmetros de dimensionamento de fundações na região.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

No município de Sinop - MT já foram realizadas diversas investigações geotécnicas, sendo uma delas a sondagem a percussão. A partir destes ensaios, verificou-se que o solo do município é considerado de pouca resistência. Souza (2013) relata que o solo tem baixa capacidade de suporte, com tensão admissível da ordem de 50 kN/m² e NSPT nas profundidades superficiais da ordem de 3. Segundo Teixeira e Godoy (1998), para solos com essas características de resistência, não se recomenda o uso de fundações rasas, porém mesmo com esses dados das investigações realizadas, é rotineiro no município a utilização desse tipo de fundação. Com a utilização desse tipo de fundação em larga escala, é frequentemente observado nos canteiros de obras e em projetos estruturais de obras do munícipio a execução de sapatas com grandes dimensões com decorrentes concentrações de tensões e diferenciais causando patologias nas edificações, como as trincas.

O uso de fundações profundas na região ultimamente teve um grande crescimento, surgindo assim a necessidade de estudos mais aprofundados para a obtenção de parâmetros de compressibilidade do solo em fundações profundas, que possibilitam um melhor dimensionamento desse tipo de fundação.

Segundo França (2011), a pouca disponibilidade de estudos geotécnicos em uma região onde a construção civil tem seu crescimento progressivo impõe os projetistas a utilizar dados bibliográficos, que em sua maioria são inválidos para a região da edificação, levando a cálculos inadequados.

3 JUSTIFICATIVA

Na construção civil planejar não é apenas projetar uma estrutura, mas sim pensar a obra como um todo, assim como os meios mais econômicos e confiáveis para atingir os objetivos pretendidos: funcionalidade, estabilidade, durabilidade e segurança ao longo de sua vida útil (CORRÊA, 2012).Após o período construtivo de uma edificação, se faz necessário o constante acompanhamento de sua parte estrutural para o reconhecimento de suas tendências de movimentação e também de patologias para a sua manutenção antecipada. Isso se dá com a utilização de equipamentos e tecnologias capazes de constatar tais dados e com pequenos custos. As edificações precisam ser monitoradas quanto ao recalque continuamente, desde o começo da obra. Sendo esses dados coletados qualitativos da construção, a importância está vinculada diretamente com a segurança e desempenho da interação dos elementos superestrutura, fundação e solo. Desta forma, com o monitoramento do recalque, será verificado o comportamento da estrutura durante a construção e após o término.

Os danos em construções que estão relacionados à movimentação da fundação estão diretamente relacionados com recalques que excederam os valores limites recomendados para recalques totais e recalques diferenciais específicos. Estes danos incluem fissuras, trincas e rachaduras, que podem gerar patologias arquitetônicas, funcionais ou mesmo estruturais.

Segundo Danziger et al (2000), a atividade brasileira de fundações consiste em realizar o controle de recalque apenas em situações em que são observados problemas na construção. Entretanto, os autores enfatizam a importância da medida dos recalques desde o início da construção, como um controle de qualidade das fundações.

Observa-se que a prática de monitoramento de recalque, apesar de pouca utilização, é de extrema importância e se faz necessária sua aplicação para o aprimoramento da experiência local a respeito do comportamento do solo sobre diferentes situações de carregamento e fundações.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Monitoramento do recalque de fundações profundas em edificações no município de Sinop – MT, para a obtenção de parâmetros de compressibilidade do solo.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Levantamento topográfico de nivelamento geométrico para o acompanhamento de recalques em edificações no município de Sinop - MT;

 Obtenção da curva carga x recalque para as edificações monitoradas;  Obtenção de parâmetros de dimensionamento de fundações profundas.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 FUNDAÇÃO

Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010), fundação é um conjunto composto pelo terreno e pelo elemento estrutural, destinados a transmitir as cargas da estrutura ao terreno pela base, fuste, ou combinações das duas. Pode-se classificar fundações em: superficiais (rasas ou diretas) compostas pelos blocos de fundação, sapatas, radier, sapata associada, sapata corrida; e profundas, como estacas e tubulão.

Fundações diretas são aquelas que transferem as cargas para camadas de solo capazes de suportá-las (NBR 6122, 2010), sem deformar-se exageradamente. Conforme Brito (1987), esta transmissão é feita através da base do elemento estrutural da fundação, considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas. As fundações diretas podem ser divididas em rasas e profundas, conforme se verifica na Figura 1.

Figura 1 - Tipos de Fundações Fonte: O autor.

5.1.1 Fundações Rasas

A fundação rasa se caracteriza quando a camada de suporte está próxima à superfície do solo com uma profundidade de no máximo 2,5 m, ou como Brito (1987) cita, quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação.

NBR 6122 (ABNT, 2010) define fundação superficial (rasa ou direta) como elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.

5.1.2 Fundações Profundas

Conforme a NBR 6122 (ABNT, 2010), fundação profunda é um elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3,0 m. Incluem-se nesse tipo de fundação as estacas e os tubulões.

Ainda segundo NBR 6122 (ABNT, 2010), os tubulões são definidos como elementos de fundação profunda, que transmitem os esforços pelo contato direto da sua base com o solo.

Estaca é um elemento de fundação executado totalmente por equipamentos, sem que haja descida de pessoas em suas fases de construção. Os materiais que podem ser empregados são madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco ou misto (NBR 6122, 2010).

5.2 RECALQUE EM FUNDAÇÕES

Se define pela NBR 6122 (ABNT, 2010) que recalque é o movimento vertical descendente de um elemento estrutural. Quando o movimento for ascendente, denomina-se levantamento. Conceitua-se representar o recalque com o sinal positivo. Recalque diferencial específico é a razão entre as diferenças dos recalques de dois apoios e a distância entre eles. Nas obras em que as cargas mais importantes são verticais, a medição dos recalques constitui o recurso fundamental para a observação do comportamento da obra (NBR 6122, 2010).

Para o monitoramento de recalque se deve optar por um sistema compatível com a área da estrutura que se esteja controlando e com os resultados que se espera alcançar. Os equipamentos devem ser instalados de forma apropriada e serem usados adequadamente para a análise desejada. Caso não se tomem estes cuidados, pode-se obter resultados pouco confiáveis, sendo estes confusos e em muitos casos não aptos a serem empregados na análise da estrutura.

De acordo com Sêco e Pinto (2006), deve-se estabelecer um plano de instrumentação e observação adequado às características particulares da estrutura, considerando-se o seu porte para as medições das deformações, a sua finalidade e utilização, que deverá abranger:

 As grandezas a observar;

 As características dos equipamentos;  Os cuidados na instalação;

 A aquisição de dados;

 O tratamento de informação;  Os limites da atenção e de alerta;  As inspeções visuais.

A classificação dos métodos de monitoramento das deformações em estruturas é, de forma geral, apresentada em dois grandes grupos: os métodos geodésicos e os métodos geotécnicos.

Os métodos geotécnicos e geodésicos podem ser usados para estudar recalques. Os métodos geotécnicos são utilizados primeiramente para detectar movimentos relativos. Entre os equipamentos empregados podem-se destacar os pêndulos, extensômetros, etc. Os métodos geodésicos são primeiramente utilizados para detectar movimentos absolutos (KAHMEN e FAIG, 1988).

Os métodos normalmente utilizados para o acompanhamento de deformação em estruturas são: os níveis óticos de precisão e os medidores de nível d’água baseado no princípio dos vasos comunicantes desenvolvido por Terzaghi (SAVARIS, 2008).

5.2.1 Método da medição de recalques através de nível d’água

Neste método de medição é admitido o princípio dos vasos comunicantes, que afirma que quando uma tubulação com vários ramos, que se comunicam entre si, for preenchida por água, o nível d’água nos diferentes ramos será o mesmo, quando comparado com uma linha horizontal imaginária de referência. Deve-se, porém, manter as mesmas condições atmosféricas e de temperatura. Desta forma pode-se desde já observar as dificuldades que tornaram esta forma de medição pouco adotada para uso em campo.

Quando utilizada para cálculo de recalque, uma tubulação é ligada ao pilar e à referência de nível e preenchida com água. Um sistema de medição é instalado para medir a diferença de nível do líquido junto aos pilares e junto a referência (Figura 2).

Os pinos instalados na estrutura, neste caso, são, no início, nivelados com o marco de referência. As leituras podem ser executadas de duas formas: através de escalas graduadas que podem ser instaladas junto de cada pino fixo na estrutura, ou através da instalação de manômetros (Figura 3) que podem ser acoplados à mangueira, medindo desta forma a pressão da coluna d’água no sistema (SAVARIS, 2008).

Figura 2 - Sistema de medição de recalques com nível de mangueira Fonte: (SAVARIS, 2008).

Figura 3 - Manômetro de Bourdon Fonte: Sapiensman.1

A referência de nível indeslocável costuma ser instalada de forma que não sofra a influência da própria obra, principalmente da movimentação do canteiro, ou outros fatores externos. Normalmente é utilizada uma referência de nível indeslocável, do tipo “bench mark”. Esta referência é constituída de um tubo com uma polegada de diâmetro, instalado em um furo de sondagem à percussão, e protegido por outro tubo externo, com duas polegadas de diâmetro. Para evitar a influência do tubo externo sobre o interno injeta-se graxa grafitada e anticorrosiva entre os mesmos, como mostrado na Figura 4. A medição dos recalques é feita utilizando nível ótico de precisão e uma mira com escala graduada que é posicionada sobre os pinos.

A precisão da medição através de escalas graduadas, presas junto aos pinos, pode ser comprometida devido à formação de meniscos na superfície do líquido, que são a curvatura formada pelo líquido quando este é contido em um tubo. Pode-se utilizar corante na água para evitar o erro na leitura do menisco.

1 _{Disponível em: http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica34.htm. Acesso em novembro.}

Figura 4 - Referência de nível profundo Fonte: (ALONSO, 1991).

Na medição a partir de manômetros pode-se converter a pressão em comprimento, de acordo com a lei de Stevin, que afirma que dividindo a pressão obtida pela densidade do líquido contido no tubo, a diferença de pressão equivale à diferença de cota entre os ramos.

Os dados do equipamento do nivel d´água além de serem de fácil coleta, tem seu custo baixo e sua instação não prejudica a evolução do canteiro de obra, não sendo necessário paralização das atividades. Entretanto, deve-se tomar alguns cuidados quanto ao seu uso. O vazamento do líquido ou até mesmo o congelamento devem ser previstos e evitados.

5.2.1.1 Medidor de nível d’água Terzaghi

Os níveis de mangueira estão entre os diversos tipos de medidores de níveis d´água, denominado também de Medidor de Nível d´água Terzaghi, das quais as versões mais recentes são utilizadas para acompanhamento de recalques diferenciais em edificações, onde as condições operacionais podem ser bem controladas.

Conforme Savaris (2008), o nível Terzaghi consiste em duas buretas, normalmente de 10 mm de diâmetro interno, conectadas em suas extremidades por um tubo preenchido com água. As buretas são montadas sobre um par de pinos e as

hastes dos micrômetros são abertas até tocarem a superfície da água simultaneamente. A distância vertical entre os pinos é dada pela diferença das leituras de cada micrômetro. Para a determinação do deslocamento total utiliza-se o marco de referência para fixação de um dos extremos da mangueira. O fato do nível ser removível dos pontos de apoio garante a versatilidade de um único equipamento ser capaz de medir uma grande quantidade de pontos. Os primeiros níveis eram capazes de medir diferença de altura entre dois pinos com uma precisão de 0,12 mm. Na Figura 5, observa-se uma das primeiras versões de nível Terzaghi idealizadas.

Figura 5 - Uma das primeira versões de nível de Terzaghi idealizadas Fonte: (USACE6, 1987, apud SAVARIS, 2008).2

O fato da medição depender diretamente da habilidade do operador pode ocasionar uma perda de precisão, pois o equipamento necessita manter um alinhamento entre o olho e o nível d’água, e o fato do micrômetro necessitar tocar a água também é uma desvantagem do método.

5.2.2 Método da medição de recalques através de níveis óticos

O sistema mais usual para medição dos recalques em edificações é o nivelamento através de nível ótico, que utiliza pontos de referência fixados nos pilares em forma de pinos metálicos (Figura 6) e verifica seu nível em relação a uma referência indeslocável fixada no canteiro de obras. Os equipamentos mais modernos permitem

2 _{USACE – United States Army Corps of Engineers (1987). Engineering and Design – Instrumentation} for Concrete Structures. Washington, DC – 20314-1000, Department of the Army.

o uso da técnica de posicionamento global para medidas de recalque pelo seu fácil manuseio e capacidade de coleta de dados a distâncias, no entanto, em edifícios, os equipamentos utilizados nesta técnica podem apresentar dificuldades de leitura devido as barreiras geradas pelas lajes e paredes, ocasionando erros de medição. Para se evitar esse erro o ideal é a coleta de dados por pinos fixados em pilares externos da edificação. A medição dos recalques é feita utilizando-se nível ótico de precisão e uma mira com escala graduada, que é posicionada sobre os pinos.

Figura 6 - Detalhe de pino de leitura de recalque Fonte: (ALONSO, 1991).

5.3 INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA

O comportamento dos recalques de edificações em estudo pode ser utilizado como uma ferramenta para análise da interação solo-estrutura. O desempenho de uma edificação qualquer pode ser avaliado através de dois modelos de análise: no primeiro modelo (Figura 7 (a)), as fundações são dimensionadas e os recalques estimados considerando somente o carregamento proveniente da estrutura e no segundo modelo (Figura 7 (b)), a rigidez da estrutura é considerada na estimativa dos recalques. Verifica-se que ao se utilizar o segundo modelo, a deformada de recalques se torna mais suave devido à influência da interação entre o solo e a estrutura, com os apoios centrais tendendo a recalcar menos que o previsto e os apoios das extremidades recalcando mais.

A restrição dos recalques causado pela rigidez da estrutura altera os recalques máximo e mínimo, e, consequentemente os recalques diferenciais. Contudo, os recalques totais médios estimados não se alteram significativamente. Desta forma as distorções angulares causadas pelos recalques diferenciais são minimizadas,

viabilizando fundações que não seriam possíveis pelos estudos convencionais (GUSMÃO e CALADO JR., 2002).

Figura 7 - Efeito da ISE nos recalques e reações de apoio Fonte: (GUSMÃO, 1994 apud SAVARIS, 2008).

A redistribuição igualitária dos esforços nos elementos da estrutura é uma consequência da padronização dos recalques. Segundo GOSHY (1978), isto ocorre com maior intensidade nos pavimentos inferiores dos edifícios, onde a estrutura aporticada aberta com painéis se comporta como planos verticais, semelhantemente a uma viga parede. Com isso, as partes mais baixas da estrutura sofrem preferencialmente deformações de flexão, como mostrado na Figura 8.

Figura 8 – Analogia da viga parede Fonte: (GOSHY, 1978 apud SAVARIS, 2008).

De acordo com GUSMÃO e CALADO JR. (2002), a variação dos momentos fletores, torçores e esforços cortantes são desprezíveis, em comparação com os esforços axiais. A redistribuição de carga nos pilares gera a transferência da carga dos apoios que tendem a recalcar mais para os que tendem a recalcar menos. Estes acréscimos de carga são significativos, podendo atingir variações de até 30% da carga prevista no modelo rígido (GUSMÃO e CALADO JR., 2002; GONÇALVES, 2004).

A determinação das cargas atuantes nos pilares de edifícios tem sido realizada de duas maneiras: a partir da medição da deformação dos pilares, empregando conceitos definidos na resistência dos materiais para determinação das cargas, ou através da estimativa ou medição dos recalques, utilizando programas computacionais para análise de estruturas, nos quais os recalques medidos são aplicados como deslocamentos prescritos nos apoios (SAVARIS, 2008).

Gusmão e Calado JR. (2002) desenvolveram um caminho para a estimativa de cargas nos pilares através de consultas junto aos principais escritórios de projeto estrutural da Cidade do Recife-PE, conforme se verifica na Tabela 1. Nesta tabela são apresentadas as parcelas de contribuição de cada elemento da construção na carga total da edificação. As cargas devem ser estimadas proporcionalmente ao número de pavimentos completados, cujos quantitativos são levantados através de medições. Contudo, estas cargas não consideram o efeito da redistribuição de cargas devido aos recalques.

Tabela 1 - Estimativa de carga na estrutura

Fonte: (GUSMÃO e CALADO JR., 2002)

Juntamente com os estudos de monitoramento de recalques em edificações, autores definiram parâmetros para que se possa avaliar tanto o comportamento conjunto da estrutura com as fundações como também os efeitos da interação solo-estrutura.

GUSMÃO (1994), com o objetivo de analisar alguns efeitos da interação solo-estrutura em edificações, definiu três parâmetros para analisar os efeitos da redistribuição de carga nos pilares e a tendência à uniformização dos recalques.

O primeiro parâmetro é o fator de recalque absoluto (AR) (Equação 1), definido pela relação entre o recalque absoluto do (𝑤𝑖) de um apoio e o recalque total médio

de todos os apoios (𝑤𝑚).

𝐴𝑅 =

Equação 1

Acatando o parâmetro AR para analisar os efeitos da interação solo-estrutura, tem-se dois tipos de comparações a serem realizadas, sendo eles AR>1, que indica alívios para os pilares que possuem recalques medidos maiores que a média, e AR<1, que demostra um acréscimo de carga nos pilares.

Outro parâmetro é o fator de recalque diferencial (DR) (Equação 2), definido pela divisão da diferença entre o recalque absoluto (𝑤_𝑖) do apoio 𝑖 e o valor absoluto médio de todos os apoios (𝑤𝑚), pelo recalque absoluto médio de todos os apoios (𝑤𝑚).

𝐷𝑅 =

Equação 2

O fator DR demonstra o desvio percentual do recalque do pilar 𝑖 em relação à média dos recalques de todos os apoios. Deve-se considerar que, para as situações em que DR>1, ocorre um alívio de carga no apoio enquanto que, para DR<1, há uma sobrecarga no apoio.

O terceiro parâmetro, denominado coeficiente de variação dos recalques (CV) (Equação 3), é descrito como a relação entre o desvio padrão dos recalques (

𝜎𝑛

𝑤

𝐶𝑉 =

Equação 3

À medida que a carga nos pilares cresce, também cresce o valor do recalque absoluto médio. No entanto, em decorrência do aumento da rigidez da estrutura, verifica-se uma tendência à uniformização dos recalques com consequente diminuição dos valores do coeficiente CV. Conforme GUSMÃO (2006), o aumento do número de pavimentos da edificação promove um aumento da rigidez da estrutura à flexão e diminui a dispersão dos recalques, contudo, esta tendência à uniformização dos recalques não cresce de maneira linear com o número de pavimentos.

A utilização do coeficiente de variação de recalques (CV), definido pela relação entre o desvio padrão e a média dos recalques, permite avaliar o efeito de tendência à uniformização dos recalques, ocasionado pelo aumento da rigidez do edifício. Na Figura 9 observa-se que, com o aumento do número de pavimentos, os recalques diferenciais diminuem, enquanto a média dos recalques aumenta, ocasionando a diminuição do coeficiente CV.

Figura 9 - Efeito da evolução da construção Fonte: (GUSMÃO e GUSMÃO FILHO, 1994).

6 METODOLOGIA

O método utilizado para a verificação e acompanhamento dos recalques será o levantamento topográfico de nivelamento geométrico, também referido como medição através de níveis óticos, conforme a NBR 13133:1994. Trata-se de um método direto de determinação de desnível onde é realizada a medida da diferença de nível entre pontos do terreno por intermédio de leituras correspondentes a visadas horizontais, obtidas com um nível, em miras colocadas verticalmente nos referidos pontos.

6.1 IMPLANTAÇÃO DAS REFERÊNCIAS DE NÍVEL (RN)

A referência de nível (RN), conhecida como benchmark, é o ponto de referência topográfico da medição de recalque, auxiliando como ponto isento de qualquer forma de recalque, podendo-se admitir que o mesmo esteja indeslocável. Deve ser implantado em um local com influência mínima do canteiro de obra, com pouca movimentação. Também deve ser levado em consideração para a implantação um local que permita o estacionamento do nível ótico para a visada de todos os pontos desejados no monitoramento.

A RN é composta por uma barra de aço com bitola de 16mm e comprimento de 12m, que deve ser cravada no solo. Uma caixa de alvenaria é construída ao seu redor par evitar a movimentação dessa barra, conforme a Figura 10.

De início se deve realizar o furo no solo onde se coloca os dois tubos de PVC de diâmetro 40mm e comprimento 5m um fixado ao outro pelas extremidades, em seguida se aproveita a terra da perfuração para envolver o tudo, prezando sempre para sua verticalidade. Dentro do tubo será instalada a barra de aço, cravada por 2m no solo, abaixo dos dois tubos. A barra de aço com 10m, desligada das laterais dos tubos de PVC (Figura 11), ficará imune a qualquer movimentação do solo ao redor causada principalmente por tráfego de caminhões pesados.

Figura 10 - Detalhamento do nível de referência Fonte: (BORGES et al, 2011).

Figura 11 - Nível de referência executado Fonte: (BORGES et al, 2011).

6.2 IMPLANTAÇÃO DOS PINOS METÁLICOS

Para realizar o acompanhamento do recalque nas edificações será necessário definir pontos de referência, os mesmos serão organizados na forma de pinos engatados nos pilares da estrutura para que não ocorra sua remoção com facilidade, tomando o devido cuidado para não prejudicar a estrutura da construção. Os pinos poderão ser fixados com materiais a serem definidos conforme a estrutura da

edificação, variando de argamassa de assentamento até adesivo epóxi de alta aderência.

Os pinos a serem utilizados não tem obrigação de seguir o modelo disponível para aquisição, pode-se utilizar parafusos (Figuras 12 e 13) assentados.

Figura 12 - Detalhe das ranhuras do parafuso Fonte: (BORGES et al, 2011).

Figura 13 - Aplicação como ponto de referência Fonte: (BORGES et al, 2011).

Os pinos de recalques (Figura 14) são os mais usuais para esse tipo de monitoramento, devem ser engastados na base dos pilares das fundações que se quer realizar a coleta dos dados. É de suma importância que os pinos fixados não

sofram qualquer movimentação e que seu deslocamento seja unicamente promovido pelo recalque da fundação.

Figura 14 - Pino para monitoramento de recalque Fonte: (MOTA,2009).

Como demonstrado na Figura 14, o pino de recalque é dividido em duas partes, a parte esquerda representa o pino macho que deve ser fixado no pilar, já a segunda parte representa o pino fêmea removível. Esta característica do pino fêmea tem o intuito de proteje-lo, já que o mesmo é utilizado como base de apoio para a mira durante as medições de recalque sendo colocado apenas nesse período. A Figura 15 elucida a utilização do pino de recalque descrito.

Figura 15 - Aplicação dos pinos de recalque Fonte: (ARAGÃO, 2011).

6.3 MONITORAMENTO

O monitoramento consiste na leitura dos comprimentos 𝐿_𝑎 e 𝐿_𝑏 e em seguida, a partir da diferença entre as leituras, obtêm-se a diferença de nível ∆𝐿 entre o pino de recalque e a referência de nível (RN). Este procedimento de nivelamento geométrico é representado na Figura 16.

Figura 16 - Nivelamento geométrico Fonte: (ARAGÃO, 2011).

O monitoramento de recalque se da pelo acompanhamento períodico do aumento do desnível entre a referência de nível (RN) e o pino de recalque. Por fim, a cota de um ponto genérico (P) em monitoramento é obtida utilizando-se as equações 4 e 5.

∆𝐿 = 𝐿

𝐿

𝐶𝑜𝑡𝑎 (𝑃) = 𝐶𝑜𝑡𝑎 (𝑅𝑁) − ∆𝐿

Após esse procedimento, é possivel registrar o deslocamento em função de outro parâmetro controlável, neste caso, o acréscimo de carga sobre cada fundação que será estimado em função do cronograma da obra.

6.4 MODELAGEM DA ESTRUTURA

A estrutura das Edificações em estudo serão discretizadas em elementos finitos permitindo a realização de uma análise numérica estática e linear, empregando um programa computacional de análise estrutural.

A análise da estrutura levará em consideração o processo evolutivo da edificação através do desenvolvimento de modelos tridimensionais, correspondentes à concretagem de cada uma das lajes do edifício. Serão consideradas somente as etapas de construção em que foram monitorados os recalques dos pilares. As medições de recalques serão realizadas em pontos localizados na extremidade inferior de pilares do pavimento térreo.

6.4.2 Carregamentos

Através do acompanhamento do cronograma da obra serão elaboradas tabelas contendo as datas de execução das alvenarias em cada pavimento, sendo então lançados os carregamentos devido às alvenarias nos modelos referentes às respectivas etapas do processo construtivo, levando-se em consideração as paredes com sua espessura, tipo de material de vedação entre outros materiais para a estimativa de carga.

O peso próprio da estrutura é automaticamente calculado pelo programa computacional a partir das dimensões dos elementos e das propriedades físicas dos materiais. As especificações dos materiais utilizados na edificação serão obtidas nos projetos arquitetônico e estrutural, eventualmente para os materiais com propriedades não especificadas serão adotadas as recomendações das normas brasileiras NBR 6118 (ABNT, 2014) e NBR 6120 (ABNT, 2017).

7 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV Revisão Bibliográfica

complementar

Definição das obras monitoradas

Implantação das Referência de Nível - RN

Instalação dos Pinos Metálicos Monitoramento dos Recalques Modelagem computacional das estruturas Elaboração das curvas carga-recalque Obtenção dos parâmetros de dimensionamento das fundações Coleta de dados complementares Redação da monografia 2019 2018

Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13133: Execução de levantamento topográfico. Rio de Janeiro-RJ: ABNT, 1994.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de janeiro: ABNT, 2014.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: Cargas para cálculo de estruturas de edificações. Rio de janeiro: ABNT, 2017.

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro-RJ: ABNT, 1996.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de janeiro: ABNT, 2010.

ALONSO, U. R. (1991). Previsão e controle de fundações. Editora Edgard Blucher Ltda. São Paulo, 142p.

ARAGÃO, Leandro Moura. Plano de monitoramento de recalque de fundações do bloco ateliê do curso de arquitetura e urbanismo da universidade federal do ceará. 2011. 55 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Estrutural e Construção Civil, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza - CE, 2011.

BORGES, Livian Umbelina Naves; BUENO, Nancy Morais; SANTOS, Paulo Ricardo Almeida dos. Monitoramento de recalque em edificação utilizando nível ótico. 2011. 108 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás, Goiânia - Go, 2011.

BRANCO, Leo; SEGALA, Mariana. As 100 melhores cidades do Brasil para investir em negócios. 2017. Disponível em: <https://exame.abril.com.br/revista-exame/o-futuro-esta-tracado/#>. Acesso em: 05 out. 2017.

BRITO, José Luis Wey de. Fundações do edifício. São Paulo, EPUSP, 1987.

CORRÊA, Cícero Pimentel. Metodologia para controle de recalques em estruturas de concreto armado por meio de nivelamento geométrico de precisão. 2012. 53 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil, 2012.

DANZIGER, B. R.; DANZIGER, F. A. B.; CRISPEL, F. A. (2000). A medida de recalque desde o início da construção como um indicador da interação solo-estrutura. Simpósio Interação Estrutura-Solo em Edifícios, EESC, Departamento de Geotecnia, São Carlos, São Paulo, em CD-ROM.

FRANÇA, D. C. Provas de carga estáticas instrumentadas em profundidade em estacas escavadas de grande diâmetro (Estações). 2011. 230f. Tese (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica, Universidade de são Paulo, 2011.

GONÇALVES, J. C. (2004) Avaliação da influência dos recalques das fundações na variação de cargas dos pilares de um edifício. Rio de Janeiro. Dissertação (Mestrado) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 126p.

GOSHY, B. (1978) Soil-foundation-structure interaction. Journal of the Structural Division, ASCE, vol.104, n. ST5, pp. 749-761; apud GUSMÃO (2006).

GUSMÃO, A. D. (1994) Aspectos relevantes da interação solo-estrutura em edificações. Revista Solos e Rochas, São Paulo, v.17 (1), p.47-55.

GUSMÃO, A. D. (2006) Desempenho de fundações de edifícios. In: Palestras XIII COBRAMSEG, Curitiba, pp 215-240.

GUSMÃO, A. D., CALADO JR., I. H. (2002) Estudo dos efeitos da interação solo-estrutura em uma edificação com fundação em terreno melhorado. In. XII COBRAMSEG, São Paulo, SP, ABMS, Anais, v.3, p.1743-1752.

GUSMÃO, A. D., GUSMÃO FILHO, J. A. (1994) Construction sequence effect on settlements of buildings. In. XI ICSMFE, New Delhi, v.3, p.1803-1806.

KAHMEN, H., FAIG, W. Surveying. Berlim: Walter Gruyter e Co, 1988.578 p. San

Francisco State University. Disponível em: <

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1982-21702010000400001> Acesso em: 03/12/2007.

SAVARIS, Gustavo. Monitoração de recalques de um edifício e avaliação da interação solo-estrutura. 2008. 200 f. Dissertação (Mestrado) - Centro de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes – RJ, 2008.

SÊCO E PINTO, P. S. Algumas Reflexões sobre instrumentação de Estruturas Geotécnicas In: Documentos Workshop em Engenharia de Fundaciones (Touring Lecture) Sociedad Chilena de Geotecnia, Santiago, Chile, 2006.

SOARES, D.M. WEBER. Estimativa da capacidade de carga de estacas hélice contínua monitorada a partir de métodos semi empirícos e de ensaios de prova de carga estática em Sinop-MT. Sinop, 2013. Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) - Universidade do Estado de Mato Grosso - Unemat.

SOUZA, S. Ensaio de prova de carga em placa. Projeto de pesquisa. Faculdade de Ciências Exatas e tecnológicas. Universidade do Estado de Mato Grosso. Câmpus Universitário de Sinop. Sinop-MT, 2013.

TEIXEIRA, A. H.; GODOY, N. S. Análise, projeto e execução de fundações rasas. In: HACHICH, W. et al (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. cap. 7, p. 227-264.

MOTA, M. M. C. (2009). Interação solo-estrutura em edifícios com fundação profunda: método numérico e resultados observados no campo. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 221p.