Captulo I: A Engenharia de Fundaes

1- Conhecimentos necessrios para o projeto e execuo de fundaes Geotecnia Geologia de engenharia: em regies extensas e

desconhecidas o engenheiro de fundaes pode identificar

problemas que devero ser resolvidos por um gelogo

Mecnica das rochas: para estruturas que transmitem

esfores para macios rochosos importante a participao

de um gelogo.

Mecnica dos solos: o engenheiro de fundaes deve

possuir slidos conhecimentos dos seguintes tpicos:

Origem e formao dos solos,

Caracterizao e classificao dos solos (parmetros

fsicos, granulometria, limites de Atterberg etc.),

Investigaes geotcnicas,

Percolao nos solos e controle da gua subterrnea,

Resistncia ao cisalhamento, capacidade de carga e

empuxos,

Compressibilidade e adensamento e

Distribuio de presses e clculo de deformaes e

recalques.

Clculo estrutural: o engenheiro de fundaes deve

conhec-lo sob dois aspectos.

Para que possa dimensionar estruturalmente os

elementos da fundao e as obras que, em geral, so

necessrias a execuo das fundaes propriamente

ditas (por exemplo, um escoramento)

Para que possa, como j foi dito, avaliar o

comportamento da estrutura diante dos inevitveis

deslocamentos das fundaes.

Vivncia e experincia

Entenda-se por vivncia o fato de o profissional projetar ou

executar inmeras fundaes, de diversos tipos e em condies

diversas, passando de um caso para outro baseado, apenas, na

sua prpria observao do comportamento dos casos

passados, sem dados quantitativos.

A experincia seria a vivncia completada com dados

quantitativos referentes ao desempenho da obra.

Conhecimento do subsolo

Outro aspecto que deve ser assinalado diz respeito ao conhecimento

do solo, que fica restrito, quase sempre, ao que fornecem s

sondagens a percusso de simples reconhecimento.

Assim, pode-se dizer com segurana que, em nosso Pas, a tcnica

das fundaes no tem recebido o tratamento cientifico

adequado. Essa afirmao pode ser comprovada se se considerar

quo pequeno o nmero de conceitos gerais, estabelecidos em

base cientfica, utilizados na tcnica das fundaes.

O projeto de fundaes, ou mais precisamente seu

dimensionamento, est calado na utilizao de correlaes que

so estabelecidas para determinadas regies e extrapoladas

para outras condies, as vezes, de maneira inescrupulosa.

Tem-se que reconhecer que essas correlaes so, pelo menos no

presente, "um mal necessrio". necessrio que seus autores

sejam bastante explcitos e precisos na caracterizao das

condies em que foram estabelecidas e que, por outro lado, aqueles

que vo utiliz-las o faam com critrio, comparando aquelas

condies com as que tm diante de si.

Importante ateno especial para dois pontos:

Uma vez que os problemas de Geotecnia apresentam um maior

grau de incerteza que os de Clculo Estrutural, nem sempre

fcil conciliar as respectivas precises (h casos em que o

Engenheiro Estrutural impe ao Engenheiro de Fundaes um

requisito de recalque zero, o que impossvel, pois toda

fundao, ainda que sobre rocha)

Devem-se evitar as generalizaes, pois, em Fundaes, na

grande maioria dos casos, cada obra apresenta suas

peculiaridades, que devem ser consideradas adequadamente

(menciona-se, como exemplo, o que aconteceu em duas obras no

Rio de Janeiro, em terrenos vizinhos, ambas em estacas metlicas,

em que na primeira encontrou-se um nmero razovel de

mataces que obrigaram a sucessivas mudanas de posio das

estacas, enquanto na segunda nenhum mataco foi

encontrado).

CONCEITOS NA ABORDAGEM DE UM PROBLEMA DE FUNDAES

Verifica-se que, na Engenharia de Fundaes ou, de forma mais

ampla, na Geotecnia, o profissional vai lidar com um material

natural sobre o qual pouco pode atuar, isto , tem que aceit-lo

tal como ele se apresenta, com suas propriedades e

comportamento especficos.

Importante desde o inicio da concepo do projeto de uma

obra, considerar as condies do solo do local. Podem ocorrer

ganhos significativos na economia da obra.

H, assim, problemas que so inerentes a Engenharia

Geotcnica e que levaram autores e pesquisadores a

desenvolverem conceitos gerais que merecem uma maior

divulgao entre os profissionais da especialidade.

Entre eles, destacam-se os Conceitos de Previses, Risco

Calculado e Mtodo Observacional.

Previses (Lambe, 1973)

E fcil compreender a importncia das previses na prtica da

Engenharia Civil. Qualquer tomada de deciso baseada numa

previso. Assim, o engenheiro deve:

Identificar previses que so criticas para a segurana,

funcionalidade e economia do projeto;

Estimar a confiabilidade de cada uma de suas previses;

Utilizar as previses no projeto e na construo;

Determinar as consequncias das previses;

Selecionar e executar aes baseadas nas previses mais

confiveis.

A seguir apresentado o esquema do processo de previso em

Engenharia Geotcnica.

A ttulo de exemplo, o processo ser aplicado a um problema de

fundaes:

o Determinar a situao de campo - a etapa em que o

engenheiro colhe os dados de campo: topografia, prospeco

do subsolo, ensaios de campo e de laboratrio, condies de

vizinhos etc.

o Simplificar - Em geral, a heterogeneidade e variao dos

dados colhidos so de tal ordem que se obrigado a eliminar

dados, tornar mdias, considerar as condies mais

desfavorveis, a fim de elaborar um modelo. Nesta etapa,

pode-se utilizar, com bastante proveito, conhecimentos de

Teoria das Probabilidades e Estatstica (ver, p. ex., Smith,

1986).

o Determinar mecanismos - Nesta etapa, o engenheiro deve

determinar que mecanismo ou mecanismos estaro

envolvidos no caso. Numa construo em encosta, por

exemplo, ele pode concluir que o mecanismo de um

deslizamento mais importante que o mecanismo de ruptura

de uma sapata isolada, embora os dois mecanismos devam ser

analisados.

o Selecionar mtodo e parmetros - Fixado o mecanismo,

cabe estabelecer o mtodo de anlise desse mecanismo e

os parmetros do solo que sero utilizados.

o Manipular mtodo e parmetros para chegar a previso,

atualmente, esta etapa muito facilitada com a utilizao

de computadores e programas (comerciais ou preparados

para casos especficos). Para cada mtodo escolhido, deve-

se fazer uma anlise paramtrica. No final, ter-se- uma

quantidade aprecivel de resultados, cuja anlise e

interpretao conduziro a etapa final do processo.

o Representar a previso - A representao ou o "retrato" da

previso d ao engenheiro uma perspectiva e um

entendimento do processo em estudo. Por exemplo, curvas

carga-recalque-tempo constituem a melhor representao de

comportamento de uma obra cujo processamento de recalques

est sendo estudado.

Classificaes das previses (Lambe, 1973)

Risco calculado (Casagrande, 1965)

Para Casagrande, a expresso "risco calculado" envolve dois

diferentes aspectos:

O uso de um conhecimento imperfeito, orientado pelo bom

senso e pela experincia, para estimar as variaes provveis

de todas as quantidades que entram na soluo de um problema;

A deciso com base em uma margem de segurana

adequada, ou grau de risco, levando em conta fatores

econmicos e a magnitude das perdas que resultariam de um

colapso.

O autor exemplifica com o seguinte caso fictcio: um aterro a ser

construdo sobre argila mole.

A partir das investigaes, o projetista conclui que a resistncia ao

cisalhamento in situ pode variar entre 20 e 30 kPa.

O limite superior foi obtido de ensaios convencionais de

laboratrio em amostras indeformadas e de ensaios in situ de

palheta (vane tests).

O limite inferior baseado na experincia e no bom senso do

projetista, considerando os possveis efeitos combinados de:

(1) transmisso lateral de poropresses, em consequncia da

estratificao da camada argilosa, a qual reduziria a resistncia ao

cisalhamento mdia ao longo de uma superfcie de deslizamento

potencial;

(2) a reduo da resistncia em longo prazo, quando a argila e

submetida a uma deformao cisalhante no drenada.

Depois de estabelecer o intervalo de variao para a resistncia ao

cisalhamento, o projetista escolhe um valor caracterstico (ou

valor de projeto) que ser utilizado em suas anlises de

estabilidade.

Se se tratar de importante barragem, cuja ruptura causaria uma

catstrofe, ele poder decidir adotar o valor bastante conservativo de

6 kPa.

Com isso, ele estaria protegendo-se contra a ampla margem de

incerteza, adotando uma ampla margem de segurana.

Para conseguir uma maior economia sem comprometer a segurana, o

projetista poderia optar por instalar um certo nmero de

piezmetros na camada de argila e elaborar um projeto inicial com

uma margem de segurana bem menor.

Nesse caso, utilizaria a obra como ensaio em verdadeira

grandeza e, com base nas observaes piezomtricas, poderia

modificar o projeto se isso se mostrasse necessrio (Mtodo

Observacional, Peck, 1969).

Se a obra fosse um aterro rodovirio para o qual uma ruptura

parcial pouco representasse em termos econmicos, o projetista

poderia permitir um major risco de ruptura. Consequentemente,

poderia utilizar uma resistncia ao cisalhamento de 12 kPa.

Classificao dos riscos - Os riscos podem ser classificados em: Riscos de Engenharia:

Riscos desconhecidos;

Riscos calculados.

Riscos humanos:

A maioria dos riscos humanos, tanto desconhecidos como calculados,

podem ser agrupados em:

Organizao insatisfatria, incluindo diviso de responsabilidade

entre projeto e superviso de construo;

Uso insatisfatrio do conhecimento disponvel e do bom senso;

Corrupo.

Frequentemente, no ha uma ntida demarcao entre esses trs

grupos de riscos humanos.

Em particular, a diviso de responsabilidade , quase sempre, a

causa do uso insuficiente do conhecimento disponvel e do

bom senso, o que pode facilitar a corrupo.

Classificao de perdas potenciais - As perdas potenciais em obras

de terra e fundaes podem ser classificadas em:

Perdas catastrficas de vidas e propriedades;

Pesadas perdas de vidas e propriedades;

Srias perdas financeiras; provavelmente sem perda de vidas;

Perdas financeiras tolerveis; sem perda de vidas.

Riscos de Engenharia

Riscos desconhecidos So aqueles que so desconhecidos ate

que se revelam em um acidente, atravs do qual podem, ento, ser

observados e investigados.

Na opinio de Casagrande, os conhecimentos atuais de Geotecnia

permitem que se tenha, pelo menos, uma estimativa qualitativa da

resposta de todos os solos e rochas quando submetidos s atividades

convencionais das obras de Engenharia.

Em outras palavras: muito pouco provvel encontrarem-se

riscos desconhecidos.

Riscos calculados - Correspondem aos fenmenos para os quais a

Geotecnia ainda no apresentou uma anlise quantitativa

satisfatria. Casagrande enumera os seguintes:

Deslizamentos por liquefao em solos granulares;

Deslizamentos por liquefao em argilas extremamente sensveis;

Caractersticas tenso-deformao-resistncia em materiais

granulares grossos, incluindo enrocamentos, sob elevadas

presses confinantes;

Caractersticas tenso-deformao-resistncia, a longo prazo,

de argilas no drenadas;

Caractersticas de estabilidade de argilas rijas e argilas siltosas

muito plsticas;

Controle de fissuras transversais e longitudinais no ncleo de

barragens de enrocamento de grande altura;

Efeitos de terremotos em barragens de terra ou enrocamento

de grande altura.

Mtodo Observacional (Peck, 1969, 1984)

1. Explorao (investigao) suficiente para estabelecer, pelo

menos, a natureza, a distribuio e as propriedades, em geral,

dos depsitos, sem necessidade de detalhes.

2. Avaliao das condies mais provveis e dos desvios, em

reao a essas condies, mais desfavorveis que se possa

imaginar. Nesta avaliao, a Geologia desempenha importante papel.

3. Estabelecimento do projeto com base em uma hiptese de

trabalho de comportamento antecipado sob as condies mais

provveis.

4. Seleo de parmetros a serem observados durante a

construo, e clculo de seus valores antecipados com base na

hiptese de trabalho.

5. Clculo dos valores dos mesmos parmetros sob as condies

mais desfavorveis compatveis com os dados disponveis

referentes ao terreno.

6. Seleo antecipada de um plano de ao ou de modificao

de projeto para cada desvio significativo previsvel entre os

valores observados e os determinados com base na hiptese de

trabalho.

7. Medio de parmetros a serem observados e avaliao das

condies reais.

8. Modificao de projeto para adequao as condies reais.