Interao solo-estrutura
Interao eng. geotcnico-eng. estrutural
Mrcio R. S. Corra
EESC-USP
ISE - Quando considerar?
Como os elementos estruturais so afetados?
Quais os elementos estruturais mais afetados?
Quais os parmetros do conjunto solo-estrutura so
determinantes para indicar a necessidade de
considerar a interao?
Devemos simplesmente abandonar os modelos que
tratam as fundaes como rgidas ?
NBR 6118:2014 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento
Item 14.2.2 Premissas necessrias anlise estrutural
A anlise estrutural deve ser feita a partir de um modelo estrutural adequado ao objetivo da anlise. Em um projeto pode ser
necessrio mais de um modelo para realizar as verificaes
previstas nesta Norma...
Em casos mais complexos, a interao solo-estrutura deve ser
contemplada pelo modelo
O que so casos mais complexos?
Item 22.6.3 Modelos de clculo (para sapatas)
Dever ser avaliada a necessidade de se considerar a interao solo-estrutura
Como avaliar essa necessidade?
NBR 15812-1:2010 Alvenaria estrutural Blocos cermicos - Parte 1: Projeto
NBR 15961-1:2011 Alvenaria estrutural Blocos de concreto - Parte 1: Projeto
No tocam no assunto.
O juzo do projetista.
NBR 16055:2012 - Parede de concreto moldada no local para a
construo de edificaes Requisitos e procedimentos
Item 11.5 Interao entre fundao e estruturas
A considerao no modelo estrutural da interao solo-estrutura
obrigatria no caso de edifcios com mais de cinco pavimentos,
considerando a deformabilidade da fundao (inclusive vigas de
apoio), conforme parmetros geotcnicos definidos por especialista
em mecnica de solos. Deve-se no mnimo considerar o modelo de
molas discretas independentes localizadas nos pontos de apoio das
vigas de fundao...
O modelo com interao solo-estrutura obrigatrio
para os casos de fundao em nveis diferentes.
Alguns pontos a ponderar:
O fluxo de tenses em um sistema hiperesttico depende da rigidez relativa dos elementos estruturais
Tanto a superestrutura como as fundaes e o solo so deformveis
Recalques diferenciais podem ser muito danosos para a estrutura
Falta de uniformidade e de regularidade contribui para importncia
do fenmeno
As solicitaes evoluem com o tempo
A ductilidade dos elementos estruturais favorece a minimizao de
eventuais problemas
O que uma diferena significativa nos resultados?
Coeficientes de ponderao das aes (ELU) item 4.2.3.1:
f = f1 x f2 x f3 valores caractersticos
f1 : variabilidade das aes
f2 : simultaneidade de atuao das aes (f2 = o , 1 , 2 )
f3: possveis erros de avaliaes dos efeitos (desvios de construo e aproximaes no clculo das solicitaes)
Se f = 1,4 (Comb. Normal) f1 = f3 = (1,4)1/2
= 1,18
NBR 8681 - Aes e segurana nas estruturas - Procedimento
Estudo de caso 1 Edifcio Columband 2 (Testoni, 2013)
Caractersticas:
10 pavimentos paredes de concreto armado
Concreto fck=25MPa Ec=23,8 GPa n=0,2
Lajes h=10cm, Paredes t=12cm
Fundaes em vigas-baldrame (20/50) apoiadas sobre pilaretes (30/30) que nascem no CG dos blocos
Blocos de 3 estacas d=23cm, cap. nominal 3 x 300 = 900kN
Solo com por 3 perfis de sondagem estacas de 4 e 5 m
Modelos utilizados para interao solo-estrutura:
Modelo Schiel para distribuio nas estacas
Mtodo Aoki-Velloso para capacidade das estacas
Mtodo Aoki-Lopes para estimativa de recalque do solo
Blocos-rgidos sobre estacas - interagem entre si.
Adaptado de Iwamoto, 2000 Fonte: Aoki-Lopes,1975
Modelagem em elementos finitos:
Paredes: - 1 pavimento: elementos planos de casca (arco)
- demais: barra
Vigas: elementos de barra
Tendncia uniformizante
Mudanas significativas
Fora normal nas paredes do Edifcio Columband 2
17%
15%
24%
Estudo de caso 2 Edifcio Teste
Caractersticas:
15 pavimentos sistema tradicional laje/viga/pilar
Fundaes em sapatas rgidas isoladas
Concreto fck=25MPa
Solo: Resistncia compresso = 500kN/m2 (Ponderador 2,2)
SPT mdio = 17
Kv=21.000 kN/m3
Pav. tipo
Sapatas
Modelagem em elementos finitos:
Software: Diana
Vigas e pilares: elementos de barra (prtico tridimensional)
Anlises realizadas: Ao instantnea (AI) e evolutiva (AE)
Condies de contorno: apoios fixos (AF) e deformveis (ISE)
Resultados seguintes para o prtico
Indicado (eixo A)
Momentos fletores nas extremidades do 1 vo
Reaes verticais na base dos pilares (kN)
Como padronizar a transferncia dos valores de esforos
da Estrutura para as Fundaes ?
Baseado em trabalho dos Engos:
Jefferson Dias de Souza Junior
Luiz Aurlio Fortes da Silva
Ricardo Leopoldo e Silva Frana
Comit ABECE Estrutura-Fundaes
Combinaes normais ltimas ELU
qkqqjk
n
j
jkqqgkggkgd FFFFFF 02
01 )(
gkF Aes permanentes diretas
gkF Aes permanentes indiretas
qkF Aes variveis diretas
qkF Aes variveis indiretas
Combinaes normais ltimas ELU
Transferncia de esforos para as
fundaes
Para cada combinao de ELU
fdFF /??
fqkqqjk
n
j
jkqqgkggkg FFFFFF /))((?? 02
01
Exemplo de formao de combinaes ELU
Esse nmero de combinaes pode crescer com a incluso de 2
ordem, alternncia de posio de aes variveis,
imperfeies geomtricas, estudo de tnel de vento, etc.
Acidentais verticais: f x 0 = 1,4 x 0,8 = 1,12 (garagem)
Vento: f x 0 = 1,4 x 0,6 = 0,84
1,4PP+1,4PERM+1,4ACID+0,84VENA
1,4PP+1,4PERM+1,4ACID+0,84VENB
1,4PP+1,4PERM+1,4ACID+0,84VENC
1,4PP+1,4PERM+1,4ACID+0,84VEND
1,4PP+1,4PERM+1,12ACID+1,4VENA
1,4PP+1,4PERM+1,12ACID+1,4VENB
1,4PP+1,4PERM+1,12ACID+1,4VENC
1,4PP+1,4PERM+1,12ACID+1,4VEND
Como padronizar a transferncia dos
valores de esforos da estrutura para
as fundaes para tornar o problema
exequvel?
Proposta da ABECE estudada em comit que envolve
Engenheiros de estrutura e geotcnicos:
Fornecer as combinaes crticas para cada pilar (apoio)
indicando se a combinao considera o vento
Modelo 1 - Tabela completa para cada apoio
Modelo 2 - Tabela completa para cada hiptese de
mxima reao
Observaes finais:
Importante: informao se vento principal ou
secundrio
Eventualmente pode ser necessrio apresentar envoltrias (verticais,
com alternncia)
Empuxos e sub-presses se existentes, sero definidos
conjuntamente por eng. geotcnico e estrutural
Pode ser necessrio gerar tabelas especiais para carregamentos
especiais: gruas, veculos especiais, equipamentos pesados e
temporrios, etc.
Obrigado