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Uma Questão de Concepção e Interpretação

O objetivo deste texto é mostrar a importância da interação entre o engenheiro geotécnico e o engenheiro calculista de estruturas. Quanto mais cedo ocorrer, mais seguros e econômicos serão os resultados para o cliente. Os casos escolhidos e descritos neste artigo mostram de uma maneira conceitual alguns exemplos significativos.

1. Casos de fundação onde a interpretação do perfil do sub-solo leva o geotécnico a indicar ao calculista que concentrar cargas em menor número de pilares é mais eficiente do que distribuí-las.

De modo geral o partido estrutural é condicionado por decisões arquitetônicas já tomadas. Entretanto, existem situações nas quais o calculista estrutural tem um certo grau de liberdade para decidir entre concentrar cargas ou distribuí-las.

• Quando as características do terreno permitem o emprego de tubulões escavados manualmente, deve-se procurar evitar cargas de pilares inferiores a cerca de 150 KN, pois o diâmetro do fuste, por razões construtivas, no mínimo de 70 cm, permite um dimensionamento para suportar cargas de até 200 KN . Empregar esta solução para cargas inferiores a 150 KN implica em fustes super dimensionados e portanto anti-econômicos.

2. Casos nos quais a estrutura é calculada como pórtico com seus apoios engastados

Com o emprego da computação, através de computadores cada vez mais potentes e programas mais acessíveis e sofisticados para o dimensionamento das estruturas, está havendo uma tendência de se projetar com um grau de refinamento cada vez maior, o que acarreta estruturas mais econômicas, e, ao mesmo tempo, mais arrojadas, de tal forma a atender às exigências arquitetônicas.

Por outro lado, nos parece que as melhorias das ferramentas de cálculo não foram devida e paulatinamente acompanhadas pelas hipóteses feitas para simular a interação solo-estrutura. Na verdade não faz sentido separar a super da infra-estrutura nos seus dimensionamentos.

Onde a situação fica mais evidenciada é aquela do cálculo dos esforços nas fundação devido à ação de solicitações transversais (vento ou a empuxos desbalanceados) que podem levar a esforços e carregamentos distantes do real.

De modo geral o modelo de cálculo empregado admite que os pilares estejam engastados nas fundações, o que implica no aparecimento de momentos elevadíssimos e irreais. A consideração da flexibilidade das fundações pode alterar completamente o panorama simplista de engaste, principalmente quando a rigidez dos pilares, de um determinado pórtico for muito diferente.

Nestes casos pode-se lançar mão de um redimensionamento dos esforços na estrutura, alterando a rigidez das fundações, ou seja, pode-se propositadamente projetar um ponto de apoio com uma maior flexibilidade para que o momento resultante seja minimizado.

O grande poder da ferramenta de cálculo da super-estrutura pode tornar-se mal utilizado face às hipóteses de cálculo simplistas que eventualmente são usadas para simular o comportamento das fundações. A participação do geotécnico desde o início da concepção, contribui para que uma parcela bem maior de casos fossem calculadas, processando-se a estrutura junto com a fundação, levando o sistema estrutura-fundação a um desempenho mais realista, mais seguro e mais econômico.

3. Casos de estruturas enterradas ou semi-enterradas, onde o processo executivo pode influir nos carregamentos, e consequentemente, no dimensionamento ou solução estrutural

O geotécnico também tem como escopo do seu trabalho, o acompanhamento técnico sistemático durante a execução das fundações, contenções, aterros, etc.

É possível que o engenheiro de fundações tenha uma visão mais pragmática quanto aos aspectos construtivos, especialmente em estruturas enterradas, os quais podem condicionar o projeto.

Os esforços de empuxo de terra dependem das deformações que lhes são permitidas. Assim, o processo executivo e as fases construtivas podem condicionar as deformações e consequentemente os esforços que terão que ser suportados pela estrutura.

4. Casos onde a mistura de tipos de fundação é necessária

De modo geral procura-se sempre empregar o mesmo tipo de solução de fundação para uma mesma estrutura. Na verdade, o que se procura é que as fundações de uma dada estrutura tenham um comportamento homogêneo quanto a recalques.

Para que este requisito seja satisfeito, é possível que em alguns casos, seja imperioso misturar tipos de fundação diferentes numa mesma edificação.

Os exemplos seguintes ilustram o argumento:

• Quando há acentuadas variações do perfil geotécnico do solo dentro do mesmo terreno; por exemplo, um terreno muito firme na superfície em uma área, e no extremo oposto do terreno este substrato pode mergulhar obrigando o emprego de fundações profundas,
• Quando existem cargas de magnitudes muito diferentes e não se pode criar juntas.
• Quando o processo executivo faz com que determinadas partes da estrutura sejam erguidas antes que outras, acarretando que parte das fundações sejam solicitadas (e deformadas) antes das restantes. Esta situação é comum em edifícios altos quando se decide subir com a caixa de escada e elevadores com formas deslizantes, e posteriormente executar o restante da estrutura.
• Quando se opta por empregar um tipo de fundação para os pilares de divisa de tal sorte a diminuir as excentricidades.

5. Casos de fundação direta onde a condição de rigidez imposta pelo cálculo estrutural pode ser equivocada

As fundações diretas geralmente acarretam recalques maiores para a estrutura do que as fundações profundas em estacas. Recomenda-se neste tipo de fundações verificar os esforços adicionais na estrutura decorrente dos recalques diferenciais.

Cabe ao engenheiro geotécnico verificar a possibilidade de ocorrer recalques diferenciais significativos e recomendar ao calculista estrutural considerá-los nos cálculos. A possibilidade de recalques diferenciais é decorrente da interpretação do perfil geotécnico enquanto sua magnitude depende dos parâmetros geotécnicos dos solos envolvidos.

Conclusões
A contínua otimização e sofisticação das estruturas leva à necessidade de se contar com ferramentas de cálculo cada vez mais poderosas. O emprego destas ferramentas só é realista se o comportamento dos solos e das fundações for considerado como parte integrante do modelo de cálculo da estrutura, e para tal é fundamental a participação do engenheiro geotécnico desde a concepção do empreendimento.