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