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Fundações e Estruturas de Suporte

MESTRADO EM TECNOLOGIA E GESTÃO DE CONSTRUÇÕES

FUNDAÇÕES E ESTRUTURAS DE SUPORTE

APONTAMENTOS DAS AULAS TEÓRICAS

JOSÉ FILINTO CASTRO TRIGO

JOSÉ CÂNDIDO FREITAS

OUTUBRO DE 2009

CAPÍTULO 1 – VERSÃO 1

Fundações e Estruturas de Suporte i

Prefácio

Este conjunto de apontamentos pretende constituir um apoio ao estudo dos temas

leccionados na disciplina de Fundações e Estruturas de Suporte do Mestrado em

Tecnologia e Gestão de Construções, do Instituto Superior de Engenharia do Porto.

Estruturado em capítulos que serão faseadamente disponibilizados aos alunos, este

conjunto de apontamentos, apresentado inicialmente com uma forma sintética, será

objecto de revisões e actualizações, que integrarão sucessivas versões, de modo a que

este evolua para um documento completo, compatível com os mais recentes

desenvolvimentos do Eurocódigo 2 (EC2), do Eurocódigo 7 (EC7) e das Normas que os

complementam, bem como com as tecnologias construtivas em permanente actualização.

Os autores consideram, por isso, bem-vindas todas as sugestões que possam contribuir

para a contínua melhoria deste documento e agradecem o seu envio para o endereço

[email protected].

Fundações e Estruturas de Suporte ii

ÍNDICE

1 Introdução. Considerações gerais 1-1

1.1 Os Eurocódigos 1-1

1.2 Conceito de Segurança Estrutural – a sua evolução 1-1

1.3 Conceito de Segurança Estrutural – os Eurocódigos 1-2

1.4 Eurocódigo 7 – o seu desenvolvimento 1-3

1.5 Os Eurocódigos Estruturais 1-4

1.6 Eurocódigo 7 – a sua constituição e o seu campo de aplicação 1-4

1.7 Distinção entre Princípios e Regras de Aplicação 1-7

2 Bases do projecto geotécnico 2-9

2.1 Requisitos de projecto 2-9

2.2 Dimensionamento geotécnico com base no cálculo 2-13

2.2.1 Disposições gerais 2-13

2.2.2 Valores característicos 2-18

2.2.3 Valores de cálculo 2-19

2.2.4 Estados limites últimos 2-21

2.2.5 Estados limites de utilização 2-39

2.2.6 Valores limites dos movimentos 2-39

2.3 Outros métodos de dimensionamento geotécnico 2-41

2.3.1 Dimensionamento com base em medidas prescritivas 2-41

2.3.2 Dimensionamento com base em ensaios de carga e em ensaios em modelos

experimentais 2-42

2.3.3 Dimensionamento com base no método observacional. 2-43

3 Relatório do projecto geotécnico 3-44

3.1 Hipóteses, dados e cálculos 3-44

3.2 Supervisão, observação e manutenção 3-45

Fundações e Estruturas de Suporte 1-1

1 Introdução. Considerações gerais

1.1 Os Eurocódigos

Os Eurocódigos Estruturais constituem um conjunto de Normas Europeias (EN) para o

projecto de estruturas de edifícios e de outras obras de engenharia civil, realizadas com

diferentes materiais.

Os Eurocódigos integram os conceitos práticos de segurança mais avançados e conduzem

a uma harmonização em matéria de projecto na União Europeia.

Este conjunto de Normas permite um melhor tratamento da incerteza por intermédio dos

coeficientes parciais de segurança.

O Eurocódigo 7 (EC7) conduz engenheiros civis geotécnicos e estruturais a partilharem

uma linguagem e filosofia de segurança comuns.

A listagem exaustiva dos estados limites últimos (ELU) e dos estados limites de utilização

(ELUt) a verificar em cada situação, bem como toda a informação contida no EC7, podem

contribuir decisivamente para a melhoria da qualidade e da segurança das obras

geotécnicas em Portugal.

1.2 Conceito de Segurança Estrutural – a sua evolução

Até ao século XIX, todas as construções foram concebidas e executadas de modo

empírico. Com a construção metálica surgiu a Resistência dos Materiais, introduzindo

argumentos racionais no projecto estrutural.

O princípio de segurança adoptado consistia em garantir que as tensões máximas na

parte crítica da construção fossem inferiores a uma tensão designada de segurança.

A tensão de segurança, segσ , era obtida dividindo a tensão de ruína do material, rσ , por

um coeficiente K, fixado de modo convencional.

Introdução. Considerações Gerais.


rseg K

σσ σ≤ =

Este conceito perdurou quase um século. Todos os progressos entretanto verificados nos

materiais, na mecânica estrutural e na quantificação das acções apenas permitiram ir

diminuindo K sem pôr em causa a segurança.

Em meados do século XX começa a abandonar-se esta concepção determinística da

segurança e a desenvolver-se a noção da segurança das construções de um ponto de

vista probabilístico. De acordo com esta abordagem, considera-se uma obra segura se a

sua probabilidade de ruína for inferior a um dado valor, previamente fixado. É o fim do

conceito de segurança “absoluta”.

Tal valor de probabilidade de ruína depende de inúmeros factores:

- diminuição da vida da obra;

- consequência da ruína;

- riscos de obsolescência;

- certos critérios económicos (valor de substituição, custo de manutenção, etc).

O caminho iniciado nos anos 60 (séc. XX) para uma análise racional da segurança nas

construções baseou-se nas seguintes etapas:

- definição dos fenómenos ou das situações que se pretendem evitar (estados

limite);

- estimativa dos riscos associados a estes fenómenos;

- adopção, nas construções, de disposições tais que a probabilidade de ocorrência

destes fenómenos seja suficientemente baixa para poder ser aceite.

1.3 Conceito de Segurança Estrutural – os Eurocódigos

O método probabilístico de análise da segurança é muito atraente mas conduz a

múltiplas dificuldades de aplicação.

Os Eurocódigos baseiam-se, por isso, numa abordagem semi-probabilística que, na

prática, se traduz por regras que introduzem a segurança, por diversas vias:

- por intermédio de valores representativos das diversas grandezas aleatórias

(acções e resistência dos materiais);



- através de coeficientes de segurança parciais que se procuram seleccionar e

distribuir, tendo em conta a prática anterior e o que se supõe ser a realidade com base

em cálculos probabilísticos mais complexos aplicados a casos particulares;

- introduzindo margens de segurança nos diversos modelos usados nos cálculos.

Em 1956, Brinch Hansen usou pela primeira vez o termo “projecto limite”:

“no projecto de qualquer estrutura devem, em princípio, efectuar-se duas análises

separadas: uma, para determinar a segurança contra a rotura e outra, para determinar

as deformações resultantes das condições de serviço.” Brinch Hansen ligou o conceito de

projecto limite ao conceito dos coeficientes parciais, introduzindo-os no código de

fundações dinamarquês.

Actualmente, para todas as estruturas geotécnicas é possível uma análise à rotura

(segurança) e uma quantificação dos deslocamentos (funcionalidade). Foi neste contexto

que se desenvolveu o Eurocódigo 7.

1.4 Eurocódigo 7 – o seu desenvolvimento

O desenvolvimento do Eurocódigo 7 experimentou diversas etapas. De forma resumida

apresentam-se, em sequência, as mais relevantes.

- 1980 – Acordo entre a Comissão das Comunidades Europeias (CCE) e a Sociedade

Internacional de Mecânica dos Solos e de Engenharia de Fundações (ISSMFE) para

elaboração de um projecto para o EC7.

- 1981 – Comissão “ad-hoc” que, em 1987, produziu um “draft model” para o EC7.

- 1987 a 1990 – Continuação do trabalho da Comissão no projecto do EC7, com o

patrocínio da CCE.

- 1990 – a CCE acorda com o Comité Europeu de Normalização (CEN) a transferência

para esta entidade normalizadora de todo o trabalho relativo aos Eurocódigos.

Participação da European Free Trade Association (EFTA). Criação da Comissão Técnica

TC-250 EC7-CEN/TC250/SC7.

- 1990 a 1994 – Um “project team” produziu o projecto do EC7 – Parte 1, aprovado

como ENV 1997-1 em 1994.

- 1994 a 2004 – Fase de 3 anos de inquérito. Seguidamente foram produzidos vários

projectos de norma por um “project team”. Em 2004 foi aprovada pelos organismos



nacionais de normalização (em Portugal pelo Instituto Português da Qualidade - IPQ) a

norma Europeia EN 1997-1 Eurocódigo 7: Projecto Geotécnico, Parte 1 – Regras Gerais.

- 1º semestre de 2009 - Publicação pelo IPQ da Norma Portuguesa NP EN 1997-1.

- 2013 - Integrará a legislação portuguesa.

1.5 Os Eurocódigos Estruturais

— EN 1990 Eurocódigo 0 – Bases do projecto de estruturas

— EN 1991 Eurocódigo 1 – Acções em estruturas

— EN 1992 Eurocódigo 2 – Projecto de estruturas de betão

— EN 1993 Eurocódigo 3 – Projecto de estruturas de aço

— EN 1994 Eurocódigo 4 – Projecto de estruturas mistas aço–betão

— EN 1995 Eurocódigo 5 – Projecto de estruturas de madeira

— EN 1996 Eurocódigo 6 – Projecto de estruturas de alvenaria

— EN 1997 Eurocódigo 7 – Projecto geotécnico

— EN 1998 Eurocódigo 8 – Projecto de estruturas para resistência aos sismos

— EN 1999 Eurocódigo 9 – Projecto de estruturas de alumínio

1.6 Eurocódigo 7 – a sua constituição e o seu campo de aplicação

A norma EN 1997–1 destina-se a ser usada como base geral para os aspectos

geotécnicos do projecto de edifícios e de obras de engenharia civil.

A norma EN 1997–1 é complementada pela norma EN 1997-2, que estabelece requisitos

para a realização e para a avaliação dos resultados de ensaios de campo e de laboratório.

Os valores das acções a considerar no projecto são estabelecidos na EN 1991 para os

vários tipos de construções. As acções provocadas pelo terreno, tais como as pressões de

terras, devem ser calculadas de acordo com as regras da EN 1997.



A norma EN 1997–1 é composta por 12 capítulos e 10 Anexos:

Capítulos:

1. Generalidades

2. Bases do projecto geotécnico

3. Caracterização geotécnica

4. Supervisão da construção, observação e manutenção

5. Aterros, rebaixamentos, melhoramento e reforço do terreno

6. Fundações superficiais

7. Fundações em estacas

8. Ancoragens

9. Estruturas de suporte

10. Rotura hidráulica

11. Estabilidade global

12. Aterros

Anexos:

A (normativo) - Coeficientes parciais e de correlação para os estados

limites últimos e valores recomendados

B (informativo) – Informação base para os coeficientes parciais de segurança

C (informativo) – Exemplos de métodos para determinação de valores limite de pressões

de terras em paredes verticais

D (informativo) - Um método analítico para o cálculo da capacidade resistente

E (informativo) - Método semi-empírico para a estimativa da capacidade resistente

(ensaio pressiométrico)

F (informativo) - Métodos para a avaliação dos assentamentos

G (informativo) - Método para determinar a capacidade resistente presumida de

fundações superficiais em rocha



H (informativo) - Valores limites para a deformação estrutural e para o movimento da

fundação

J (informativo) – Lista de referência para a supervisão da construção e para a

monitorização

Os assuntos relacionados com a execução dos trabalhos e com a mão-de-obra são

objecto de outras normas europeias.

As Normas Europeias na área da Geotecnia, actualmente disponíveis, são:

EN 1536:1999 Execution of special geotechnical work – Estacas moldadas

EN 1537:1999 Execution of special geotechnical work – Ancoragens

EN 1538:2000 Execution of special geotechnical work – Paredes moldadas

EN 12063:1999 Execution of special geotechnical work – Cortinas de estacas-

-pranchas

EN 12699:2000 Execution of special geotechnical work – Estacas cravadas

EN 12715:2000 Execution of special geotechnical work – Injecções

EN 12716:2002 Execution of special geotechnical work – Jet grouting

EN 14199:2005 Execution of special geotechnical work – Micro-estacas

EN 14475:2006 Execution of special geotechnical work – Terra armada

EN 14490: Execution of special geotechnical work – Pregagens

EN 14679:2006 Execution of special geotechnical work – Deep mixing

EN 14731:2005 Execution of special geotechnical work – Ground treatment by deep

vibration

EN-ISO 13793:2001 Thermal performance of buildings – Thermal design of foundations

to avoid frost heave

A norma EN 1997 não cobre os requisitos especiais de projecto de estruturas sismo-

-resistentes. A norma EN 1998 fornece regras adicionais para os aspectos geotécnicos do

dimensionamento sísmico que completam ou adaptam as regras da EN 1997.



EN 1998-5: Fundações, estruturas de suporte e aspectos geotécnicos

1. Generalidades

2. Acção sísmica

3. Propriedades do solo

4. Requisitos para localização e solos de fundação

5. Sistemas de fundação

6. Interacção solo-estrutura

7. Estruturas de contenção

As XX EN (NP EN em Portugal) correspondem à tradução para a língua de cada país das

diferentes Partes dos Eurocódigos e podem ser acompanhadas pelos respectivos Anexos

Nacionais.

- Nestes Anexos são definidos, nomeadamente, os Parâmetros Determinados a nível

Nacional (NDP – Nationally Determined Parameters), que correspondem a parâmetros

deixados em aberto nos Eurocódigos para escolha nacional.

1.7 Distinção entre Princípios e Regras de Aplicação

Nos Eurocódigos faz-se a distinção entre dois conceitos fundamentais, sobre os quais

assenta o articulado, e que são o conceito de Princípios e o de Regras de Aplicação, a

saber:

— Os Princípios englobam disposições gerais, definições, requisitos e modelos

analíticos para os quais não se permite qualquer alternativa, a menos de indicação

explícita no articulado; nos Eurocódigos os princípios são facilmente reconhecidos por

serem seguidos pela letra P.

— As Regras de Aplicação são regras geralmente reconhecidas como respeitando

os Princípios e satisfazendo os seus requisitos; é permitida a utilização de regras de

cálculo alternativas, diferentes das Regras de Aplicação indicadas nos Eurocódigos, desde

que se demonstre que tais regras alternativas estão de acordo com os Princípios

correspondentes e que são equivalentes no que respeita, por exemplo, à resistência ou à

durabilidade de uma estrutura.



Exemplo:

A título de exemplo apresenta-se um excerto do EC7 que ilustra a diferença entre

princípio e regra de aplicação:

(1)P As hipóteses, os dados, os métodos de cálculo e os resultados da verificação da

segurança e da funcionalidade devem ser incluídos no Relatório do Projecto Geotécnico.

(2) O nível de detalhe do Relatório do Projecto Geotécnico deverá variar muito

dependendo do tipo de Projecto. Para Projectos simples uma simples folha poderá ser

suficiente.



2 Bases do projecto geotécnico

2.1 Requisitos de projecto

A norma EN 1990 estabelece os princípios e os requisitos para a segurança, a

funcionalidade e a durabilidade das estruturas de edifícios e de outras obras de

engenharia civil, descreve as bases do projecto dessas estruturas e fornece orientações

sobre vários aspectos da fiabilidade estrutural.

Uma estrutura deve ser projectada e executada de modo a cumprir os requisitos:

- de resistência estrutural – deve suportar todas as acções e todas as influências

que possam ocorrer durante a execução e a utilização;

- de funcionalidade – deve desempenhar de forma adequada, durante a sua

utilização, as funções requeridas;

- de durabilidade – os requisitos de resistência estrutural e de funcionalidade

devem ser satisfeitos durante o período de vida útil da estrutura.

Estes requisitos devem ser satisfeitos com adequado grau de fiabilidade e de modo

económico.

A norma EN 1991 define acções e apresenta linhas de orientação para o projecto

estrutural de edifícios e de outras obras de engenharia civil, incluindo alguns aspectos

geotécnicos.

Com vista ao estabelecimento dos requisitos mínimos no que respeita à quantidade e à

qualidade da prospecção geotécnica, dos cálculos e das operações de controlo da

construção, deve ser identificado o grau de complexidade de cada projecto geotécnico,

bem como os riscos em termos de propriedade e de vidas.

No estabelecimento dos requisitos de projecto devem ser considerados os seguintes

factores:



a) natureza e dimensão da estrutura e dos seus elementos, incluindo quaisquer

requisitos especiais como a sua vida útil;

b) condições relativas à vizinhança da obra (estruturas e infra-estruturas

próximas, tráfego, vegetação, produtos químicos perigosos, etc.);

c) condições do terreno;

d) condições de ocorrência de água no terreno;

e) sismicidade;

f) influência do ambiente (hidrologia, águas superficiais, subsidência, variações

sazonais do teor em água do terreno);

g) condições locais relativas à estabilidade global e aos movimentos do terreno.

A fim de estabelecer os requisitos do projecto geotécnico são introduzidas três Categorias

Geotécnicas - 1, 2 e 3.

No Quadro 2.1 resumem-se as características associadas a cada uma destas Categorias

Geotécnicas.


Quadro 2.1 – Categorias geotécnicas

Categoria Geotécnica

Descrição Risco de rotura geotécnica

Exemplos EN Exemplos ENV Prospecção geotécnica

Projecto Qualificação do Autor do Projecto *

1

Estruturas pequenas e relativamente simples.

Risco desprezável. _________ Edificações simples de 1 e 2 andares e edifícios para fins agrícolas, com uma carga máxima de cálculo de 250 kN, nos pilares e de 100 kN/m, nas paredes, nos quais sejam usados os tipos habituais de fundações superficiais e por estacas;

Muros de suporte de terras nos quais as diferenças entre níveis de terreno não excedam 2 m;

Pequenas escavações para trabalhos de drenagem, instalação de tubagens, etc.

Qualitativa. Com base na experiência. Técnico com experiência comprovada em projectos de estruturas de contenção de, pelo menos, 2 anos.

2

Tipos convencionais de estruturas e de fundações que não envolvam condições do terreno e de carregamento invulgares ou particularmente difíceis.

Não envolvem riscos fora do comum.

Fundações superficiais.

Fundações superficiais;

Ensoleiramentos gerais;

Fundações por estacas;

Muros de suporte de terreno ou de água;

Escavações;

Pilares e encontros de pontes.

Quantificação dos dados geotécnicos. Procedimentos de rotina nos ensaios de campo e de laboratório.

Análise quantitativa.

Procedimentos de rotina.

Engenheiro Civil, Especialista em Geotecnia pela Ordem dos Engenheiros, com experiência comprovada em projectos de estruturas de contenção da mesma categoria geotécnica de, pelo menos, 4 anos.

3

Estruturas ou partes de estruturas não abrangidas pelas Categorias Geotécnicas 1 e 2.

Envolvem riscos fora do comum.

Estruturas de grande dimensão e pouco comuns, que envolvem condições do terreno e de carregamento invulgares ou particularmente difíceis. Estruturas em zonas de elevado risco sísmico.

Estruturas em áreas de sismicidade elevada.

Requisitos adicionais devem incluir outras investigações e a análise de detalhes das condições do terreno que podem ter importantes consequências no projecto.

A categoria geotécnica 3 deve normalmente incluir disposições e regras alternativas às presentes no EC7.

Engenheiro Civil, Especialista em Geotecnia pela Ordem dos Engenheiros, com experiência comprovada de, pelo menos, 8 anos em projectos de estruturas de contenção da Categoria Geotécnica 2.

* - Proposta apresentada nas “Recomendações na Área da Geotecnia”, da Especialização de Geotecnia, da Ordem dos Engenheiros.


Antes da prospecção deve efectuar-se uma classificação preliminar da estrutura, de

acordo com a categoria geotécnica. Esta categoria pode vir a ser posteriormente

alterada. Em cada fase do projecto ou da execução deve proceder-se a uma verificação

da categoria geotécnica e à sua eventual actualização.

Os vários aspectos do projecto de uma obra podem ser tratados de acordo com

categorias geotécnicas diferentes. Não é necessário tratar a totalidade de um projecto de

acordo com a mais elevada daquelas categorias.

Podem utilizar-se procedimentos correspondentes a categorias mais elevadas para

justificar projectos mais económicos ou quando o projectista os considerar mais

adequados.

Os procedimentos correspondentes à Categoria Geotécnica 1 só são suficientes no caso

de existir experiência comparável que comprove que as condições do terreno são

suficientemente simples para que seja possível utilizar métodos de rotina para o projecto

e para a construção da estrutura geotécnica.

Os procedimentos correspondentes à Categoria Geotécnica 1 só são suficientes se não

houver escavações abaixo do nível freático ou se a experiência comparável local indicar

que a escavação a realizar, abaixo do nível freático, é uma operação simples.

Deve verificar-se, para cada situação considerada no projecto geotécnico, que não é

excedido nenhum estado limite relevante.

Este requisito de projecto pode ser satisfeito mediante:

a) o uso de cálculos;

b) a adopção de medidas prescritivas;

c) o uso de modelos experimentais e de ensaios de carga;

d) o uso de um método observacional.

Estas quatro abordagens podem ser utilizadas de uma forma combinada. Na prática, a

experiência mostra, muitas vezes, qual o estado limite que condiciona o projecto, pelo

que a não ocorrência de outros estados limites pode ser verificada através de um

controlo grosseiro.



Estados limites

São estados para além dos quais a estrutura deixa de cumprir algum dos requisitos

básicos:

-Estados limites últimos: associados a diversas formas de colapso estrutural,

dizendo por isso respeito à segurança das pessoas e da estrutura;

- Estados limites de utilização: associados ao incumprimento de requisitos de

serviço, relativos ao funcionamento corrente, ao conforto das pessoas ou à aparência

arquitectónica.

Situações de projecto

Conjuntos de condições físicas representativas das condições que se prevê que venham a

ocorrer durante um certo período de tempo.

- Persistentes (período de tempo da mesma ordem do tempo de vida útil);

- Transitórias (período de tempo muito inferior ao tempo de vida útil; com

probabilidade elevada de ocorrência);

-Acidentais (condições excepcionais tais como impacto, incêndio, explosão, etc.);

-Sísmicas.

2.2 Dimensionamento geotécnico com base no cálculo

2.2.1 Disposições gerais

Generalidades

O dimensionamento com base no cálculo deve estar de acordo com o método de

verificação de segurança em relação a estados limites. A aplicação deste método implica

a consideração de:

a) modelos de cálculo;

b) acções;

c) propriedades dos solos, das rochas ou de outros materiais;



d) dados geométricos;

e) valores limites de deformações, largura de fissuras, vibrações, etc.

Em engenharia geotécnica o conhecimento das condições do terreno depende da

amplitude e da qualidade da prospecção geotécnica. Esse conhecimento e o controlo da

execução são mais importantes para satisfazer os requisitos fundamentais do que a

precisão dos modelos de cálculo e dos coeficientes parciais de segurança.

Quando não se disponha de um modelo de cálculo fiável para um dado estado limite,

devem efectuar-se as análises dos outros estados limites, utilizando factores que

assegurem que a ocorrência do estado limite em causa é suficientemente improvável.

Alternativamente, pode recorrer-se ao projecto por medidas prescritivas, por modelos

experimentais e ensaios de carga, ou através do método observacional, como já referido.

O modelo de cálculo pode consistir em:

a) um método de análise, muitas vezes baseado num modelo analítico

simplificado;

b) um modelo semi-empírico;

c) um modelo numérico.

Coeficientes parciais de segurança

Os valores de cálculo das acções e das propriedades dos materiais são obtidos dos

valores característicos mediante a aplicação de coeficientes de segurança parciais.



Figura 2.1 – Coeficientes parciais de segurança

Acções no dimensionamento geotécnico.

Em análises geotécnicas, devem considerar-se como acções:

a) os pesos do solo, da rocha e da água;

b) as tensões in situ do terreno;

c) as pressões da água livre;

d) as pressões da água do terreno;

e) as forças de percolação;

f) as cargas das estruturas, quer devidas ao peso próprio, quer impostas, quer

ambientais;

g) as sobrecargas;

h) as forças devidas à atracação;

i) a remoção de carga ou a escavação de terreno;



j) as cargas devidas ao tráfego;

k) a expansão e a retracção devidas à vegetação, ao clima ou a alterações do teor

em água;

l) os movimentos devidos à fluência ou a escorregamentos de maciços terrosos;

m) os movimentos devidos à degradação, à decomposição, à compactação devida

ao peso próprio e à dissolução;

n) os movimentos e as acelerações devidos a sismos, a explosões, a vibrações e a

cargas dinâmicas;

o) os efeitos da temperatura.

A avaliação da segurança de estruturas geotécnicas em que as forças predominantes são

hidrostáticas deve ser objecto de consideração especial. Tal deve-se ao facto de as

deformações, a fissuração e a permeabilidade variável, com o inerente risco de erosão,

poderem dar origem a variações do nível freático que podem ser de importância vital

para a segurança.

Devem considerar-se os seguintes aspectos susceptíveis de afectar as pressões da água:

a) o nível da água livre ou o nível freático;

b) os efeitos favoráveis ou desfavoráveis da drenagem, quer natural quer

artificial, tendo em atenção a sua futura manutenção;

c) a ocorrência de água devida à chuva, a cheias, à rotura de condutas e a outras

origens;

d) as variações das pressões da água devidas ao aparecimento ou à remoção de

vegetação.

No caso de estados limites com consequências severas (geralmente estados limites

últimos), os valores de cálculo para as pressões da água e forças de percolação devem

representar os valores mais desfavoráveis que podem ocorrer em circunstâncias

extremas. Para estados limites com consequências menos severas (geralmente estados

limites de utilização), os valores de cálculo devem ser os valores mais desfavoráveis que

podem ocorrer em circunstâncias normais.

Deve ter-se em atenção o risco de ocorrência de níveis de água desfavoráveis devido a

alterações na bacia hidrográfica, à redução da capacidade de drenagem (devida a

colmatação), etc.

A não ser demonstrada a adequação do sistema de drenagem e assegurada a respectiva

manutenção, é frequentemente necessário admitir que o nível freático pode subir, em



circunstâncias extremas, até ao nível do terreno. Em alguns casos esta acção pode ser

considerada acidental.

Propriedades do terreno

Os parâmetros geotécnicos dos solos ou das rochas, a considerar no projecto, devem ser

obtidos de resultados de ensaios de laboratório ou in situ, directamente ou através de

correlações, teóricas ou empíricas, complementados com a experiência e com outros

dados relevantes.

No estabelecimento dos valores dos parâmetros geotécnicos, deve considerar-se o

seguinte:

a) a informação publicada e reconhecida como relevante para a utilização de

cada ensaio nas condições de terreno adequadas;

b) a comparação de cada parâmetro geotécnico com dados publicados

relevantes e com a experiência local e geral;

c) a variação dos parâmetros geotécnicos que são relevantes para o projecto;

d) os resultados de ensaios in situ em grande escala e dados recolhidos de

construções vizinhas;

e) qualquer correlação entre os resultados de mais do que um tipo de ensaio;

f) qualquer degradação significativa nas propriedades do terreno que pode

ocorrer durante a vida útil da estrutura.

Sempre que necessário deve aplicar-se um coeficiente de conversão para transformar os

resultados dos ensaios de laboratório ou de campo em valores que se possa assumir

serem representativos do comportamento do solo e da rocha no terreno, para o estado

limite em causa, ou para atender a correlações usadas para obter valores derivados de

resultados de ensaios.

Dados geométricos

Os dados geométricos incluem o nível e a inclinação da superfície do terreno, os níveis da

água, os níveis das interfaces entre estratos, os níveis de escavação e as dimensões da

estrutura geotécnica.



2.2.2 Valores característicos

Valores característicos e representativos das acções

Os valores característicos e representativos das acções devem ser considerados de

acordo com o estabelecido nas normas EN 1990 e EN 1991.

Valores característicos dos parâmetros geotécnicos

A escolha de valores característicos para as propriedades dos solos e das rochas deve

basear-se nos resultados de ensaios de laboratório e de campo, complementados com a

experiência adquirida.

O valor característico de um parâmetro de um solo ou de uma rocha deve ser resultado

de uma estimativa cautelosa do valor que determina a ocorrência do estado limite.

A extensão da zona de terreno que governa o comportamento de uma estrutura

geotécnica, relativamente a um estado limite, é usualmente muito maior do que a

dimensão da zona afectada pelo ensaio do solo ou da rocha, pelo que o parâmetro

determinante é muitas vezes o valor médio numa dada superfície ou volume de terreno.

O valor característico deve ser uma estimativa cautelosa desse valor médio.

A extensão referida pode também depender do comportamento da estrutura suportada.

Por exemplo, para consideração da capacidade de carga correspondente a um estado

limite último para um edifício fundado em sapatas, o parâmetro determinante é a

resistência média em cada zona individual de terreno sob cada sapata, caso o edifício

seja incapaz de resistir a uma rotura local. No caso contrário, se o edifício apresentar

rigidez e resistência suficientes, o parâmetro determinante pode ser a média daqueles

valores médios na totalidade ou em parte da zona de terreno sob o edifício.

Podem utilizar-se métodos estatísticos para a escolha de valores característicos das

propriedades do terreno. Tais métodos devem permitir diferenciar amostragens locais e

regionais e devem ter em conta o conhecimento prévio de experiência comparável das

propriedades do terreno.

Caso se usem métodos estatísticos, o valor característico deve ser estimado de tal forma

que a probabilidade calculada de se verificar um valor mais desfavorável que determine a

ocorrência de um estado limite não seja superior a 5%.



Quando se utilizam tabelas tipo de valores característicos relacionados com parâmetros

de investigação do solo, o valor característico deve ser seleccionado como um valor

cauteloso.

Valores característicos dos dados geométricos

Os valores característicos dos níveis do solo, da água no solo ou da água livre devem ser

níveis superiores ou inferiores medidos, nominais ou estimados.

Os valores característicos dos níveis do terreno e das dimensões das estruturas

geotécnicas devem ser, geralmente, valores nominais.

2.2.3 Valores de cálculo

Valores de cálculo das acções

O valor de cálculo de uma acção deve ser determinado de acordo com a norma EN 1990.

O valor de cálculo de uma acção ( dF ) pode ser determinado directamente ou pode ser

determinado a partir de valores representativos, usando a seguinte equação:

γ= i Fd repF F , (2.1)

com

ψ= i rep kF F (2.2)

Os valores de ψ são fornecidos pela norma EN 1990.

Na equação 2.1 devem ser usados os coeficientes parciais γ F , para situações

persistentes e transitórias, definidos adiante.

Se os valores de cálculo das acções geotécnicas forem determinados directamente, os

valores dos coeficientes parciais de segurança recomendados no Anexo A devem ser

usados como uma referência para o requerido nível de segurança.



Os valores de cálculo das pressões da água no terreno podem ser determinadas

directamente, aplicando coeficientes parciais às pressões da água características ou

aplicando uma margem de segurança ao nível da água característico, de acordo com o

acima definido para os valores característicos dos dados geométricos.

Valores de cálculo dos parâmetros geotécnicos

Os valores de cálculo das propriedades do terreno, dX , podem ser obtidos a partir de

valores característicos, kX , usando a equação:

/d k MX X γ= , (2.3)

em que Mγ é o factor parcial de segurança para a propriedade do terreno.

Os valores de cálculo das propriedades do terreno podem também ser obtidos

directamente.

Devem ser usados na equação 2.3 os coeficientes parciais, Mγ , para situações

persistentes e transitórias, definidos adiante.

Se os valores de cálculo das propriedades do terreno forem determinados directamente,

os valores dos coeficientes parciais de segurança a seguir recomendados, devem ser

usados como uma referência para o requerido nível de segurança.

Valores de cálculo dos dados geométricos

Os coeficientes parciais das acções e das propriedades do terreno ( Fγ e Mγ ) têm em

conta pequenas variações nos dados geométricos e, nesses casos, não será necessária

uma margem de segurança adicional nos dados geométricos.

Em casos em que os desvios dos dados geométricos são significativos, os valores de

cálculo desses dados ( da ) devem ser determinados directamente ou a partir de valores

nominais, usando a equação:



d noma a a= ± ∆ , (2.4)

em que para os valores de a∆ , salvo a observância de cuidados especiais durante a

construção, devem considerar-se desvios até 0,10m.

Valores de cálculo das propriedades da estrutura

Os valores de cálculo das propriedades resistentes dos materiais estruturais e das

resistências dos elementos estruturais devem ser determinados de acordo com os

documentos normativos respeitantes a esses materiais.

2.2.4 Estados limites últimos

Generalidades

Nas situações em que se manifeste relevante, deve ser verificado que os seguintes

estados limites não são excedidos:

EQU - perda de equilíbrio da estrutura ou do terreno, considerados como um corpo

rígido, em que a contribuição das propriedades de resistência dos materiais estruturais e

do terreno é insignificante para a capacidade resistente;

Figura 2.2 – Estado limite último EQU

STR - rotura interna ou deformação excessiva da estrutura ou de elementos estruturais,

incluindo sapatas isoladas ou contínuas e estacas, em que as propriedades de resistência

dos materiais estruturais condicionam a capacidade resistente;



Figura 2.3 – Estado limite último STR

GEO - rotura ou deformação excessiva do terreno, em que as propriedades de resistência

do solo ou da rocha condicionam a capacidade resistente; o estado limite GEO é

frequentemente crítico no dimensionamento de elementos estruturais associados a

fundações ou a muros de suporte e, por vezes, na resistência de elementos estruturais.

Figura 2.4 – Estado limite último GEO

UPL - perda de equilíbrio da estrutura ou do terreno, devida ao levantamento pela

impulsão da água ou a outras acções verticais.

a) b)

Figura 2.5 – Estado limite último UPL

HYD - empolamento hidráulico, erosão interna e erosão tubular no terreno, causado por

gradientes hidráulicos.



a) b)

Figura 2.6 – Estado limite último HYD

Verificação do equilíbrio estático (EQU)

Quando se considera um estado limite de equilíbrio estático (EQU) deve verificar-se que:

; ;dst d stb d dE E T≤ + (2.5)

com

; { ; / ; }dst d F rep k M d dstE E F X aγ γ= i (2.6)

e

; { ; / ; }stb d F rep k M d stbE E F X aγ γ= i (2.7)



Devem ser usados nas equações (2.5), (2.6) e (2.7) os coeficientes parciais para

situações persistentes e transitórias definidos no Quadro 2.2.

O equilíbrio estático EQU é principalmente relevante no cálculo estrutural. No cálculo

geotécnico, a verificação EQU deve limitar-se a casos raros, tais como a capacidade de

carga de fundações rígidas em rocha, e é, em princípio, distinta dos problemas de

estabilidade global e de impulsão. Se for considerada uma resistência ao corte, dT , esta

deve ser de reduzida importância.

Figura 2.7 – Estado limite último EQU - exemplo de cálculo


Quadro 2.2 - Coeficientes de segurança parciais – estado limite último de equilíbrio estático (EQU), em situações

persistentes e transitórias

Acções Propriedades do terreno

Permanentes

Desfavoráveis Favoráveis

Variável de

base Outras variáveis tgφ′ c′ uc uq γ

;G dstγ =1,10 ;G stbγ =0,90 ;Q dstγ =1,50a ;Q dstγ 0ψ =1,50 0ψ a 'φγ =1,25b 'cγ =1,25 cuγ =1,4 quγ =1,4 γγ =1,0

a - Quando a acção variável é favorável, não deve ser considerada. ;Q stbγ =0

b Este coeficiente é aplicado a tgφ ′


Verificação da resistência em estados limites estruturais e do terreno, em

situações persistentes e transitórias (STR e GEO)

Quando se considera o estado limite de rotura ou de excessiva deformação de um

elemento estrutural ou de uma zona do terreno (STR e GEO), deve verificar-se se:

d dE R≤ (2.8)

Os coeficientes parciais das acções podem ser aplicados às próprias acções ( repF ) ou aos

seus efeitos ( E ):

{ ; / ; }d F rep k M dE E F X aγ γ= i (2.9)

ou

{ ; / ; }d E rep k M dE E F X aγ γ= i . (2.10)

Em algumas situações de cálculo, a aplicação de coeficientes parciais a acções

resultantes do solo (tais como pressões de terras ou pressões da água) pode originar

valores de cálculo pouco verosímeis ou até fisicamente impossíveis. Nessas situações, os

coeficientes podem ser aplicados directamente aos efeitos das acções resultantes de

valores representativos das acções.

Os coeficientes parciais definidos no Quadro 2.3 devem ser usados nas equações (2.8),

(2.9) e (2.10).

Os coeficientes parciais podem ser aplicados às propriedades do terreno ( X ) ou às

resistências (R ), da seguinte forma:



{ ; / ; }d F rep k M dR R F X aγ γ= i (2.11)

ou

{ ; ; }/d F rep k d RR R F X aγ γ= i (2.12)

Os coeficientes parciais definidos no Quadro 2.3 devem ser usados nas equações (2.11) e

(2.12).

Os coeficientes parciais a usar nas equações (2.9), (2.10), (2.11) e (2.12) são agrupados

em conjuntos designados por A (para as acções ou para os efeitos das acções), M (para

os parâmetros do solo) e R (para as resistências). Estes coeficientes são seleccionados

conforme a combinação considerada.

Com a excepção do cálculo de estacas carregadas axialmente, deve verificar-se que não

ocorre um estado limite de rotura ou de excessiva deformação, para cada uma das

seguintes combinações de coeficientes parciais:

Combinação 1: A1 “+” M1 “+” R1


em que “+” significa “a ser combinado com”.

Nas combinações 1 e 2, os coeficientes parciais são aplicados às acções e aos parâmetros

de resistência do terreno.

Para o cálculo de estacas carregadas axialmente, deve verificar-se que não ocorre um

estado limite de rotura ou de excessiva deformação, para cada uma das seguintes

combinações de coeficientes parciais:




Combinação 2: A2 “+” (M1 ou M2) “+” R2

Na combinação 1 os coeficientes parciais são aplicados às acções e aos parâmetros de

resistência do terreno. Na combinação 2 os coeficientes parciais são aplicados às acções

e às resistências do terreno.

Na combinação 2 o conjunto M1 é usado para o cálculo das resistências das estacas e o

conjunto M2 para o cálculo de acções desfavoráveis em estacas, devidas, por exemplo,

ao atrito negativo e às acções transversais.

Na combinação 1 são geralmente aplicados às acções coeficientes diferentes de 1 e

coeficientes iguais a 1 aos efeitos das acções. Assim consideram-se, na equação (2.9)

1Fγ ≠ e 1Eγ = .

Constituem excepções casos onde não é fisicamente razoável considerar 1Fγ ≠ (por

exemplo um depósito com um nível de líquido fixo); nestes casos considera-se 1Fγ = e

1Eγ ≠ .

Na combinação 2 é sempre usado 1Eγ = , enquanto 1Fγ ≠ apenas para acções variáveis.

Assim, excepto para as situações referidas, a equação (2.9) reduz-se a:

{ ; / ; }d F rep k M dE E F X aγ γ= i (2.13)

Na combinação 1 são aplicados coeficientes iguais a 1 às características resistentes dos

materiais e às resistências. Assim, 1M Rγ γ= =

Na combinação 2, excepto no caso das estacas, 1Mγ > , 1Rγ = ,

Na maioria das situações deverá ser adoptada a equação:

{ ; / ; }d F rep k M dR R F X aγ γ= i (2.14)

Mas para estacas, na combinação 2, 1Mγ = e 1Rγ > deverá adoptar-se a equação:



{ ; ; }/d F rep k d RR R F X aγ γ= i (2.15)

Se for evidente que uma das combinações condiciona o projecto, não é necessário

realizar os cálculos para a outra combinação. No entanto, diferentes combinações podem

ser críticas para diferentes aspectos do mesmo projecto.


Quadro 2.3 - Coeficientes de segurança parciais – estados limites últimos estruturais (STR) e geotécnicos (GEO), em situações

persistentes e transitórias

Acções Propriedades do terreno

Permanentes Combinação

Desfavoráveis Favoráveis

Variável de

base Outras variáveis tgφ′ c′ uc uq γ

1 ;G dstγ =1,35 ;G stbγ =1,00 ;Q dstγ =1,50a ;Q dstγ 0ψ =1,50 0ψ a 'φγ =1,0 b 'cγ =1,0 cuγ =1,0 quγ =1,0 γγ =1,0

2 ;G dstγ =1,00 ;G stbγ =1,00 ;Q dstγ =1,30a ;Q dstγ 0ψ =1,30 0ψ a 'φγ =1,25b 'cγ =1,25 cuγ =1,4 quγ =1,4 γγ =1,0

a - Quando a acção variável é favorável, não deve ser considerada. ;Q stbγ =0

b Este coeficiente é aplicado a tgφ ′


Os coeficientes parciais, γ , para estados limites últimos, em situações de projecto

persistentes e transitórias e os coeficientes de correlação, ξ , para fundações por

estacas, em todas as situações de projecto, devem ser os que se referem nos Quadros

2.4 a 2.9.

Coeficientes parciais das resistências ( Rγ ) para fundações por estacas

Para fundações por estacas e para as verificações dos estados limites estrutural (STR) e

geotécnico (GEO), devem ser aplicados os conjuntos R1 e R2 dos seguintes coeficientes

parciais de resistência ( Rγ ):

- bγ à resistência de ponta;

- sγ à resistência lateral para estacas em compressão;

- tγ à resistência total (combinada) para estacas em compressão;

- ;s tγ à resistência lateral para estacas em tracção.

Nota: Os valores dos coeficientes parciais recomendados para os conjuntos R1 e R2 são

apresentados no Quadro 2.4, para estacas cravadas, no Quadro 2.5, para estacas

moldadas e no Quadro 2.6, para estacas executadas com o trado contínuo.



Quadro 2.4 - Coeficientes parciais de resistência ( Rγ ) para estacas cravadas

Conjunto Resistência Símbolo

R1 R2

Ponta γb 1,0 1,3

Lateral (compressão) γs 1,0 1,3

Total/combinada (compressão) γt 1,0 1,3

Lateral (tracção) γs;t 1,25 1,6

Quadro 2.5 - Coeficientes parciais de resistência ( Rγ ) para estacas moldadas


R1 R2

Ponta γb 1,25 1,6




Quadro 2.6 - Coeficientes parciais de resistência ( Rγ ) para estacas de trado contínuo


R1 R2

Ponta γb 1,1 1,45






Coeficientes de correlação para fundações por estacas

Para a verificação dos estados limites estrutural (STR) e geotécnico (GEO), devem ser

utilizados os seguintes coeficientes de correlação, ξ , para obtenção dos valores

característicos da resistência axial em estacas:

- 1ξ ao valor médio da resistência obtida em ensaios de carga estática;

- 2ξ ao valor mínimo da resistência obtida em ensaios de carga estática;

- 3ξ ao valor médio da resistência calculada a partir de resultados de ensaios

ao terreno;

- 4ξ ao valor mínimo da resistência calculada em resultados de ensaios ao

terreno;

- 5ξ ao valor médio da resistência obtida em ensaios de carga dinâmica;

- 6ξ ao valor mínimo da resistência obtida em ensaios de carga dinâmica.

Nota: Os valores dos coeficientes de correlação recomendados são apresentados nos

Quadros 2.7, 2.8 e 2.9.

Quadro 2.7 - Coeficientes de correlação, ξ , para obtenção dos valores característicos a

partir de ensaios de carga estática

(n - número de estacas ensaiadas)

ξ para n = 1 2 3 4 5≥

1ξ 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00

2ξ 1,40 1,20 1,05 1,00 1,00




partir de resultados de ensaios ao terreno

(n - número de perfis ensaiados)

ξ para n = 1 2 3 4 5 7 10

3ξ 1,40 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25

4ξ 1,40 1,27 1,23 1,20 1,15 1,12 1,08


partir de ensaios de carga dinâmica a, b, c, d, e

(n - número de estacas ensaiadas)

ξ para n = 2≥ 5≥ 10≥ 15≥ 20≥

5ξ 1,60 1,50 1,45 1,42 1,40

6ξ 1,50 1,35 1,30 1,25 1,25

a Os valores de ξ são válidos para ensaios de impacto dinâmico.

b Os valores de ξ podem ser multiplicados por um coeficiente de modelo de 0,85, quando são

utilizados ensaios de impacto dinâmico com concordância de sinal.

c Os valores de ξ devem ser multiplicados por um coeficiente de modelo de 1,10, quando são

utilizadas fórmulas dinâmicas com medição do repique.

d Os valores de ξ devem ser multiplicados por um coeficiente de modelo de 1,20, quando são

utilizadas fórmulas dinâmicas sem medição do repique.

e Se existem diferentes tipos de estacas na fundação, devem ser agrupadas para a selecção do

número n de estacas a ensaiar.

Verificação da segurança e coeficientes parciais para a perda de equilíbrio por

impulsão – UPL

A verificação da perda de equilíbrio por impulsão (UPL) deve processar-se de forma que

o valor de cálculo da combinação de acções verticais instabilizadoras, permanentes e

variáveis, ( ,dst dV ), seja inferior ou igual à soma do valor de cálculo das acções verticais

permanentes estabilizadoras ( ;stb dG ) e do valor de cálculo de alguma eventual

resistência adicional à perda de equilíbrio por impulsão ( dR ):



, ;dst d stb d dV G R≤ + (2.16)

onde

, ; ;dst d dst d dst dV G Q= + (2.17)

A resistência adicional à perda de equilíbrio por impulsão pode também ser tratada como

uma acção vertical permanente estabilizadora ( ;stb dG ).

Coeficientes parciais para a verificação do estado limite de perda de equilíbrio por

impulsão (UPL)

Para a verificação do estado limite de perda de equilíbrio por impulsão (UPL) devem ser

aplicados às acções os seguintes coeficientes parciais:

- ;G dstγ às acções permanentes desfavoráveis (instabilizadoras);

- ;G stbγ às acções permanentes favoráveis (estabilizadoras);

- ;Q dstγ às acções variáveis desfavoráveis (instabilizadoras).

No Quadro 2.10 indicam-se os valores de Fγ .



Quadro 2.10 – UPL - coeficientes parciais das acções ( Fγ )

Acção Símbolo Valor

Permanente

Desfavorável a

Favorável b

;G dstγ

;G stbγ

1,0

0,9

Variável

Desfavorável a

;Q dstγ

1,5

a Instabilizadora

b Estabilizadora

Para a verificação do estado limite de perda de equilíbrio por impulsão (UPL) devem ser

aplicados os seguintes coeficientes parciais:

- 'φγ à tangente do ângulo de atrito;

- 'cγ à coesão efectiva;

- cuγ à resistência não drenada;

- ;s tγ à resistência à tracção da estaca.

No Quadro 2.11 indicam-se os valores dos coeficientes parciais do solo e da resistência à

tracção das estacas.



Quadro 2.11 – UPL - coeficientes parciais dos parâmetros do solo e da resistência à

tracção das estacas

Parâmetro do solo Símbolo Valor

Ângulo de atritoa 'φγ 1,25

Coesão efectiva 'cγ 1,25

Resistência não drenada cuγ 1,40

Resistência à tracção da

estaca

;s tγ 1,40

a Este coeficiente é aplicado a tgφ ′ ’

Verificação da resistência à rotura hidráulica do terreno – HYD

Quando se considera um estado limite de rotura hidráulica do terreno (HYD) deve

verificar-se, para todas as colunas de solo relevantes, que o valor de cálculo da pressão

neutra total instabilizadora, ( ;dst du ), na base da coluna, ou que o valor de cálculo da

força de percolação, ( ;dst dS ), na coluna é inferior ou igual à tensão vertical total

estabilizadora, ( ;stb dσ ), na base da coluna, ou ao peso submerso, ( ;' stb dG ), da mesma

coluna:

; ;dst d stb du σ≤ (2.18)

; ;'dst d stb dS G≤ (2.19)



Coeficientes parciais para a verificação do estado limite de rotura hidráulica (HYD)

Para a verificação do estado limite de rotura hidráulica (HYD) devem ser aplicados às

acções os seguintes coeficientes parciais ( Fγ ):

- ;G dstγ às acções permanentes desfavoráveis (instabilizadoras);

- ;G stbγ às acções permanentes favoráveis (estabilizadoras);

- ;Q dstγ às acções variáveis desfavoráveis (instabilizadoras).

No Quadro 2.12 indicam-se os valores de Fγ .

Quadro 2.12 – HYD - coeficientes parciais das acções ( Fγ )

Acção Símbolo Valor

Permanente

Desfavorável a

Favorável b

;G dstγ

;G stbγ

1,35

0,90

Variável

Desfavorável a

;Q dstγ

1,50

a Instabilizadora

b Estabilizadora



2.2.5 Estados limites de utilização

Generalidades

A verificação dos estados limites de utilização no terreno ou na estrutura deve garantir

que:

d dE C≤ (2.20)

Em alternativa, para garantir que as deformações se situam dentro dos limites

estabelecidos, pode verificar-se se é apenas mobilizada uma pequena percentagem da

resistência do terreno. Esta abordagem simplificada é condicionada a situações de

projecto onde:

a) não é necessário um valor da deformação para verificar o estado limite de

utilização;

b) existe uma experiência comparável em que as condições de terreno, as

estruturas e o processo construtivo são semelhantes.

Para os estados limites de utilização todos os valores dos coeficientes parciais são

considerados, geralmente, iguais à unidade.

2.2.6 Valores limites dos movimentos

Generalidades

Um valor limite para um dado movimento é o valor para o qual ocorre um estado limite

último ou de utilização, tal como a fendilhação inaceitável e o empenamento de portas.

Este valor limite deve ser acordado com o projectista da estrutura.

No projecto de fundações devem ser estabelecidos valores limites para os movimentos

da fundação.



Quaisquer movimentos diferenciais das fundações, que induzam deformações na

estrutura suportada, devem ser limitados para garantir que não introduzem nesta um

estado limite.

Na ausência da especificação de valores limites para as deformações da estrutura, devem

usar-se os valores da deformação estrutural e dos movimentos da fundação

apresentados no Quadro 2.13.

Valores limites da deformação estrutural e dos movimentos da fundação

As componentes dos movimentos de uma fundação a considerar incluem o

assentamento, o assentamento relativo ou diferencial, a rotação, a inclinação, a flecha

unitária, a rotação relativa, o deslocamento horizontal e a amplitude de vibração. Na

Figura 2.8 apresentam-se algumas definições e alguns termos para os movimentos da

fundação e para as deformações.

Quadro 2.13 - Valores limites da deformação estrutural e dos movimentos da fundação

Rotação relativa máxima

Deformada côncava Deformada

convexa

Assentamento

máximo

Assentamento diferencial

máximo

1/500 (ELUt) 1/1000 (ELUt)

1/300 (ELU) 1/600 (ELU) 50mm a 20mm a

a Estruturas normais com fundações isoladas

Podem ser aceitáveis maiores assentamentos, totais ou diferenciais, desde que as rotações

relativas se situem dentro dos limites aceitáveis e que os assentamentos totais não originem

problemas nas condutas e cabos que entram na estrutura, ou causem desvios da vertical

As orientações anteriores, respeitantes aos valores limites dos assentamentos, aplicam-

se a estruturas correntes. Não é conveniente aplicá-las a edifícios ou a estruturas fora do

comum ou para os quais a intensidade do carregamento é marcadamente não uniforme.



a) definições de assentamento s , de assentamento diferencial sδ , de rotação θ e de

distorção α

b) definições de flecha ∆ e de flecha unitária L

∆

c) definições de inclinação média ω e de rotação relativa β (distorção angular)

Figura 2.8 – Definições de movimentos da fundação

2.3 Outros métodos de dimensionamento geotécnico

2.3.1 Dimensionamento com base em medidas prescritivas

Em situações em que não se disponha de modelos de cálculo, ou em que eles não sejam

necessários, os estados limites podem ser evitados mediante a utilização de medidas



prescritivas. Estas medidas envolvem detalhes de projecto convencionais e geralmente

conservativos, bem como a atenção em relação à especificação e controlo dos materiais,

execução, protecção e procedimentos de manutenção.

Pode efectuar-se o dimensionamento por medidas prescritivas nos casos em que a

experiência comparável torne desnecessários os cálculos de projecto, entendendo-se

como experiência comparável a informação documentada ou claramente estabelecida que

diga respeito a estruturas semelhantes e ao mesmo tipo de terreno considerado no

projecto, envolvendo os mesmos tipos de solo e de rocha, e para o qual seja previsível

um comportamento semelhante. A informação recolhida no local é considerada

particularmente relevante.

Podem também utilizar-se medidas prescritivas para assegurar a durabilidade face ao

ataque químico e biológico, para os quais não são normalmente apropriados cálculos

directos.

2.3.2 Dimensionamento com base em ensaios de carga e em ensaios em

modelos experimentais

Podem utilizar-se os resultados de ensaios de carga ou de ensaios em modelos

experimentais para justificar um dimensionamento, ou para complementar uma das

outras alternativas de dimensionamento mencionadas, desde que se considerem os

seguintes aspectos:

a) as diferenças entre as condições do terreno no ensaio e na obra;

b) os efeitos do tempo, especialmente se a duração do ensaio for muito inferior à

duração do carregamento na obra;

c) os efeitos de escala, especialmente se forem utilizados modelos de pequenas

dimensões, caso em que tem que ser considerado o efeito do nível de tensões no

comportamento do terreno, juntamente com os efeitos associados às dimensões das

partículas.

Os ensaios podem ser efectuados numa amostra da própria obra, ou em modelos em

escala natural ou reduzida.



2.3.3 Dimensionamento com base no método observacional.

Em virtude de a previsão do comportamento geotécnico ser frequentemente difícil, é por

vezes apropriado adoptar o procedimento designado por "método observacional", em que

o projecto é revisto durante a construção. Quando se utiliza este método, devem

respeitar-se os quatro requisitos seguintes, antes do início da construção:

1) devem ser estabelecidos os limites do comportamento aceitável;

2) deve determinar-se a gama de variação dos comportamentos possíveis e deve

demonstrar-se que, com uma probabilidade aceitável, o comportamento real virá a estar

dentro dos limites estabelecidos;

3) deve ser elaborado um plano de observação, o qual tem por objectivo verificar se o

comportamento real se encontra dentro dos limites estabelecidos; isto deve ser tornado

claro suficientemente cedo pela observação, e a intervalos suficientemente curtos, para

que seja possível adoptar, com sucesso, medidas de correcção. O tempo de resposta dos

instrumentos e os procedimentos para análise dos resultados devem ser suficientemente

rápidos em relação à possível evolução do comportamento da obra;

4) deve estar previsto um plano de actuação, a adoptar no caso de a observação revelar

um comportamento que saia dos limites estabelecidos.

Durante a construção, a observação deve ser garantida conforme planeada, podendo,

caso tal seja necessário, colocar-se dispositivos adicionais ou proceder-se à sua

substituição. Os resultados da observação devem ser analisados nos prazos apropriados

e, caso necessário, deve ser posto em prática o plano de actuação previamente

estabelecido.



3 Relatório do projecto geotécnico

3.1 Hipóteses, dados e cálculos

As hipóteses, dados, cálculos e resultados das verificações da segurança e da

funcionalidade devem ser registados no Relatório do Projecto Geotécnico.

O nível de detalhe do Relatório do Projecto Geotécnico pode variar bastante, dependendo

do tipo de projecto. Para projectos simples, normalmente da Categoria Geotécnica 1,

pode ser suficiente uma só página. O relatório deve, geralmente, incluir os seguintes

aspectos, com referências cruzadas com o Relatório de Caracterização Geotécnica e com

outros documentos que contenham mais detalhes:

a) descrição do local e sua vizinhança;

b) descrição das condições do terreno;

c) descrição da construção proposta, incluindo as acções;

d) valores de cálculo das propriedades dos solos e das rochas, incluindo a respectiva

justificação, se apropriado;

e) regulamentos e outros documentos normativos aplicados;

f) condições do local face à construção proposta e nível de risco aceitável;

g) cálculos e peças desenhadas do projecto geotécnico;

h) recomendações para o projecto das fundações;

i) referência aos aspectos a verificar durante a construção ou que requeiram observação

ou manutenção.

O responsável pelo Relatório do Projecto Geotécnico deve ser um engenheiro civil com

conhecimentos geotécnicos e experiência adequados.



3.2 Supervisão, observação e manutenção

O Relatório do Projecto Geotécnico deve incluir um plano de supervisão e observação,

caso apropriado. Os aspectos que requeiram verificação durante a construção ou

manutenção após a construção, devem ser claramente identificados no relatório. Caso as

verificações necessárias tenham sido efectuadas durante a construção, devem ser

registadas e anexadas ao relatório.

Relativamente à supervisão e à observação, o Relatório do Projecto Geotécnico deve

explicitar:

a) o objectivo de cada conjunto de observações e medições;

b) as partes da estrutura que devem ser observadas e os locais onde devem ser

feitas as observações;

c) a frequência com que se devem efectuar as medições;

d) o modo de avaliação dos resultados;

e) a gama de valores dentro da qual se inserem os resultados;

f) o período de tempo durante o qual a observação deve continuar depois de

terminada a construção;

g) as entidades responsáveis pela realização das medições e das observações,

pela interpretação dos resultados obtidos e pela observação e manutenção das

estruturas.

Nos casos apropriados, referidos no parágrafo anterior, deve ser fornecido ao dono da

obra ou cliente, de uma forma individualizada, um Manual contendo os requisitos de

supervisão, observação e manutenção para a estrutura construída.



Bibliografia

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Estruturas Rígidas de Suporte de Terras”, República de Cabo Verde, Maio de 2007.

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Geotécnico – Parte 1 (EN1997-1), Lisboa, LNEC, Maio 2008.

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