Análises de interação solo-estrutura em edifícios com fundação profunda

Neste artigo é apresentado como a influência da interação solo-estrutura (ISE) interfere nas estruturas de concreto armado em edifícios de pequeno porte com fundações profundas, com o objetivo de analisar a influência da ISE nas cargas e recalques de pilares, estabilidade global e custos dos materiais. As análises basearam-se em simulações numérico-computacional de uma edificação comercial com o emprego do software comercial CAD/TQS. O edifício foi simulado com 4, 6 e 8 pavimentos com 3 perfis diferentes de solos, gerando 8 estudos de casos. Quando considerada a ISE, as cargas e recalques não apresentaram variações significativas e os parâmetros de instabilidade global ficaram dentro das recomendações normativas. Dentre as variáveis analisadas, o custo dos materiais da estrutura foi o item menos afetado com a consideração da ISE.

Palavras-chave:
estacas escavadas; concreto armado; efeito de grupo; estabilidade global

Autoria

M. G. RITTER

Universidade Comunitária da Região de Chapecó, Chapecó, SC, Brasil; marioritter@unochapeco.edu.br silvio@unochapeco.edu.brUniversidade Comunitária da Região de Chapecó, Chapecó, SC, Brasil; marioritter@unochapeco.edu.br silvio@unochapeco.edu.brUniversidade Comunitária da Região de Chapecó, Chapecó, SC, Brasil; marioritter@unochapeco.edu.br silvio@unochapeco.edu.br

http://orcid.org/0000-0002-4158-7325

M. L. MENEGOTTO

Universidade Federal da Fronteira Sul, Chapecó, SC, Brasil; mauromenegotto@gmail.com pavan.uffs@gmail.com Universidade Federal da Fronteira Sul, Chapecó, SC, Brasil; mauromenegotto@gmail.com pavan.uffs@gmail.com Universidade Federal da Fronteira Sul, Chapecó, SC, Brasil; mauromenegotto@gmail.com pavan.uffs@gmail.com

http://orcid.org/0000-0002-0660-9795

M. F. COSTELLA

Faculdade Meridional, Passo Fundo, RS, Brasil. costella@unochapeco.edu.br pavan.uffs@gmail.com Faculdade Meridional, Passo Fundo, RS, Brasil. costella@unochapeco.edu.br pavan.uffs@gmail.com Faculdade Meridional, Passo Fundo, RS, Brasil. costella@unochapeco.edu.br pavan.uffs@gmail.com

http://orcid.org/0000-0001-6471-9848

R. C. PAVAN

http://orcid.org/0000-0001-6946-0839

S. E. PILZ

http://orcid.org/0000-0003-0361-7658

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Figuras | Tabelas

Figuras (6)
Tabelas (13)

Pilar	Dimensão dos pilares dos edifícios de 4 pavimentos (cm)	Dimensão dos pilares dos edifícios de 6 pavimentos (cm)	Dimensão dos pilares dos edifícios de 8 pavimentos (cm)
1	20 x 20	25 x 25	25 x 25
2	30 x 25	30 x 30	30 x 30
3	30 x 25	30 x 30	30 x 30
4	20 x 20	25 x 25	25 x 25
5	25 x 25	30 x 25	30 x 30
6	45 x 30	55 x 30	65 x 35
7	40 x 30	55 x 30	65 x 35
8	25 x 25	30 x 25	30 x 30
9	25 x 25	30 x 25	30 x 30
10	30 x 45	30 x 55	35 x 65
11	30 x 45	30 x 55	35 x 65
12	25 x 25	30 x 25	30 x 30
13	25 x 25	30 x 25	30 x 30
14	45 x 30	55 x 30	65 x 35
15	45 x 30	55 x 30	65 x 35
16	25 x 25	30 x 25	30 x 30
17	20 x 20	25 x 25	25 x 25
18	30 x 25	40 x 35	40 x 30
19	20 x 20	25 x 25	25 x 25

Velocidade básica Vo	Fator do terreno S1	Categoria de rugosidade S2	Fator estatístico S3	Classe da edificação
45 m/s	1	IV	1	B

Descrição do tipo de solo	Valores típicos (KN/m²)
Argila muito mole (SPT ≤ 2)	1000
Argila mole (SPT 2 a 5)	2000
Argila média (SPT 6 a 10)	5000
Argila rija (SPT 11 a 19)	8000
Argila dura (SPT > 19)	15000

Descrição do tipo de solo	υ
Argila muito mole (SPT ≤ 2)	0,24
Argila mole (SPT 2 a 5)	0,23
Argila média (SPT 6 a 10)	0,22
Argila rija (SPT 11 a 19)	0,21
Argila dura (SPT > 19)	0,21

Carga admissível (kN) para estacas com 20 m de profundidade			Variação da carga admíssivel (%)
Diâmetro (cm)	Perfil de sondagem 1 (+10%)	Perfil de sondagem 2 (+10%)	Perfil de sondagem 3 (+10%)	Perfil 2 para Perfil 1	Perfil 3 para Perfil 2	Perfil 3 para Perfil 1
30	279,95	363,88	-	23,07	-	-
40	396,22	515,13	638,66	23,08	19,34	61,19
50	524,15	681,34	841,50	23,07	19,03	60,55
60	663,52	862,51	1061,61	23,07	18,75	60,00
70	814,44	1058,75	1298,99	23,08	18,49	59,49
80	976,80	1269,84	1553,75	23,08	18,27	59,07
Variação média (%)				23,07	18,78	60,06

Perfil de sondagem 2				Perfil de sondagem 3
Pilar	Dimensões do bloco	Estacas		Pilar	Dimensões do bloco	Estacas
Pilar	L x C x H (cm)	Ø (cm)	Prof. (m)	Pilar	L x C x H (cm)	Ø (cm)	Prof. (m)
P1	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20	P1	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20
P2	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20	P2	270 x 90 x 120	2 Ø 60	20
P3	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20	P3	270 x 90 x 120	2 Ø 60	20
P4	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20	P4	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20
P5	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P5	230 x 80 x 110	2 Ø 50	20
P6	310 x 310 x 160	4 Ø 70	20	P6	270 x 270 x 150	4 Ø 60	20
P7	350 x 350 x 180	4 Ø 80	20	P7	270 x 270 x 150	4 Ø 60	20
P8	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20	P8	270 x 90 x 120	2 Ø 60	20
P9	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P9	230 x 80 x 110	2 Ø 50	20
P10	310 x 310 x 160	4 Ø 70	20	P10	270 x 270 x 150	4 Ø 60	20
P11	310 x 310 x 160	4 Ø 70	20	P11	270 x 270 x 150	4 Ø 60	20
P12	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P12	230 x 80 x 110	2 Ø 50	20
P13	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P13	230 x 80 x 110	2 Ø 50	20
P14	350 x 350 x 180	4 Ø 80	20	P14	310 x 310 x 160	4 Ø 70	20
P15	310 x 310 x 160	4 Ø 70	20	P15	270 x 270 x 150	4 Ø 60	20
P16	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P16	230 x 80 x 110	2 Ø 50	20
P17	100 x 100 x 100	1 Ø 70	20	P17	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20
P18	350 x 110 x 140	2 Ø 80	20	P18	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20
P19	100 x 100 x 100	1 Ø 70	20	P19	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20

Perfil de sondagem 1				Probe profile 2				Probe profile 3
Pilar	Dimensões do bloco	Estacas		Pilar	Dimensões do bloco	Estacas		Pilar	Dimensões do bloco	Estacas
Pilar	L x C x H (cm)	Ø (cm)	Prof. (m)		L x C x H (cm)	Ø (cm)	Prof. (m)		L x C x H (cm)	Ø (cm)	Prof. (m)
P1	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20	P1	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20	P1	70 x 70 x 70	1 Ø 40	20
P2	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20	P2	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P2	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20
P3	310 x 100 x 120	2 Ø 70	20	P3	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20	P3	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20
P4	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20	P4	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20	P4	70 x 70 x 70	1 Ø 40	20
P5	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P5	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P5	190 x 70 x 70	2 Ø 40	20
P6	310 x 310 x 165	4 Ø 70	20	P6	270 x 270 x 160	4 Ø 60	20	P6	230 x 230 x 155	4 Ø 50	20
P7	350 x 350 x 185	4 Ø 80	20	P7	270 x 270 x 160	4 Ø 60	20	P7	230 x 230 x 155	4 Ø 50	20
P8	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P8	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P8	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20
P9	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P9	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P9	190 x 70 x 70	2 Ø 40	20
P10	310 x 310 x 165	4 Ø 70	20	P10	270 x 270 x 160	4 Ø 60	20	P10	230 x 230 x 155	4 Ø 50	20
P11	270 x 270 x 145	4 Ø 60	20	P11	230 x 230 x 140	4 Ø 50	20	P11	190 x 190 x 135	4 Ø 40	20
P12	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P12	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P12	190 x 70 x 70	2 Ø 40	20
P13	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P13	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P13	190 x 70 x 70	2 Ø 40	20
P14	350 x 350 x 185	4 Ø 80	20	P14	270 x 270 x 160	4 Ø 60	20	P14	230 x 230 x 155	4 Ø 50	20
P15	310 x 310 x 165	4 Ø 70	20	P15	270 x 270 x 160	4 Ø 60	20	P15	230 x 230 x 155	4 Ø 50	20
P16	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P16	230 x 80 x 100	2 Ø 50	20	P16	190 x 70 x 70	2 Ø 40	20
P17	100 x 100 x 100	1 Ø 70	20	P17	90 x 90 x 90	1 Ø 60	20	P17	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20
P18	350 x 110 x 140	2 Ø 80	20	P18	270 x 90 x 105	2 Ø 60	20	P18	270 x 90 x 110	2 Ø 60	20
P19	100 x 100 x 100	1 Ø 70	20	P19	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20	P19	80 x 80 x 80	1 Ø 50	20

	Tendência geral	Maior var. de carga (%)	Maior recalque sem ISE (mm)	Maior recalque com ISE (mm)
8 pavimentos - perfil de sondagem 2	Yes	6,49	22,10	21,48
8 pavimentos - perfil de sondagem 3	Yes	5,55	22,43	21,53
6 pavimentos - perfil de sondagem 1	Yes	5,31	17,16	16,83
6 pavimentos - perfil de sondagem 2	Yes	5,01	17,70	17,26
6 pavimentos - perfil de sondagem 3	Yes	7,07	18,97	18,40
4 pavimentos - perfil de sondagem 1	No	3,50	11,85	11,76
4 pavimentos - perfil de sondagem 2	No	2,95	11,95	11,85
4 pavimentos - perfil de sondagem 3	No	6,75	12,61	12,73

	Variação do parâmetro de instabilidade Gama Z
	Perfil de sondagem 1			Perfil de sondagem 2			Perfil de sondagem 3
	Sem ISE	Com ISE	Variação (%)	Sem ISE	Com ISE	Variação (%)	Sem ISE	Com ISE	Variação (%)
8 pavimentos	-	-	-	1,19	1,24	4,20	1,19	1,25	5,04
6 pavimentos	1,19	1,24	4,20	1,19	1,25	5,04	1,19	1,26	5,88
4 pavimentos	1,14	1,23	7,89	1,14	1,23	7,89	1,14	1,24	8,77

	Custo dos elementos estruturais (R$)
	Estacas			Blocos
	Sem ISE	Com ISE	Var. (%)	Sem ISE	Com ISE	Var. (%)
8 pav. - perfil de sondagem 2	102514,97	102514,97	0,00	71691,34	71102,96	-0,82
8 pav. - perfil de sondagem 3	73551,27	73551,27	0,00	51941,38	51333,72	-1,17
6 pav. - perfil de sondagem 1	98979,81	98979,81	0,00	64739,00	64701,91	-0,06
6 pav. - perfil de sondagem 2	66548,80	66548,80	0,00	43499,83	43614,59	0,26
6 pav. - perfil de sondagem 3	47540,96	47540,96	0,00	31399,57	31387,60	-0,04
4 pav. - perfil de sondagem 1	60779,13	60779,13	0,00	24963,51	25047,32	0,34
4 pav. - perfil de sondagem 2	42202,43	42202,43	0,00	17399,81	17325,35	-0,43
4 pav. - perfil de sondagem 3	33255,06	33255,06	0,00	14654,82	14584,74	-0,48

	Custos da infraestrutura, superestrutura e custos globais (R$)
	Custo da Infraestrutura				Custo da Superestrutura			Custo global
	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)
8 pav. - perfil de sondagem 2	157802,12	157388,94	-0,26	69890,93	71552,12	2,38	313360,21	313360,21	0,00
8 pav. - perfil de sondagem 3	157802,12	158117,48	0,20	69693,54	70929,58	1,77	313360,21	313360,21	0,00
6 pav. - perfil de sondagem 1	120257,41	120066,44	-0,16	41157,29	41674,71	1,26	232308,38	232308,38	0,00
6 pav. - perfil de sondagem 2	120257,41	120201,64	-0,05	41010,70	41105,02	0,23	232308,38	232308,38	0,00
6 pav. - perfil de sondagem 3	120257,41	120536,27	0,23	41072,02	41592,07	1,27	232308,38	232308,38	0,00
4 pav. - perfil de sondagem 1	85725,14	85601,62	-0,14	20839,41	21462,25	2,99	157954,09	157954,09	0,00
4 pav. - perfil de sondagem 2	85725,14	85701,48	-0,03	20772,54	20950,66	0,86	157954,09	157954,09	0,00
4 pav. - perfil de sondagem 3	85725,14	85819,74	0,11	20790,65	21037,68	1,19	157954,09	157954,09	0,00

	Custos da infraestrutura, superestrutura e custos globais (R$)
	Custo da Infraestrutura				Custo da Superestrutura			Custo global
	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)	S/ ISE	C/ ISE	Var. (%)
8 pav. - perfil de sondagem 2	174206.31	173617.93	-0.34	541053.26	542301.26	0.23	715259.57	715919.19	0.09
8 pav. - perfil de sondagem 3	125492.64	124884.99	-0.48	540855.86	542407.26	0.29	666348.51	667292.25	0.14
6 pav. - perfil de sondagem 1	163718.81	163681.72	-0.02	393723.08	394049.53	0.08	557441.88	557731.26	0.05
6 pav. - perfil de sondagem 2	110048.63	110163.39	0.10	393576.49	393615.04	0.01	503625.13	503778.43	0.03
6 pav. - perfil de sondagem 3	78940.53	78928.56	-0.02	393637.81	394436.72	0.20	472578.34	473365.28	0.17
4 pav. - perfil de sondagem 1	85742.64	85826.44	0.10	264518.63	265017.95	0.19	350261.27	350844.40	0.17
4 pav. - perfil de sondagem 2	59602.24	59527.78	-0.12	264451.76	264606.23	0.06	324054.01	324134.01	0.02
4 pav. - perfil de sondagem 3	47909.89	47839.81	-0.15	264469.87	264811.51	0.13	312379.76	312651.32	0.09