Modelagem física de radiers estaqueados com e sem estacas defeituosas assentes em areia

Abstract

O conceito de radier estaqueado vem sendo cada vez mais utilizado em fundações devido a ocorrência de prédios mais altos, que apresentam maiores cargas concentradas, mas também vem se tornando uma solução viável em pequenos empreendimentos. Desta forma, necessita-se de uma interação entre os elementos constituintes deste sistema para que se tenha um número ótimo de estacas sob o radier a fim de atender critérios de capacidade de carga e recalque admissível. Este aspecto é particularmente importante quando ocorrem defeitos (rupturas ou execução de estacas mais curtas que as projetadas) no sistema de fundação, que gera um fenômeno de distribuição de carga, mudança de fator de segurança e aumento de deslocabilidade imprevisível ao projetista. Um estudo aprofundado do assunto, em verdadeira grandeza, nem sempre é viável o que limita a avaliação destes sistemas sob condições de redução de escala em câmaras de calibração ou sob condições numéricas. Para esta tese de doutorado foram utilizadas placas rígidas e tubos de alumínio para realizar 20 provas de carga em escala reduzida com tensões de 1g assentes em areia sob carregamento vertical, controlados por célula de carga, com o intuito de avaliar o comportamento qualitativo (e prever tendências) de radiers estaqueados com e sem a presença de estacas danificadas para radiers estaqueados de 04, 09 e 16 estacas em tanque de ensaio cilíndrico metálico. Os danos foram simulados pela variação do comprimento das estacas (50%L e 0%L). Para os radiers de 09 e 16 estacas os danos variaram nas posições de canto, borda e centro da placa. Para os radiers sobre 04 estacas, com 25% de estacas danificas, na carga de serviço (50% da carga convencionada a um recalque de 10% do diâmetro da estaca) as fundações já estavam com FS de 1,5, enquanto que para os radiers sobre 09 (11% de dano) e 16 (6% de dano), os fatores de segurança atingiram 1,8 e 1,9, respectivamente. Observou-se também que, desde os níveis iniciais de carregamento, há uma pequena variação da rigidez do sistema, mesmo nos radiers de maior número de estacas, o que permite uma previsão qualitativa da nova situação pós defeito. E isso é claramente evidente a partir dos resultados que evidenciam a diminuição do fator de distribuição de carga (em um dado nível de recalque) com o aumento do número de estacas, embora estacas de diferentes comprimentos mostrem uma tendência similar na distribuição de carga. A tese contribui para o entendimento e a previsão qualitativa, adimensional, de sistemas de fundação radier estaqueado em condições distintas de defeito (posição, geometria do sistema, nível de deslocabilidade/carregamento), entendimento este que serve de base inicial a previsão do comportamento destas fundações quando fisicamente afetadas – e de certa forma à tomada de decisões sobre a eventual necessidade de reforço do sistema de fundações.