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1 - Introdução
1.1 - História da Engenharia de fundações no Brasil
Durante a época colonial no Brasil, as construções, segundo Katinsky (1994), podiam ser classificadas em três tipos de obras: destinadas a produção colonial de exportação; as para garantir a continuidade administrativa e social da colônia; e as que tinham em vista a satisfação das suas necessidades internas. Ao primeiro grupo correspondiam principalmente, as obras relacionadas com a indústria do açúcar e as precárias instalações portuárias de exportação. Essas quase sempre se resumiam a plataformas, onde atracavam pequenas embarcações, a remo, que transferiam a carga aos navios. Nos engenhos maiores, os galpões geralmente retangulares, eram construídos com pilares de tijolos queimados, onde se abrigavam, em níveis escalonados, a moenda, as fornalhas e as formas de purgar. No segundo grupo estavam as fortalezas militares, construídas ao longo da costa, e algumas delas, nas fronteiras com as colônias espanholas; os quartéis e os edifícios públicos; e as cadeias. É incluido nessa classe também as igrejas e conventos, pois a igreja é o braço ideológico da coroa portuguesa. No terceiro grupo reúnem-se as obras civis: casas de moradia, comércio, armazéns e moinhos de farinha. Sobre as fundações dessas obras muito pouco se sabe, além da tradição dos alicerces das obras comuns, constituídas por pedras socadas em valas escavadas ao longo das paredes.
1.2 – Duas falhas geotécnicas ocorridas na década de 40 em São Paulo-SP
São apresentados nesta seção dois exemplos de falhas geotécnicas ocorridas na cidade de São Paulo durante a década de 40 que resultaram em recalques diferenciais significativos em edifícios. Estas ocorrências contribuíram para a valorização dos estudos de obras geotécnicas no Brasil. A primeira foi o edifício do Banco do Estado que segundo o engenheiro Arnaldo (1993) a moldagem de estacas de grande diâmetro no solo por meio de cravação de tubos de ponta fechada (Franki) através de argila rija fez suspender o nível do terreno em 70 cm. Com isso as estacas já moldadas foram tracionadas, rompendo-se exatamente onde terminava a armadura do fuste, junto às suas bases alargadas. Cinco provas de carga mostraram cargas de ruptura das estacas de apenas 90 t, quando se esperava cerca de 300 t. É que essas 90 t correspondiam apenas ao atrito lateral do fuste. Porém, uma prova sobre a última estaca cravada mostrou ruptura com 270 t; pois essa última estaca não tinha sido tracionada e, portanto, contava também com a resistência de ponta. A solução do problema levou à cravação de mais de 400 estacas, entre as primeiras; porém tendo-se o cuidado de pré-perfurar o terreno para a moldagem dessas novas estacas. A segunda falha foi a do Edifício da Companhia Paulista de Seguros, na Rua Libero Badaró. A construção do edifício iniciou-se em 1940, em base a sondagens feitas somente de um lado do
terreno; pois no outro ainda havia um antigo prédio a ser demolido. As estacas, também do tipo Franki, foram projetadas em base às sondagens de um único lado do terreno, com suas bases assentes sobre camadas de argila rija, não a atravessando para evitar o que acontecera no Edifício do Banco tio Estado. Portanto, fixou-se uma cota para a ponta das estacas e não se prestou atenção às suas "negas". Aconteceu, porém, que na cota assim fixada. Do lado do terreno onde não tinham sido feitas sondagens, havia uma camada de silte mole. Talvez por acaso, só foram feitas provas de carga em estacas moldadas no lado do terreno onde havia sondagens. Essas mostraram resultados de acordo com o previsto. O prédio foi então construído e inaugurado em 1943. Logo após a inauguração, medidas de recalques feitas pelo IPT mostraram que no canto esquecido do edifício, onde havia a camada de silte mole, os recalques estavam se acentuando mais rapidamente do que os do outro lado. Daí por diante esses recalques progrediram aceleradamente, de tal forma que, durante os últimos nivelamentos, o recalque do primeiro ponto, nivelado pela manhã, no fim da tarde já era cerca de 1 m a mais. O prédio, devido a esses recalques, saiu do prumo em cerca de 1 m; desaprumo esse perfeitamente visível em relação às arestas dos prédios vizinhos. A solução foi o congelamento do terreno; perfuração de poços através do terreno congelado, do lado da camada mole; preenchimento desses poços com concreto para servir de tubulões de reforço de fundações, e instalação de macacos hidráulicos de grande capacidade de carga; entre esses tubulões e as colunas do prédio, para reaprumá-lo. O que foi feito com todo o sucesso, como relatado numa conferência do engenheiro Arnaldo.
Tudo isso demonstra a importância de se preocupar com a fundação, pois uma fundação mal feita pode gerar muitos prejuízos, como a morte de pessoas, desperdício de dinheiro, perda de tempo, etc. De acordo com Gotlieb (1991) o reforço de uma fundação se torna essencial para renovar ou aumentar a segurança da mesma, ou quando se tem um mau uso da edificação. Uma das causas mais comuns em se optar por um reforço ocorre quando se tem um aumento considerável no numero de cargas atuantes sobre a estrutura, e a mesma não sendo capaz de absorvê-las nos níveis de segurança exigidos. E o principal de tudo zelando pela integridade física dos usuários dos imóveis
3 - Revisão Bibliográfica
3.1 - Patologia das Fundações
A ocorrência de patologias em obras civis tem sido observada e reportada com freqüência tanto na prática nacional como internacional. Considerando os inconvenientes provocados pelo aparecimento de patologias ou mau desempenho das fundações, fica clara a importância de serem evitadas, nas várias etapas da vida de uma fundação.
Os problemas patológicos em edificações podem surgir em qualquer das fases de planejamento, projeto, produção de materiais e componentes, construção ou utilização destas edificações, e estão relacionados com o nível de controle de qualidade realizado em cada uma das fases.
Quanto mais cedo forem executadas as correções e à recuperação dos problemas patológicos, mais duráveis, mais efetivas, mais fáceis e muito mais baratas ficarão.
3.1.1 - Tipos de Patologias
Segundo Schwirck (2005, p. 16) “a fundação é um elemento de transição entre a estrutura e o solo, seu comportamento está intimamente ligado ao que acontece com o solo quando submetido a carregamento, através dos elementos estruturais das fundações”. O mesmo comportamento pode ser afetado por inúmeros fatores, iniciando por aqueles decorrentes do projeto propriamente dito, que envolve o conhecimento do solo, passando pelos procedimentos construtivos e finalizando por efeitos de acontecimentos pós-implantação e incluindo sua possível degradação. Assim, por exemplo, o projetista das fundações muitas vezes não recebe informações precisas de eventos ou condições locais ou construtivas diferentes das estabelecidas como representativas do projeto. Alterações das condições encontradas durante a execução não são necessariamente relatadas, pois os executantes podem não ter acesso ao detalhamento da investigação preliminar ou especificações executivas adequadas à execução da obra.
Ainda segundo o autor existem também situações nas quais os solos apresentam deformações ou variações volumétricas não provocadas pelo carregamento das fundações, podendo resultar em patologias. Os chamados solos problemáticos (expansivos, colapsíveis, etc.) são exemplos típicos desta ocorrência. Estas situações são especiais, quer pelo comportamento não usual do solo, quer por outros efeitos. As fundações quase sempre estão enterradas, longe do alcance da visão, o que torna a percepção e a detecção das falhas quase impossíveis sem o auxílio de técnicas avançadas.
As patologias podem ser envolvendo fundações diretas ou superficiais, nesse caso, o problema pode estar nas construções de elementos de fundações assentados em solos de diferentes comportamentos, assim como na substituição de solo com uso de material não apropriado ou executado em compactação adequada. Também há aquelas envolvendo
fundações profundas, nas quais com relação as estacas cravadas podemos ter como problema a falta de energia de cravação e nas cavadas a dosagem de concreto pobre em cimento.
As fundações são calculadas como se as cargas e a resistência do terreno fossem uniformes, quando na realidade isso raramente acontece. Em função da não uniformidade das cargas e do terreno, ocorrem os recalques diferenciais nas fundações com o aparecimento de rachaduras no prédio. Na parte superior dos prédios, geralmente as fissuras são bem largas, em alguns casos, a viga de fundação não mostra lesão alguma visível a olho nu. Na Figura 1 é demonstrado um exemplo de recalque diferencial.
Figura 1: Demonstração de recalque diferencial – Fonte: Oliveira (2012)
Figura 3: Rotação de Corpo Rígido – Fonte: Oliveira (2012)
3.2.3 - Recalques Diferenciais
Oliveira (2012) destaca que o Recalque Diferencial é o rebaixamento vertical,
pela base da fundação em relação a sua superfície. Esse deslocamento ocorre sempre
quando houver uma deformação do solo devido a aplicação de cargas sobre o qual se
aplica a distribuição de cargas pela fundação. Nesta situação, a distorção angular é que
influencia na magnitude dos danos. Quanto maior a distorção maior o fissuramento, o
qual pode provocar nos elementos estruturais a redução do cobrimento de armadura,
deformação nas lajes e vigas, trincas nas alvenarias, além de comprometer a abertura
de janelas de correr, entre outros. A figura 4 demonstra um exemplo de recalque
diferencial.
Figura 4: Recalque Diferencial – Fonte: Téchne (2001)
colocação desse tipo deestaca pode haver a necessidade de colocar vigas de concreto armado embutidas na parede ou sob ela, pois as alvenarias não seriam capazes de suportar os esforços aplicados pelo macaco hidráulico. A figura 5 mostra as peças que constituem um macaco hidráulico.
Figura 5: Macaco Hidráulico – Fonte: Gotlieb (1998)
3.3.2 - Estacas Injetadas
Segundo Gotlieb (1998) essa estaca também é conhecida como estacas-raiz, microestacas e pressoancoragens. Essas estacas são injetadas por perfuração com circulação de água. Para a execução desse tipo de estaca os equipamentos são caracterizados por suas pequenas dimensões, possibilitando assim o acesso a locais com limitações de altura, como os subsolos de edifícios. A vantagem de usar a estaca injetada é que não irá ocasionar vibrações durante sua implantação, o que poderia prejudicar ainda mais a instabilidade das fundações já doentias. Mas por outro lado, a injeção e circulação de água sob as fundações doentias podem instabilizar ainda mais as condições existentes. Essas estacas podem ser instaladas inclinadas ou verticalmente como é demonstrado na figura 6.
Figura 6: Estacas instaladas verticalmente e inclinadamente – Fonte: Gotlieb (1998)
4 – Estudo de Caso
4.1 - Caso de prédios em Santos-SP
Lemos, M (2010) destaca que ocorre que os solos da cidade, face à existência de extensas e profundas camadas de argilas marinhas e estratos arenosos, causam grande volubilidade dos solos. Em razão dessa instabilidade, muitos edifícios localizados principalmente na orla de Santos sofreram fortes recalques ao ponto de inclinarem. Na época, década de 60, o código de edificações do Município não faziam nenhum rigor referente a construção de edifícios. Sendo assim os prédios na orla de santos foram construídos com fundações não tão profundas, sofrendo em seguida os recalques. Hoje na cidade de santos, existem normas para edifícios com quantidades de andares estabelecidos. A figura 8 é uma imagem da orla de Santos-SP.
Figura 8: Orla de Santos-SP – Fonte: Fala Santos (2013)
Os efeitos da distorção angular gerados pela movimentação das fundações são extremamente desagradáveis gerando incômodos aos moradores, e em alguns casos podendo levar a estrutura até mesmo ao seu colapso. O caso mais famoso de distorção angular conhecido no Brasil é do edifício Núncio Malzoni de 17 andares situado na Avenida Bartolomeu de Gusmão em Santos-SP, (figura 9) que em 2000 virou noticia nacional ao ser colocado novamente no prumo. Construído em 1967 sobre um bolsão de argila marinha esta edificação sofreu um desaprumo de 2,1m e vinha crescendo a cerca de 1 cm por ano até o inicio das obras em 1998 e caso não tivesse sido realinhado teria sofrido colapso em no Máximo 7 anos, segundo engenheiro responsável pela obra. Cerca de 100 edificações com o mesmo problema no litoral santista isso se dá porque naquela época, a tecnologia de fundações não era desenvolvida o suficiente para fornecer soluções econômicas aos construtores. A opção foi utilizar fundações apoiadas diretamente sobre a primeira camada de areia existente. Sob essa camada, na maior parte da Orla, tem-se uma espessa faixa de sedimentos depositados ao longo de séculos, conhecidos como argila marinha, cuja consistência é muito frágil. Essa argila suporta uma carga muito pequena e o prédio, bastante pesado, quando apoiado diretamente na areia, pode, em determinadas circunstâncias, começar a afundar. Os incômodos sofridos pelos moradores em uma situação como essa são inúmeros e vão do mal estar pelo aparecimento de trincas, falta de nivelamento do piso, portas e janelas que não fecham e até mesmo a
completa desvalorização do imóvel no caso do Núncio os moradores ainda tiveram que abandonar o imóvel durante a execução das obras. O desempenho das fundações não são as únicas causas do aparecimento de fissuras nas edificações, outras causas também são bastante conhecidas como: Dilatação térmica, falta de vergas e contra- vergas, desaprumo da edificação, acomodação estrutural. A figura 9 mostra o Edifício Núncio Malzoni com desaprumo de 2,1m devido a recalque diferencial.
Figura 9: Edifício Núncio Malzoni. (A TRIBUNA DE SANTOS, 2001)
Referências
Arai Schwirck, Lurguen. Patologia das Fundações. 2005. 86 págs. Trabalho de Graduação. Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC. Disponível em: <http://www.pergamum.udesc.br/dados- bu/000000/000000000001/0000016C.pdf> Acesso em: 12 out. 2013.
CUNHA, Flavio Ricardo leal. Apostila de fundações, faculdades objetivo. Disponível em:http://pt.scribd.com/doc/96815277/Apostila-de-fundacoes-Recalque. Acesso em 12 out. 2013.
Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABIhgAI/patologia- fundacoes>Acesso em: 12 out. 2013.
Disponível em: <http://www.lmc.ep.usp.br/people/hlinde/Estruturas/deslocamento. htm> acesso em: 30 out. 2013.
Disponível em: http://www.falasantos.com.br/conteudo.php?id=12131 acesso em: 31 out 2013.
Disponível em: http://blogdopetcivil.com/tag/fail/ acesso em: 31 out. 2013.
Gotlieb, M. Reforço de Fundações. In: Gotlieb, Mauri et al. Fundações: Teoria e Prática.2 ed. São Paulo. Pini, p. 471-477, 1998.
Gotlieb,M. Subsolos adicionais em edifício existente e em operação. In: 2° Seminário de engenharia de fundações Especiais, Sefell, São Paulo, 1991. Anais, v.2, p.42-
Katinsky,J.R. Sistemas Construtivos Coloniais. In História da técnica e da tecnologia no Brasil. UNESP-CEETEPS. São Paulo. 1994
Lemos Moreira, Gilsélia. As transformações na morfologia espacial da cidade de Santos: a verticalização e a valorização imobiliária ligadas ao uso e ocupação do solo. La planificación territorial y el urbanismo desde el diálogo y laparticipación. Actasdel XI Coloquio Internacional de Geocrítica, Universidad de Buenos Aires, 2-7 de mayo de
Oliveira, Alexandre Magno. Fissuras, trincas e rachaduras causadas por recalque diferencial de fundações. Belo Horizonte 2012. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, agosto de 2012. Disponível em:http://www.cecc.eng.ufmg.br/trabalhos/pg2/96.pdf. Acesso em 12 out. 2013.
