Uso da técnica de Radier estaqueado para pequenos edifícios assentes sobre solo colapsível

Abstract

O constante crescimento populacional e a tendência de verticalização levam ao emprego de todas as técnicas e o uso de todos os solos disponíveis. Especificamente na cidade de Brasília/DF, a maioria dos solos caracteriza-se por sua má qualidade geotécnica (solos argilosos moles e colapsiveis). Para estes solos, os sistemas de fundação em prédios de pequeno e médio porte, geralmente, levam ao emprego de fundações profundas (estacas isoladas, grupo de estacas e tubulões) para se atingir os critérios de segurança da edificação, mas ao mesmo tempo encarecem o custo do empreendimento. A presente dissertação pretende validar, numericamente, a aplicação do sistema de radier estaqueado sobre estes solos, combinado com uma camada de solo melhorada com espessura finita, a fim de demonstrar que, conjuntamente ambos possam absorver as tensões de colapso nos primeiros metros, e assim permitam assegurar uma estrutura mais competente. Realizaram-se recompilações de informações sobre a caracterização dos solos argilosos colapsíveis do Distrito Federal (campo experimental da UnB), a aplicação do radier estaqueado sobre solos moles, a classificação da metodologia de projeto e as vantagens e desvantagens deste sistema. Utilizou-se como estudo de caso, um projeto real (prédio de 4 andares) executado pela metodologia convencional. Realizaram-se as retroanálises numérica das provas de carga de Sales (2000) e Mota (2003) para obterem-se os valores dos parâmetros do solo (Es, c, ϕ) nas camadas estratigráficas já conhecidas da área de trabalho, que representa um solo típico de Brasília. Para tanto utilizou-se a metodologia dos elementos finitos (MEF 3D), implementada no pacote CESAR- LCPC, versão 4.0, empregando-se um modelo constitutivo de Mohr Coulomb para o solo. Foi validado o pacote CESAR-LCPC, para sua aplicação em radier estaqueado, e calibrou-se o modelo numérico com a finalidade de se obter a quantidade de nós, número de elementos, o tipo de interpolação e os tipos de elementos a serem utilizados. Realizou-se a análise de sensibilidade para estudo de caso, modificando o sistema convencional para o sistema de radier estaqueado combinado. Realizaram-se combinações numéricas com variações da quantidade de estacas, do comprimento nas estacas e da espessura da camada. Estas análises foram controladas por meio de critérios de recalque admissível, distorção angular, tensões máximas de projeto, fator de segurança global do sistema e parcial no grupo de estacas. Por fim, foram escolhidas as melhores soluções a serem empregadas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The steady population growth and the trend of verticalization take us to the use of all available land. Knowing that most soils of Brasilia are characterized by poor quality (clay collapsible) materials if using generally conventional systems foundations (isolated piles, caissons and pile group) that results in great costs for the works, this dissertation wants to numerically validate the application of the piled raft on these soils, combined with a layer of improved soil with finite thickness. It was performed a compilation of information on the characterization of collapsible clayey soils in the Federal District (experimental research site of UnB), as well as the application of piled raft system on soft ground. It was classified the design methodology, and studied the advantages and disadvantages of this system. Back Analyses were performed with obtain the soil load tests extracted from the work of Sales (2000) and Mota (2003) in order to obtained parameters (Es, c, φ) and the stratigraphic layers according to the reality of Brasilia. It was done with the help of the finite element method (FEM 3D), implemented in the package CESAR-LCPC, version 4.0, using a constitutive model of Mohr Coulomb. The CESAR package has been validated for its application in piled raft system, and the numerical model has been calibrated in order to obtain the number of nodes, number of elements, the interpolation type and types of elements to use. It was conducted a sensitivity study for the application of the methodology in a real project (building with 4 floors) case which was designed under the conventional methodology, and herein tested in the piled raft combined system. 37 combinations were performed with the numeric variation of the amount of piles, the pile length, and the thickness of the compacted layer. The analysis were interpreted with the obtained angular distortion, maximum stresses and, factor of safeties of the system and of the group components. The thesis concludes on the best methodology of design for such low rise building founded on collapsible materials.