Estudo experimental e numérico do efeito da compensação no comportamento de uma fundação de um edifício alto

Abstract

Esta tese investiga o efeito da compensação no comportamento de fundações em radier estaqueado em solos residuais do Centro-Oeste brasileiro, com base no estudo de caso de um edifício de 55 pavimentos e 172,4 metros de altura. A pesquisa combina caracterizaçãogeotécnica, monitoramento por instrumentação e modelagem numérica 2D e 3D para compreender as alterações no comportamento carga-recalque decorrentes do alívio de tensões provocado pela escavação dos subsolos e do radier. O programa experimental incluiu ensaios de laboratório para caracterização física e mecânica em amostras de diferentes profundidades, além de ensaios de campo, que evidenciaram a heterogeneidade do maciço. Foram identificados perfis distintos de solo sob o radier, variando de silte de alta plasticidade a areia siltosa, o que influenciou diretamente os parâmetros geotécnicos nos modelos. A instrumentação envolveu a fabricação, calibração e instalação de 120 sensores para monitorar cargas nos pilares, tensões no radier e cargas nas estacas, permitindo o acompanhamento durante toda a construção do edifício. A análise dos dados experimentais confirmou o fenômeno de compensação, com a identificação do ponto de equilíbrio aos 677 dias após o início da construção, quando a carga aplicada atingiu 219,6 MN, aproximadamente 68,4% da carga total ao final do monitoramento. Esse ponto marcou a transição do comportamento de recompressão para compressão, com redução de rigidez do sistema em cerca de 20 vezes. A instrumentação também revelou tensões excessivas no contato radier-solo e cargas de tração no topo das estacas no início do monitoramento, evidenciando a expansão do solo pela descompressão causada pela escavação. O modelo 2D definiu um ajuste com a redução progressiva dos parâmetros de deformabilidade, considerando os perfis distintos e a transição de recompressão para compressão, apresentando boa convergência com os recalques medidos. O modelo 3D capturou as interações tridimensionais entre o radier, as estacas e o solo, permitindo a análise da evolução dos volumes de recalques e do formato da bacia de recalques ao longo das etapas definidas, sendo definida uma relação entre os módulos E50ref obtido na retroanálise das PCEs e no ajuste final de 7,5. A abordagem combinada das modelagens 2D e 3D revelou-se eficaz para compreender o fenômeno de compensação em fundações profundas, desde que considerado corretamente o histórico de tensões e um modelo constitutivo que considere as mudanças de rigidez. As conclusões reforçam a necessidade de integrar estudos experimentais e modelagens numéricas, combinadas com a definição de um bom modelo geotécnico, para aprimorar a análise e o projeto de fundações em solos residuais, proporcionando maior precisão na avaliação do desempenho da estrutura ao longo do tempo.