Comportamento das fundações em edifícios sob influência dinâmica de ventos

Recentemente, surgiu a discussão no meio técnico, impulsionada pela mídia, sobre o comportamento estrutural dos edifícios altos, sujeitos à ação do vento. Especialistas em estruturas e em efeitos dinâmicos destacaram a importância do prédio oscilar, quando submetido a forças elevadas dos ventos.

(Autodesk, 2017)

Como a Norma Brasileira trata o assunto

Este assunto coloca os Profissionais de Engenharia, em especial os Projetistas e Consultores em estruturas e fundações, num debate importante, muitas vezes a luz das Normas Técnicas Brasileiras (NBR 6118; NBR 6120; NBR 6122; NBR 6123) que tratam as diretrizes de cálculo e verificações em estruturas de concreto armado e fundações: Qual o comportamento esperado da estrutura e fundação de um edifício, frente ao seu estado limite último (ELU) e de serviço (ELS)?

As Normas Brasileiras, em especial a NBR 6122:2010 Projeto e Execução de Fundações, impõem verificações de cálculo para o ELU e apenas aplicam um coeficiente de fator de segurança para o ELS.

Ou seja, o estado limite de serviço de uma fundação de edifício, é tratado pela norma brasileira como um índice (FS = 2,0 ou 1,6 com prova de carga), cujo valor é arbitrário e sem efeito de verificação do real comportamento esperado das fundações.

Tendência atual e futura

Seguindo a tendência mundial (Eurocode, Normas Asiáticas e Norte Americanas), os projetos de fundação, em especial de edifícios cujo efeito dinâmico na estrutura é representativo, devem ser elaborados a partir do comportamento desejado e não limitados por fatores de segurança.

Deve-se verificar o comportamento das fundações para todas as combinações de esforços, definidas no projeto estrutural.

A ação de vento nas fundações faz aumentar a carga de compressão em determinados elementos e reduzir em outros, dependendo do posicionamento das estacas em relação à direção do vento. A rigidez e peso da estrutura também contribuem nesta transferência de esforços.

Entende-se por comportamento das fundações, os recalques absolutos, diferenciais e distorcionais, associados às cargas (reações) em cada elemento de fundação (estaca, sapata), incorporando o efeito de grupo, influência das camadas de solos e rigidez da estrutura.

Uma forma simplificada de considerar os recalques nas fundações nas análises de estabilidade estrutural dos edifícios, é utilizar coeficientes de rigidez (de mola) nos blocos de fundação e estacas.

(BornSales, 2017)

Existem ferramentas computacionais avançadas (Midas, Plaxis) que permitem a implementação modelos constitutivos das camadas de solos para a análise numérica das fundações. Desta forma, permite-se verificar o comportamento carga-recalque das fundações, considerando, inclusive, a influência da estrutura.

Comportamento esperado

Ao aceitar limites de recalques nas fundações, o projetista de fundação deve estar ciente da rigidez da estrutura, sob risco de impor movimentações indesejáveis.

Da mesma forma, na definição do modelo estrutural do edifício, além das combinações de esforços impostas, o projetista estrutural deve estar ciente do comportamento esperado das fundações, sabendo-se que toda fundação desloca.

O monitoramento das cargas e recalques nas fundações e na estrutura deve ser implementado nas obras desses edifícios. O acompanhamento das medições por parte dos projetistas, os fará no futuro, entender melhor o comportamento dos edifícios, permitindo melhorar os seus modelos de cálculo e verificações.

Considerações finais

Qual a velocidade do vento que fez oscilar o prédio divulgado pela mídia? Não há medições no local. Qual a influência deste vento na estrutura e nas fundações do edifício? Não há medições. Perdemos uma oportunidade de aumentar o conhecimento do comportamento dinâmico das estruturas e fundações.

Edifícios oscilam e fundações deslocam. O grande desafio é dimensionar tais comportamentos para um grau de segurança e conforto que atendam as normas técnicas e boas práticas de engenharia. Normas técnicas???