Figura 1. (a) Ocorrência de colapso em prova de carga realizada com inundação do solo durante o ensaio. (b). Prova de carga em solos colapsível previamente inundado (Cintra, 1995 e 1998)
1.2 Cronologia de Evento
s Ao longo do mês de Janeiro de 2022, intensificaram-se os relatos verbais, entre os funcionários que operam na obra descrita no artigo em epígrafe, acerca das ocorrências de patologia: testemunhos de patologia na fundação abertura da junta de dilatação por recalques diferenciais na fundação da torre nomeada de “B”. Além disso percepção de barulhos despertou uma atenção redobrada dos funcionários.
Foram documentados indícios de patologia na fundação, incluindo a manifestação de recalques diferenciais que resultaram na abertura da junta de dilatação na base da torre B. Adicionalmente, a detecção de emissões sonoras não usuais despertou um nível aumentado de vigilância e atenção por parte dos trabalhadores envolvidos.
O projeto referente às fundações da estrutura foi concebido e elaborado por uma outra empresa, tendo sido adotada a tipologia de fundações em sapatas, conforme ilustrado na Figura 2a. É pertinente ressaltar que, para compreender plenamente a complexidade subjacente à resolução dos problemas enfrentados durante a fase de execução da obra, é importante mencionar que a torre em questão já se encontrava completamente construída na época em análise, como exemplificado na Figura 2b.
Figura 2. Projeto de Fundações em sapata (a). Vista parcial do empreendimento executado (b)
Figura 3. Registro pluviométrico de Salto (SP) segundo o INMET
Decorridos alguns dias, uma precipitação intensa ocorreu, agravando significativamente o fenômeno de recalque diferencial que afetou a torre. As chuvas recorrentes no período de Janeiro foram intensas, como mostra o registro pluviométrico de Salto (Figura 3). Justamente as semanas 5 mais críticas das chuvas. Em todo estado de São Paulo foram de 15/01/2022 a 20/02/2022 – época em que as patologias se desenvolveram.
Como resultado direto desse evento, puderam ser identificadas várias manifestações patológicas, notadamente em relação a componentes de vedação, aspectos arquitetônicos e sistemas de instalações, com particular ênfase nas áreas próximas às juntas de dilatação. No entanto, é importante registrar que a alvenaria estrutural e outros elementos essenciais da estrutura permaneceram intactos e resilientes perante esse quadro.
Uma análise holística da situação projetual e das condições em campo foi conduzida, resultando na identificação das causas prováveis dos extensos recalques observados, nomeadamente:
I – subdimensionamento das fundações diretas devido à supervalorização da capacidade de carga do solo
II – suspeita de um comportamento colapsível nas camadas superficiais do solo. Face a esse diagnóstico, foi elaborada uma estratégia de reforço baseada na implementação de estacas de grande capacidade, visando abordar esses desafios.
2 Materiais e Métodos
2.1 Considerações Gerais
Em caráter preliminar foi realizado um trabalho de campo, juntamente com registros fotográficos e compilação dos dados a fim de verificar a melhor forma de reforçar a fundação da torre B. Os autores do presente artigo têm uma extensa trajetória de desenvolvimento de numerosos trabalhos e empreendimentos geotécnicos nas proximidades do local deste estudo, o que possibilitou uma avaliação aprofundada da geologia da região.
A Figura 4 retrata o registro interno de projetos nos quais participamos como projetistas ou fornecendo consultoria especializada em Geotecnia. O destaque em vermelho delineia a localização específica da obra. Além disso, os triângulos em azul representam as nove obras realizadas anteriores dos autores em áreas adjacentes.
Figura 4. Locais próximos a obra Villa Piemonte com atuação dos autores
2.2 Caracterização Geológico-Geotécnica
Para construção do empreendimento em questão foram realizadas duas campanhas de investigação geotécnica: a primeira campanha no mês de dezembro de 2017 e a segunda entre 01 e 10 de outubro de 2018. No total foram realizadas 20 sondagens de simples reconhecimento (SPT) com locação identificada na Figura 5.
Figura 5 – Locação das sondagens realizadas no empreendimento.
Na primeira campanha realizou-se sete sondagens SPT com distintas profundidades de investigação. A sondagem SP-01 investigou os 6,80m de solo superficiais revelando uma camada superficial bastante estratificada: i) camada inicial (até 1,50m) composta por Areia fina argilosa (fofa); ii) segunda camada (1,70m) de argila muito arenosa (pouco siltosa) de consistência média; iii) terceira camada composta por 1,30m de silte muito arenoso (pouco argiloso; fofo); e iv) uma quarta camada, com 1,80m de espessura, composta por areia siltosa (de fina a grossa) compacta. Destaca-se que não foi identificada a profundidade do nível d’água.
A sondagem SP-02 identificou uma cama superficial impenetrável a percussão. Segundo relatório de sondagem, buscou-se realizar outros quatro furos de sondagens (SP-02A a SP-02D) adjacentes ao furo principal (SP-02) que também reportaram um solo impenetrável a percussão.
A sondagem SP-03 conseguiu investigar o solo até a profundidade de 15,45m. A camada superficial (2m) é composta por argila muito arenosa seguida por um veio (0,7m) de areia argilosa. Estas duas camadas iniciais apresentaram valores de resistência a penetração (NSPT) inferiores a 5 golpes. A terceira camada apresenta 4,3m de espessura e é composta por um silte argiloso de consistência média a mole. Por fim, o relatório identifica uma camada final de 7,45 m de espessura de um solo areno-siltoso, com valores de NSPT que aumentam com a profundidade. Esta sondagem identificou o nível d’água a 10,4m de profundidade.
Já a segunda campanha de investigação realizou 13 sondagens SPT. As sondagens SP-05, 05A, 05-B, 07 e 12 reportaram uma camada de argila silto-arenosa impenetrável a percussão abaixo de 2,5m de profundidade. As demais sondagens identificam perfis de solo bastante similares, somente alterando a espessura das camadas. Inicialmente, há entre 2 e 4m de argila 7 silto-arenosa (de consistência mole) seguida de uma outra camada (entre 2 e 5m de espessura) de silte argilo-arenoso com consistência de mole a rija. Por fim as sondagens identificam uma espessa camada (até o final das prospecções; variando de 1 a 9m de espessura) de silte areno- argiloso com valores de NSPT que aumentam com a profundidade. Quanto ao nível d’água, somente as sondagens SP-10 e SP12-A identificaram sua profundidade. A Figura 2 apresenta a evolução dos valores de NSPT em relação a cota do terreno reportada no relatório de sondagem da segunda campanha de investigação. Assim como na Figura 2, o nível d’água mostrado na Figura 3 consiste no nível d’água médio das sondagens que o reportaram.
A Figura 6 apresenta a evolução dos valores de NSPT ao longo da profundidade considerando as cotas de sondagens identificadas no relatório. O nível d’água indicado refere-se ao encontrado na sondagem SP-03 – única que o identificou.
Figura 6. Evolução dos valores de NSPT ao longo da cota do terreno – (a) reportada na primeira companha de investigação realizada e (b) reportada na segunda campanha
A construtora informou que, em razão do prazo estabelecido e das condições de execução, não seria possivel realizar os ensaios de laboratório destinados a avaliar o possível comportamento colapsível do solo. Esses ensaios haviam sido requisitados visando aprimorar a precisão nos processos de avaliação do problema e escolha da solução de reforços.
3 Solução Adotada
Com base no conhecimento dos mecanismos deflagradores da patologia e das características estruturais dos prédios concluídos, foi ponderado que a solução para o reforço das fundações deveria permitir aos prédios um comportamento similar ao de fundações em estacas, nas quais as cargas da estrutura seriam dissipadas ao longo de sua profundidade e ainda, com baixa deformação. Tanto a solução em Jet Grouting quanto em raiz foram avaliadas, porém foram desconsideradas em função dos custos.
A Estaca Mega foi a escolhida por se tratar da solução mais viável tecnicamente, executivamente e financeiramente. Uma opção adotada no passado em outras obras foi de aumentar a área da base das sapatas. Essa solução foi descartada pois o solo superfical é de baixa resistência e devido a dificuldades de execução já que o prédido estava concluido.
A estaca Mega é uma estaca de concreto ou de aço, executada em pequenos segmentosmque são cravados no terreno reagindo contra a própria estrutura, conforme se mostranna Figura 7a. Se a parede contra a qual reagirá o macaco hidráulico não tiver baldrame de concreto armado, deve-se instalar uma viga pré-moldada, conforme Figura 7b.
Figura 7. Vista geral da execução da Estaca Mega (Alonso, 2021)
Com o objetivo de validar o projeto de reforço e alinhar sua execução viável, foram conduzidas diversas análises, resultando na elaboração e emissão do projeto geotécnico datado de 04/02/22. Como medidas contingenciais, procedeu-se à interdição da estrutura torre B e emitiu- se um procedimento para a realização de monitoramento contínuo dos recalques. Durante a inspeção efetuada em 07/02/22, foi sugerido elaboração de projeto de escoamento das águas pluviais para setores distintos do empreendimento, devido à identificação preliminar de saturação do substrato, fator que suscitava recalques ou potencializava os mesmos.
4 Execução do Reforço
Através de um processo iterativo e com base nos feedbacks obtidos durante a execução das estacas mega de reforço, destinadas à estabilização da fundação, ocorreu uma evolução substancial tanto no projeto quanto na compreensão dos parâmetros relevantes. Ficou estabelecido que a porção esquerda da torre, que não havia manifestado recalques significativos, poderia sustentar parte das cargas por meio da fundação direta, após um procedimento de reforço através da injeção de uma suspensão aquosa para incrementar a rigidez do solo de base. O objetivo desse processo foi a consolidação do maciço, visando alcançar uma tensão mínima de 2,5 kg/cm2 e contrapor o potencial comportamento colapsível do solo.
Além disso, no decorrer do procedimento de estacamento com estacas mega de concreto e metálicas, constatou-se que as deformações ocorridas na torre geravam um grau de desconforto e, consequentemente, demandavam retificações antes da finalização do projeto. Nesse sentido, foi instaurada uma avaliação estrutural que culminou na elaboração do projeto definitivo de estacamento, oficializado em 23/05/22. No dia 06/06/22, foi finalizada a elaboração do projeto que engloba diretrizes precisas e um plano de injeção destinado à seção da Torre B que não apresentou quaisquer recalques.
A abertura de vala foi de aproximadamente 1 m x 1 m (Figura 7a), espaço suficiente para posicionar o cilindro hidráulico e os segmentos de estacas a serem cravados. Nessa etapa, as fundações existentes ficam aparentes, podendo ser verificadas quanto à integridade superficial. Posteriormente realizou-se a cravação dos segmentos pelo cilindro, que reage contra a estrutura da edificação, cravando os elementos no solo até chegar à profundidade em que a estaca ofereça resistência suficiente para suportar o peso exercido pela construção (Figura 8b). Nessa etapa, quando a fundação começa a exercer sobre a construção o mesmo esforço que a construção aplica no solo (através do seu peso), empurrando-a para cima, a cravação de novos elementos é cessada e faz-se a consolidação do ponto de cravação. Para isso, a capacidade de carga do macaco hidráulico deve ser sempre maior do que a carga estimada da obra, nos pontos onde as estacas serão executadas. As figuras 8c e 8d mostram os sistema pronto.
Figura 8. Execução das estacas mega na obra
Em 16 de junho de 2022, procedeu-se à implementação de um sistema de monitoramento da integridade da estrutura por meio de instrumentação com 8 pinos de recalque sob a supervisão de uma empresa especializada no campo. Este sistema de monitoramento continuou em operação mesmo após a realização do processo de reajuste da torre B, desempenhando o papel crucial de orientar o procedimento e verificar a consecução da estabilização da estrutura.
Figura 9. Monitoramento da Estrutura
10 Por meio do monitoramento, foi possível constatar que em 21 de julho de 2022 foi realizado o procedimento de macaqueamento visando ao reestabelecimento do nível da Torre B. Posteriormente à execução do ajuste de prumo da torre, não foram observadas quaisquer patologias estruturais de relevância.
Com a conclusão do processo de injeções, o tratamento das fundações da Torre B foi oficialmente encerrado, respaldado pelo monitoramento que atestou a total cessação dos recalques.
5 Conclusões
O presente estudo engendrou uma solução voltada à renivelamento de uma torre residencial, mediante a implementação reforço de fundação por meio de estacas mega como medida instrumental para evitar evolução dos recalques e novas manifestações patológicas.
O trabalho delineia, de maneira sistemática, um procedimento para a seleção da escolha do reforço de fundação, fundamentando-se em critérios de ordem técnica, executiva e financeira.
Ao abordar os desafios confrontados bem como os traços distintivos do projeto, destaca-se a celeridade inerente à concepção, notadamente pelo fato de que a solução de reforço foi elaborada no espaço temporal exíguo de 90 dias. A inclusão de um sistema de instrumentação geotécnica no contexto da obra se erigiu como uma prática encorajada e, de fato, abraçada pela empreiteira executora. Espera-se que o aprendizado desta obra contribua para a aplicabilidade dessas estacas em obras com peculiaridades similares na prática da engenharia de fundações brasileira.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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