Grandes escavações em perímetro urbano : estudo dos deslocamentos e variações de esforços em fundações vizinhas

Abstract

Resumo: A presente dissertação procura contribuir para a análise da influência de escavações nos recalques superficiais e nos acréscimos dos esforços nas fundações de construções vizinhas, tema este de grande interesse em centros urbanos, com grande concentração de construções. A necessidade da execução de escavações urbanas cada vez mais profundas tem imposto aos engenheiros geotécnicos o grande desafio de equilibrar elevados empuxos horizontais, com mínimos deslocamentos do maciço de solo e sem danificar estruturas circunvizinhas. Apresenta-se nesse estudo uma análise detalhada dos principais métodos empíricos disponíveis na literatura para a previsão dos perfis de recalques deflagrados por escavações vizinhas. Detalham-se alguns aspectos de uma ferramenta numérica utilizada, bem como sua validação à análise de uma cortina atirantada pelo Método dos Elementos Finitos. A utilização do método dos elementos finitos, através de um software, permitiu a comparação dos valores de deformação, flexão e cisalhamento que atuam sobre as fundações vizinhas. As análises foram desenvolvidas adotando-se uma seção hipotética padrão em corte vertical no terreno com altura variando em três medidas: 6 m, 8 m e 12 m. O terreno escavado foi admitido como sendo constituído por um solo homogêneo e isotrópico. A influência do afastamento dessas fundações foi avaliada e a rigidez dos paramentos foi contemplada pela variação das espessuras dos paramentos. O presente estudo mostrou que o método empírico de Hsieh e Ou (1998) foi o que revelou uma melhor aproximação de previsão do perfil de recalque dos casos analisados, tanto na avaliação do recalque máximo como na obtenção do perfil de recalques superficiais com a distância à face da escavação. As contribuições de Ciria (2003), em que indicam valores de recalques na etapa da instalação da contenção, antes da escavação, também foi o método que apresentou boa aproximação com os dados obtidos pelo software. A aplicação da modelagem numérica aos casos selecionados confirmou as observações ressaltadas por diferentes autores, revelando sua capacidade de reproduzir de forma bastante satisfatória os deslocamentos horizontais da parede, e apresentando um resultado aproximado na previsão dos recalques superficiais. E também ficou bastante evidente as alterações nos esforços nas fundações profundas nas etapas de execução de uma cortina atirantada.

Abstract: The present dissertation aims at contributing to the analysis of the influence of excavations on surface settlements and the increase in efforts on the foundations of neighboring buildings, a topic of great interest in large urban centers, with a large concentration of buildings. The need to carry out urban excavations increasingly reaching greater depths has imposed on geotechnical engineers the great challenge of balancing high horizontal pushes, with minimum displacements of the ground mass and without damaging surrounding structures. This study presents a detailed analysis of the main empirical methods available in the literature for the prediction of settlement profiles triggered by neighboring excavations. Some aspects of a numerical tool used are detailed, as well as its validation to the analysis of a curtain thrown by the application of the Finite Element Method. The use of the finite element method, through a software, allowed the comparison of the values of deformation, flexion and shear that act on the neighboring foundations. The analyzes were developed by adopting a standard hypothetical section in vertical cut in the ground with height varying in three measures: 6 m, 8 m and 12 m. The excavated ground was admitted as being made up of homogeneous and isotropic soil. The influence of the distance from these foundations was evaluated and the rigidity of the walls was considered by varying the thickness of the walls. The present study showed that the empirical method of Hsieh and Ou (1998) was the one that revealed a better approximation of the prediction of the settlement profile of the analyzed cases, both in the evaluation of the maximum settlement and in obtaining the profile of superficial settlements with the distance to excavation face. Ciria's (2003) contributions, in which they indicate settlement values in the stage of the containment installation, before the excavation, was also the method that presented the good approximation with the data obtained by the software. The application of numerical modeling to the selected cases confirmed the observations highlighted by diferent authors, revealing their ability to reproduce the horizontal displacements of the wall quite satisfactorily, and presenting an approximate result in the prediction of surface settlements. And it was also quite evident the changes in the efforts in the deep foundations in the stages of execution of a thrown curtain.