Análise de confiabilidade de fundações rasas sobre solos moles na Baixada Santista-SP mediante a estimativa de recalques por adensamento primário e secundário

Abstract

Resumo: Os projetos de fundações diretas devem atender aos requisitos de Estado Limite Último (ELU) e Estado Limite de Serviço (ELS). Em geral os estados limites são verificados de forma determinística onde os valores previstos pela teoria são comparados com os valores aceitáveis prescritos na norma e na literatura. Porém, esse processo não leva em conta a variabilidade encontrada no maciço de solo, nos ensaios de laboratório, na investigação geotécnica, interação solo-estrutura e influência das edificações vizinhas no sistema de fundações da edificação. Portanto, esta dissertação apresenta uma caracterização probabilística dos recalques por adensamento primário e secundário, em fundações superficiais assentadas sobre solos moles, a partir da identificação das distribuições de probabilidade que melhor representam esse fenômeno. A pesquisa também incorpora uma abordagem probabilística, visando à avaliação de critérios de confiabilidade aplicados aos Estados Limites de Serviço e Último relacionados a distorção angular. Dois estudos de caso são analisados: o Edifício Universitário, previamente investigado por Oliveira (2001), no qual se reavaliam os recalques primários e com base em novas leituras de campo se analisa o recalque secundário; e o edifício localizado no bairro Ponta da Praia, cujo monitoramento topográfico ao longo dos anos permitiu uma análise comparativa entre as previsões teóricas e os recalques medidos primários e secundários. A análise estatística dos recalques simulados revelou que a distribuição apresenta comportamento assimétrico, com distribuição representada por variáveis aleatórias do tipo misto associada a diferentes regimes de adensamento, conforme a razão de sobreadensamento (OCR). As distribuições probabilísticas foram ajustadas via método da Máxima Verossimilhança, com destaque para a adequação das distribuições gama, lognormal e weibull, dependendo do caso analisado, e as distorções angulares foram melhor representadas pela distribuição normal. Os resultados indicam probabilidades de falha superiores aos limites recomendados para o ELU de 1/150 (Bjerrum, 1963) e para o ELS no valor de L/500 (NBR15575) e 1/300 (Bjerrum, 1963) em ambas as edificações. A retroanálise, realizada a partir da curva de recalque em função do tempo para o Edifício Ponta da Praia, indica valores de OCR médio de 1,15 e Cv de 3,28.10-2 m²/dia. Assim, este estudo busca contribuir para o aprimoramento do dimensionamento geotécnico de fundações rasas em solos moles, integrando abordagens estatísticas e probabilísticas à análise tradicional e proporcionando uma avaliação mais realista dos riscos envolvidos

Abstract: Shallow foundation designs must comply with the Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS) requirements. In general, limit states are verified using deterministic approaches, in which values predicted by theoretical models are compared against acceptable values prescribed in standards and literature. However, this process does not account for the inherent variability found in the soil mass, laboratory testing, geotechnical investigations, soil-structure interaction, or the influence of adjacent structures on the foundation system of the building. Therefore, this dissertation presents a probabilistic characterization of primary and secondary consolidation settlements in shallow foundations resting on soft soils, based on the identification of probability distributions that best represent this phenomenon. The research also incorporates a probabilistic approach aimed at assessing reliability criteria applied to Serviceability and Ultimate Limit States associated with angular distortion. Two case studies are analyzed: the University Building, previously investigated by Oliveira (2001), in which primary settlements are re-evaluated, and secondary settlement is analyzed based on new field readings; and a building located in the Ponta da Praia neighborhood, where topographic monitoring conducted over several years enabled a comparative analysis between theoretical predictions and measured primary and secondary settlements. The statistical analysis of simulated settlements revealed that the distributions exhibit asymmetric behavior, modeled as mixed-type random variables associated with different consolidation regimes, depending on the Overconsolidation Ratio (OCR). The probability distributions were fitted using the Maximum Likelihood Estimation (MLE) method, with the gamma, lognormal, and Weibull distributions showing the best fit depending on the case, while angular distortions were best represented by the normal distribution. The results indicate failure probabilities exceeding the recommended limits for the ULS of 1/150 (Bjerrum, 1963) and for the SLS values of L/500 (NBR 15575) and 1/300 (Bjerrum, 1963). The back-analysis, performed from the settlement-time curve for the Ponta da Praia Building, indicates average OCR values of 1,15 and a Cv 3,28.10-2 m²/day. Thus, this study seeks to contribute to the improvement of the geotechinical design of shallow foundation in soft soil by integrating statistical and probabilistic approaches into the traditional analysis and providing a more realistic assessment of the risks involved