Apresentaremos aqui alguns pontos importantes na análise da interação solo estrutura de edifícios. Para compreender melhor esse tema, é importante analisar os fatores que influenciam a análise.
- Número de pavimentos: se a quantidade de pavimentos aumenta, o efeito da interação solo estrutura de edifícios vai diminuindo até ser quase desprezível. Ou seja, é inversamente proporcional. Os momentos fletores dos elementos estruturais nos primeiros pavimentos são maiores e diminuem à medida em que o número de andares aumenta. Este fenômeno pode ser explicado pelo fato dos primeiros andares terem uma maior rigidez, lembrando que a rigidez não apresenta comportamento linear ao longo da edificação.
- O processo construtivo: com o aumento do número de andares, a estrutura vai se tornando mais rígida verticalmente. Este aumento não é linear em relação ao número de pavimentos. Ocorre uma redistribuição de cargas nas fundações da construção de cada andar.
- Edificações vizinhas: ao se considerar o grupo de edifícios, percebe-se um maior recalque, que tende a aumentar significativamente ao se diminuir as distâncias. Ou seja, a interação solo estrutura de edifícios diminui quando a distância entre as edificações aumenta.
- Rigidez relativa entre a estrutura e o solo: este fator determina o desempenho da construção em relação aos recalques total e diferencial. Os recalques diminuem com o aumento da rigidez relativa entre o solo e a estrutura. Os recalques diferenciais são mais sensíveis a esta relação do que os totais. O uso de cintas tende a uniformizar os recalques e sua ação diminui à medida em que os pavimentos vão sendo construídos. A cinta impõe maior rigidez à estrutura de forma global e diminui com o aumento dos pavimentos.
- Forma em planta do edifício: a forma em planta das edificações pode uniformizar ou não os recalques, principalmente em estruturas flexíveis. Esta tendência é mais acentuada em plantas compactas ou com forma aproximadamente quadrada.
- Tipo de análise: existe uma diferença significativa entre a interação solo estrutura de edifícios estática ou dinâmica, especialmente no caso da carga sísmica.
Muitos engenheiros acreditam que a ISE incrementa sempre a resposta estrutural. Isso não é verdade, pois em algumas situações pode ser benéfica para a estrutura, diminuindo a resposta. A resposta sísmica pode ser maior ou menor como resultado da ISE. Mesmo que os deslocamentos totais do sistema sejam incrementados, a distorção estrutural pode diminuir, porque uma parte dela é concentrada na fundação.
Interação solo estrutura de edifícios: quais fatores afetam a análise dinâmica?
Mesmo que o Brasil não tenha uma forte atividade sísmica, é importante estudar a análise dinâmica da interação solo estrutura de edifícios. Em termos gerais, os fatores que a afetam são:
- Características da superestrutura (altura e número de pavimentos, peso total, rigidez lateral, relação de esbeltez);
- Características da fundação (tipo, forma, dimensões, rigidez);
- Características do solo (propriedades dinâmicas, profundidade e estratigrafia, intensidade e conteúdo de frequência do movimento sísmico);
- Características do movimento do terreno.
O movimento na base de uma estrutura apoiada em rocha é praticamente igual do que se a estrutura não estivesse construída. Portanto, a análise pode ser feita como se a base for perfeitamente engastada.
No caso de estruturas apoiadas em solo flexível, o movimento na base é diferente. Analisaremos a seguir diferentes situações que se podem apresentar.
Figura 1 – Efeito da profundidade. O movimento no ponto 2 é ligeiramente menor do que no ponto 1. A diferença é pequena, geralmente desprezível.
Figura 2 – Efeito de solo flexível. O movimento no ponto 1 é ligeiramente diferente do que no ponto 2. A diferença também é pequena, geralmente desprezível.
Figura 3 – Efeito de sítio. O movimento no ponto 1 é diferente do que nos pontos 2 e 3, por causa da resposta dinâmica do solo flexível acima da rocha. Quanto mais flexível, maior a modificação do movimento, o que se conhece por resposta de sítio.
Figura 4 – Efeito da escavação. O movimento no ponto 2 é modificado pela escavação feita para construir a fundação.
Figura 5. Efeito da interação cinemática.
O movimento no ponto 1 (figura 5) é modificado pela escavação feita para construir a fundação. Como a rigidez da fundação é maior que a do solo, este não poderá deformar-se (no ponto 2). Da mesma forma que, sem a fundação, este efeito recebe o nome de interação cinemática e é mais notável quanto maior é a relação entre a rigidez da fundação e do solo.
Figura. 6. Efeito da interação inercial.
O movimento na base da estrutura no ponto 1 (figura 6) é modificado pela presença e movimento da estrutura (ponto 2). Este comportamento é chamado de interação inercial, porque é resultado das forças de inércia que atuam na massa da estrutura.
Geralmente, essa interação é mais importante do que a cinemática. A interação inercial é maior quanto mais flexível for o solo, e maiores forem a massa e a esbeltez da estrutura. A principal consequência desta interação é que o sistema dinâmico torna-se mais flexível (e, portanto, o período aumenta e se modificam as formas modais de vibração). O amortecimento também se vê incrementado.
No próximo post serão tratados os modelos para considerar a interação solo estrutura de edifícios no caso de estruturas com fundações superficiais, profundas e o cálculo do efeito P-Delta.
