Fundações | Patologias e análise de vibrações

A transferência das cargas provenientes da construção de uma estrutura é atribuída à fundação, que é definida como o conjunto formado entre os elementos estruturais e as diversas camadas de solo que a envolve. Cabe ao engenheiro de fundações a escolha da melhor solução para a fundação com base nas características do solo, da estrutura e da natureza das cargas atuantes. 

O comportamento de uma fundação a longo prazo pode ser afetado por diversos fatores, passando por problemas decorrentes do projeto, decorrentes da execução ou de acontecimentos pós-implantação. Tendo em vista a amplitude de fatores que podem influenciar no comportamento adequado previsto para os elementos estruturais que compõe a fundação, é de grande relevância o conhecimento e o contato com as possíveis patologias que podem se manifestar ao longo da vida útil de uma fundação. Com base na natureza heterogênea do solo, é comum a existência de recalques diferenciais em fundações, sendo que estes nem sempre representam um problema estrutural e funcional para a obra. 

O movimento das fundações 

Por definição, considera-se que algum recalque nas fundações irá se manifestar, sendo admissíveis alguns limites para o deslocamento absoluto e relativo entre os elementos da fundação. Alguns mecanismos de dano clássico para estruturas de concreto são mostrados a seguir: 

Como causa para tais manifestações patológicas, é muito comum que seja observada a ausência de investigação do subsolo, ou quando ela existe, ser uma investigação insuficiente e com falhas. A interpretação inadequada do programa de investigação leva também a consideração equivocadas para a fase de projeto, causando no futuro deficiências na capacidade portante das fundações.  

Estudo de caso

Em uma das demandas atendidas pela equipe do ISQ Brasil, a tarefa foi estudar as causas do excesso de vibração do bloco da base de acionamento de um transportador de correia, indicando um procedimento de reparo que trouxesse à condição de estabilidade original o bloco do acionamento. 

Durante a análise do projeto, foi identificado que os blocos do acionamento do transportador foram instalados sem as estacas previstas em projeto. Dessa forma, as condições em que foi dimensionado o elemento de fundação se alteram completamente, justificando a manifestação dos recalques diferenciais que foram identificados, e a vibração excessiva do bloco. Além disso, a instalação de um volante de inércia desbalanceado amplificou o nível de vibração da base e fez com que fez com que os recalques fossem amplificados. 

Fundações de equipamentos vibratórios 

Equipamentos dinâmicos constituem a origem de inúmeros problemas de fundações, não somente nos equipamentos, mas igualmente nas estruturas adjacentes. Sobretudo, em fundações assentes em solos granulares, o índice de vazios se altera com a variação da aceleração vibratória.  

Figura 1: Relação entre indice de vazios e aceleração da vibração. Shnaid et al, 2005. 

Considerando todas as variáveis envolvidas no problema descrito anteriormente, decidiu-se por realizar uma análise numérica do bloco considerando a interação solo/estrutura, que foi avaliado em relação às tensões de compressão atuantes no concreto e às tensões manifestadas no solo. 

Avaliou-se também a estrutura para a condição de tombamento, onde foram consideradas todas as cargas atuantes no bloco.

Com isso, após a reprovação da estrutura de fundação, se fez necessária uma proposição para adequamento da estrutura. Tais projetos, quando executados em sites industriais, normalmente tem um fator de complicação que é a execução em operação. Para a situação descrita, foi necessário elaborar um reforço exequível, não interferente na operação da área. 

Foi proposto que fossem ligados os dois blocos adjacentes e simétricos, criando assim uma estrutura que se comporte de forma unificada ao transferir as cargas vibratórias do equipamento ao solo.  

Para o projeto, foram analisados também os modos de vibração da estrutura, considerando como elásticos os apoios da estrutura no solo. A amplitude de movimentação é menor para a estrutura reforçada do que para a estrutura sem reforço, reduzindo significativamente o nível de vibração da estrutura. 

A equipe ISQ realizou uma visita técnica antes e após a implementação das modificações propostas. A vibração, que antes era visível sem a necessidade de equipamentos, desapareceu completamente, atendendo as expectativas do cliente e devolvendo, assim, a confiabilidade necessária para o componente de um equipamento tão importante.

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