Deslocamentos de apoio

 

        

http://rubble.phys.ualberta.ca/~doug/G221/SeisLecs/seishist.html

 

     Aqui são mostradas estruturas solicitadas devido à movimentação de seus apoios, ou seja, nesse caso não são as forças aplicadas que produzem deslocamentos, são os deslocamentos impostos que produzem os esforços.

 

Terremotos

     Terremotos são um tipo de deslocamento de apoio. Um dos piores em termos de danos estruturais. A vibração do solo submete as estruturas nele apoiadas a esforços enormes, muito além dos normais, e muitas vezes superiores aos esforços previstos em projeto, provocando danos estruturais graves, e até mesmo a ruína. Existem incontáveis exemplos, documentados em filmes, livros, sites, vídeos, revistas e estudados ao redor de todo o planeta. Algumas regiões, pela sua natureza geológica, estão mais sujeitas a movimentos sísmicos. Dentre elas o Japão, o México e a Califórnia são das mais conhecidas – as três situadas no chamado “círculo de fogo do Pacífico”.

terremotog.jpg (28677 bytes)

Revista National Geographic

México

     A fotografia ao lado é de uma linha de trem em Lázaro Cárdenas, na costa mexicana do Pacífico, após a ocorrência de um terremoto.

     Esse terremoto ocorreu em 19 de setembro de 1985, e seu epicentro estava localizado a aproximadamente 350 km a oeste da costa do Pacífico, no sul do México. As ondas sísmicas geradas pelo tremor eram milhares de vezes mais poderosas que a bomba atômica de Hiroshima, e viajaram a 25.000 km/h, registrando 8,1 graus na escala Richter. O terremoto foi tão violento que os prédios mais altos tremeram até no Texas.

     Foi o mais devastador tremor que já atingiu a Cidade do México, uma das mais populosas áreas urbanas do mundo, onde matou mais de 9.000 pessoas.  Seis milhões de pessoas ficaram sem água e as linhas de telefone internacionais ficaram mudas.

 

California

     Em 1989 a baía de São Francisco sofreu um dos mais terríveis terremotos, conhecido como Loma Prieta, o qual atingiu 7,1 pontos na escala Richter. Durante vinte segundos os tremores sacudiram a região, tendo sido sentidos desde San Diego até Nevada. Esses poucos, mas trágicos segundos, bastaram para danificar mais de 18000 casas e destruir 963, além de outros 2500 prédios danificados e 147 destruídos. As perdas humanas atingiram 62 pessoas, número relativamente baixo considerando-se a magnitude do terremoto.

E.V. Leyendecker, U.S. Geological Survey

 

Brown, D. J., Bridges, Mitchell Beazley, London, 1996.

Japão

      Veja também o caso da Ponte Akashi-Kaykio (foto ao lado); um tremor, durante a construção, alterou a distância entre as torres, aumentando-a em um metro.  Isso fez com que o vão central da ponte passasse de 1990 m para 1991 m.

     Outro terremoto conhecido é o da cidade de Kobe, em 1995. Com 7,3 graus na escala Richter, foi um verdadeiro desastre para a cidade, tanto em termos de perdas humanas como para a sua economia. Maiores detalhes no site da cidade de Kobe, em que podem ser achadas todas as estatísticas deste evento. Construções de todo tipo foram terrivelmente afetadas: 67421 estruturas ruíram totalmente e 55145, parcialmente, prejudicando a infraestrutura urbana dessa cidade por muito tempo.

  

    As fotos abaixo mostram danos causados por um terremoto ocorrido em Taiwan em 21 de setembro de 1999. 

 

http://wwweic.eri.u-tokyo.ac.jp/topics/taiwan/

http://wwweic.eri.u-tokyo.ac.jp/topics/taiwan/

     http://wwweic.eri.u-tokyo.ac.jp/topics/taiwan/

http://wwweic.eri.u-tokyo.ac.jp/topics/taiwan/

 

Os esforços introduzidos nos edifícios pelos terremotos podem ser grandemente reduzidos por fundações especiais, como se mostra na animação abaixo. O edifício da direita possui fundações convencionais, enquanto o da esquerda tem fundações flexíveis, que diminuem enormemente o efeito do terremoto sobre a estrutura, como se observa.

 

 

 

http://www.exploratorium.edu/faultline/engineering/engineering5.html

 

Recalques de apoio

 

Torre de Pisa

     O caso mais clássico de recalque de apoio é sem dúvida o da Torre de Pisa. Sua construção foi iniciada em 1173, e terminada em 1350; desde o início, a torre apresentou recalques maiores de um lado que de outro, que levaram-na a inclinar-se.

     Várias tentativas foram feitas para solucionar o problema no curso da história, sempre sem sucesso. Em 1990, porém, estando  o topo da torre mais de 4,5 m fora do prumo e continuando a torre, que possui 58,5 m de altura,  a inclinar-se a uma taxa de 1,2 mm por ano, foi constituída mais uma comissão de especialistas para salvá-la. A solução proposta por esta comissão e executada a partir de 1997 foi a de, utilizando sondas especiais, retirar solo debaixo do trecho do bloco que havia recalcado menos, fazendo com que apenas esta região viesse a afundar e assim a inclinação da torre viesse a diminuir.

       Este procedimento foi coroado de êxito, e, em junho de 2001, o desaprumo do topo da torre já havia diminuído em 40 cm. Em dezembro de 2001, a Torre de Pisa, que, por razões de segurança havia sido fechada à visitação pública em 1990, pôde ser reaberta para visitas.  

       wpeDF.jpg (5760 bytes)

 

A Orla Santista

 

fotografia de Dênis Santinelli Augusto - 1999

No Brasil há também um grande exemplo do problema de recalques de apoio: os prédios da orla santista. Quem já foi para Santos ou viu alguma foto dos edifícios inclinados tem uma boa idéia de como o deslocamento dos apoios pode afetar uma estrutura. Décadas se passaram com os prédios a se inclinarem, e, assim como com a Torre de Pisa, várias propostas de correção foram feitas para reverter essa situação. Sabe-se que a origem do problema é a deficiência do solo de Santos, formado por uma camada superficial de areia que, por sua vez, recobre uma extensa camada de solo argiloso, muito compressível. Tal formação do solo não suporta  a fundação direta de prédios com mais de dez andares. Nas décadas de 1950 e 1960 foram construídos, na orla santista, inúmeros edifícios com mais de dez andares apoiados em fundações diretas. Muitos destes prédios passaram a inclinar-se, e hoje há cerca de 100 edifícios inclinados na orla de Santos.

Várias propostas para a correção deste problema vêm sendo  feitas recentemente. Um grande exemplo é a solução aplicada em um dos prédios mais famosos de Santos, o Núncio Malzoni.

 

Construído em 1967, com 17 andares e 55 m de altura, o Núncio Malzoni teve suas fundações diretas apoiadas em uma camada de areia fina e compacta com 12 m de espessura apoiada sobre uma camada de 30 m de argila mole. Os recalques ocorridos neste edifício levaram-no a sair 2,10 m do prumo (como se pode observar na figura ao lado).

O projeto de reaprumo do prédio, desenvolvido pelos professores Carlos Eduardo Moreira Maffei, Heloísa Helena Silva Gonçalves e  Paulo de Mattos Pimenta, do Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações da Escola Politécnica da USP, considerado inédito no mundo, foi visitado por engenheiros de diversos países como México, Canadá e Japão, e até por um dos engenheiros responsáveis pela solução adotada na Torre de Pisa, que veio conhecer a técnica utilizada.

Hoje em dia, o prédio está totalmente reaprumado. O projeto que conseguiu esse feito foi realizado em três etapas: 

 

Sayegh, S., Efeito solo, Téchne, março/abril 2001, p.40

 

 

1a etapa: implantação de fundações profundas com a execução de oito estacas de cada lado do edifício. Com diâmetro variando de 1,0 a 1,4m, estas estacas têm uma profundidade média de 57,0 m e atingem um solo residual resistente e seguro situado abaixo da camada de argila mole. Na foto ao lado, pode-se observar a camisa metálica utilizada para conter o solo durante a execução das estacas.

 

 

 

 

 

       

Sayegh, S., Efeito solo, Téchne, março/abril 2001, p.40

 

 

 

    

Sayegh, S., Efeito solo, Téchne, março/abril 2001, p.41

 

 

   

 

 2a etapa: foram executadas oito vigas de transição com cerca de 4,5 m de altura para receber os esforços dos pilares e transmiti-los às novas fundações.

 

 

 

 

3a etapa: quatroze macacos hidráulicos acionados por seis bombas, instalados entre as vigas de transição e os novos blocos de fundação, foram utilizados para reaprumar o edifício. Os vãos em que estavam os macacos foram preenchidos com calços metálicos e posteriormente concretados.

A fachada lateral esquerda do edifício foi levantada 45 cm e a fachada posterior, 25 cm, levando o prédio a ficar novamente no prumo.

Reaprumado, o Núncio Malzoni repousa hoje sobre as novas estacas, que transmitem suas 6500 tf ao solo residual seguro e resistente situado a cerca de 60 m de profundidade.

 

                                

 

               

                                             

                                              

     Sayegh, S., Efeito solo, Téchne, março/abril 2001, p.41

                                                 

 

                                                                                               

 

 

Sayegh, S., Efeito solo, Téchne, março/abril 2001, p.41

 

 

 

 

 

Finalizando, nota-se que a Secretaria de Obras e Serviços Públicos da Prefeitura de Santos divulgou que irá encaminhar à Câmara Municipal um projeto de lei que estabelece normas para o monitoramento dos prédios com inclinação e exigências para a recuperação das edificações comprometidas. "Cada prédio tem uma inclinação perigosa, e para cada inclinação existe uma solução específica", afirma Maffei.