Fundações

ATRITO NEGATIVO

O atrito lateral entre solo e estaca ocorre quando há um deslocamento relativo entre o solo e a estaca. Quando a estaca recalca mais do que o solo, manifesta-se o atrito positivo, que contribui para a capacidade de carga da estaca. Quando, ao contrário, o solo recalca mais, tem-se o atrito negativo, que sobrecarrega a estaca. Alguns casos em que se manifesta o atrito negativo são os seguintes:

a. uma estaca cravada, através de uma camada de argila mole, amolga um certo volume dessa argila. A argila amolgada tende a se adensar sob a ação de seu próprio peso, o que faz com que ela recalque em relação à estaca (Fig. 18.1a). Esse efeito é tão mais severo quanto mais sensível for a argila e, para as argilas brasileiras, pode ser considerado de pequeno valor.

b. 0 caso mais importante e frequente é quando estacas atravessam uma camada de argila mole sobre a qual se depositou recentemente um aterro. A argila mole, em processo de adensamento, sofre recalques e o atrito negativo desenvolve-se ao longo das camadas de aterro e de argila mole (Fig. 18. lb).

c. Um terceiro caso, semelhante ao segundo, ocorre quando se promove um rebaixamento do Iençol d'água em camada de areia acima de argila mole (Fig. 18.1c) ou alívio de pressões em camada de areia abaixo de argila mole (Fig. 18.1d). Coloca-se a argila mole em processo de adensamento e provoca-se o atrito negativo nas estacas executadas naquela obra ou em estacas de obras vizinhas.

d. As estacas cravadas em solos subadensados, em processo de adensamento sob a ação do peso próprio, também estarão sujeitas ao atrito negativo.

e. As estacas cravadas em solos colapsíveis que, quando saturados, entram em processo de adensamento. Crê-se ter sido essa a causa dos elevados recalques em algumas obras do início da construção de Brasília, quando se desconhecia a colapsibilidade da argila porosa lá encontrada.

Em todos os casos mencionados, verifica-se que o atrito negativo decorre do adensamento de camadas de solo de baixa permeabilidade. Consequentemente, é um fenômeno que se desenvolve ao longo do tempo, crescendo ate atingir um valor máximo (ver, por exemplo, Endo et al., 1969). Na bibliografia sobre o assunto, fica claro que o atrito negativo é um problema de recalque da fundação. Ele não é capaz de levar a ruptura uma estaca por perda da capacidade de carga do solo, pois essa ruptura seria precedida de um recalque da estaca em relação ao solo que inverteria o sinal do atrito. Teoricamente, pelo menos, seria possível a ruptura estrutural da estaca, seja por compressão, seja por flambagem (Gombarieu, 1985).

Pelo exposto, fica claro que o atrito negativo ocorre quando o recalque do terreno em torno da estaca é maior do que o da estaca; o atrito positivo ocorre quando o recalque do terreno é menor do que o da estaca. Haverá uma certa profundidade onde os recalques são iguais, isto é, uma profundidade onde não haverá deslocamento relativo entre a estaca e o solo. Essa profundidade define o ponto neutro. Acima do ponto neutro tem-se atrito negativo; abaixo, o atrito positivo.

Quando ha apenas uma camada de argila mole sobrejacente a solo competente, não há dúvida de que o ponto neutro situa-se na base dessa camada, ou um pouco acima (se ela for muito espessa). Entretanto, em alguns casos da prática, quando há uma sequência de camadas de baixa consistência intercaladas por camadas de material de melhor qualidade, fica-se em dúvida sobre onde estaria situado o ponto neutro (ou até que camada se deve considerar geradora de atrito negativo). Nesses casos, é preciso elaborar um perfil de recalques do terreno provocados pelo aterro, e acrescentar uma linha ou perfil que represente o recalque esperado para a estaca; o ponto neutro estaria onde os perfis se cruzarem.

ESFORÇOS DEVIDOS A SOBRECARGAS ASSIMÉTRICAS - “EFEITO TSCHEBOTARIOFF”

Toda sobrecarga aplicada diretamente sobre um solo de fundação induz tensões e deslocamentos no interior da massa de solo, tanto na direção vertical como na horizontal. No caso de haver estacas nas proximidades da área carregada (e a sobrecarga situar-se de forma assimétrica em relação as estacas), estas se constituirão num impedimento a deformação do solo e, consequentemente, ficarão sujeitas aos esforços dessa restrição.

Esse fenômeno foi descrito em detalhes pela primeira vez por Tschebotarioff, em 1962, e passou a ser conhecido como efeito Tschebotarioff. Na literatura técnica também se encontram referências a estacas sujeitas a esse tipo de solicitação como estacas passivas sob esforços horizontais, para distingui-las das estacas que recebem forças horizontais no topo e que passam a solicitar o solo, chamadas estacas ativas sob esforços horizontais (tratadas no Cap. 15).

Tschebotarioff (1962) verificou que, para a avaliação dos esforços de flexão em estacas devidos a sobrecarga assimétrica, distinguem-se duas condições limite. Na primeira, as estacas atravessam solos arenosos fofos, suscetíveis a deformações ate elevadas por ação de tensões altas como, por exemplo, na base de muros de arrimo com fundação direta, mas que não sofrem recalques consideráveis pelo reaterro, por exemplo. Nessas condições, as tensões de flexão em estacas são muito baixas e podem ser desprezadas. Na segunda situação, as estacas são cravadas através de uma camada de argila mole que não é comprimida, mas apenas deslocada e amolgada pela cravação das estacas. Esse depósito argiloso, ainda mais se amolgado, sofrerá, pela ação de uma sobrecarga, um deslocamento horizontal (a volume constante) e, depois, adensamento, ambos causando solicitação nas estacas.

Diferentemente do exposto por Tschebotarioff (1962), uma pesquisa realizada pela empresa Pieux Franki (1963), descrita no próximo item, revelou esforços de flexão bastante elevados em estacas que atravessam depósito arenoso de baixa compacidade, dependendo do valor da sobrecarga.