Ao lançar o bloco de fundação com geometria fixa, é possível considerar, para a análise da edificação, a presença das estacas no modelo estrutural.
Esta consideração permite analisar a estrutura no modelo computacional de forma mais condizente com o comportamento real da edificação, uma vez que o apoio dificilmente funciona como um engaste perfeito na base do pilar do arranque, existindo uma certa elasticidade associada às propriedades do solo.
Diferenças da consideração das estacas na análise estrutural
Com o lançamento de blocos de fundação com geometria fixa, é possível considerar as estacas na análise estrutural da edificação (artigo Como incluir as estacas no modelo de análise estrutural). Com esta consideração, obtém-se maior precisão no modelo da estrutura, uma vez que os apoios idealizados (rótulas / engastes) na base dos pilares de arranque representam um apoio que normalmente não estará disponível na realidade, no qual o deslocamento do pilar é completamente impedido.
Em alguns casos, principalmente quando existem cargas horizontais elevadas aplicadas à base da estrutura, ou quando o solo possui reduzida resistência ao recalque horizontal, esta idealização pode fazer com que o modelo sem estacas apresente resultados que diferem da realidade da estrutura.
Para compreendermos quais são os impactos de se considerar a estaca no modelo estrutural, preparamos um projeto de exemplo que será analisado de duas maneiras distintas: com e sem as estacas no modelo.
Apresentação dos modelos
Os modelos de comparação possuem o mesmo lançamento tanto para a supra-estrutura quando para as fundações, e diferem apenas na consideração ou não das estacas no modelo estrutural. A edificação possui quatro pavimentos, com área de aproximadamente 140 m² por pavimento. Em duas laterais da edificação, apenas no primeiro pavimento, existe uma parede de contenção.
Ambos os modelos são lançados utilizando blocos com geometria fixa (artigo Como lançar blocos de fundação com geometria fixa). A diferença entre os modelos é que, no modelo sem estacas, os blocos serão considerados com vínculo engastado no apoio, o que fará com que a análise seja realizada com a barra do pilar de arranque engastada diretamente na base. Já o modelo com estacas terá os pilares de arranque apoiados em barras rígidas, que ligam o pilar às barras das estacas. As estacas, por sua vez, terão vínculos horizontais e verticais no fuste de acordo com as características do solo (artigo Como configurar as camadas de solo das fundações), e um vínculo na ponta conforme configurado. As estacas lançadas neste exemplo possuem 12 metros de comprimento.
Deslocamentos elásticos
Para analisar a diferença entre os modelos, analisamos no pórtico unifilar o modelo elástico de deslocamentos da estrutura. Através desta análise, percebemos que as cargas horizontais aplicadas pelas paredes de contenção causam um considerável deslocamento horizontal em toda a estrutura, porém este efeito não é considerado no modelo sem as estacas, uma vez que o vínculo idealizado impede o deslocamento dos pilares. A imagem abaixo mostra o deslocamento de ambos os modelos, sobreposta à posição original do pórtico (sombreada). Para melhor visualização, o deslocamento dos pórticos está exagerado em um fator de 200:
Coeficiente Gama-z
Devido ao aumento dos deslocamentos de primeira ordem da estrutura com a deslocabilidade dos apoios, os momentos de segunda ordem tornam-se mais elevados, e portanto o parâmetro Gama-z também sofre uma elevação considerável. Neste caso, a consideração das estacas no modelo faz com que, o modelo que antes poderia ser considerado de nós fixos (γz < 1,10) agora deva ser considerado como de nós móveis (γz > 1,10), tornando a análise dos esforços de segunda ordem (processo P-Delta) obrigatório para esta estrutura.
Frequência natural do pórtico
Ao selecionar, no processamento, a análise dinâmica do pórtico, o Eberick irá realizar a análise modal da estrutura, identificando as frequências naturais para alguns modos de vibração diferentes. Caso esteja realizando esta análise, então a consideração das estacas no modelo é de grande importância, pois o travamento ou a flexibilização do deslocamento no apoio altera de forma significativa os resultados encontrados. Como exemplo, comparamos abaixo as frequências naturais encontradas para um dos modos de vibração da estrutura, para os modelos com e sem estacas.
