análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de ...

213 Pages·2014·6.92 MB·Portuguese

M
2014

ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E
COMPARAÇÃO DE DIFERENTES SOLUÇÕES DE
FUNDAÇÕES PARA TORRES DE GRANDE
ALTURA

GONÇALO SANTOS FERREIRA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA

À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM
MIEC – MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL

A ,
NÁLISE DIMENSIONAMENTO E
COMPARAÇÃO DE DIFERENTES SOLUÇÕES
DE FUNDAÇÕES PARA TORRES DE

GRANDE ALTURA

GONÇALO SANTOS FERREIRA

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de
MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM GEOTECNIA

Orientador: Professor Doutor António Milton Topa Gomes

Coorientador: Engenheiro Hélder Costa

JUNHO DE 2014
MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2013/2014
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Tel. [phone]
Fax [phone]
 [email protected]

Editado por
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
Rua Dr. Roberto Frias
4200-465 PORTO
Portugal
Tel. [phone]
Fax [phone]
 [email protected]
 http://www.fe.up.pt

Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja
mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil -
2013/2014 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade
do Porto, Porto, Portugal, 2014.

As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do
respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a
erros ou omissões que possam existir.

Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor.
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados

Ao Chico

Here, tradition, experience, and industrial
competition have played a part more
important than that of science, and partly
for this reason foundation engineering is
properly considered an art.
Ralph B. Peck
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados

AGRADECIMENTOS
Uma dissertação não se faz sozinha. Cresce e desenvolve-se com a dedicação inerente a um projeto de
conclusão, que o é. Como toda a criação, propaga-se adaptando-se e absorvendo o ambiente que a
rodeia. Esse ambiente mostrou-se preenchido, coisa que não seria possível sem as pessoas que o
constituíram. Por isso, o autor deseja agradecer à fundação que se mostrou mais do que um suporte
secundário, contribuindo direta ou indiretamente para este trabalho.
Ao Professor António Topa Gomes, que me orientou ao longo deste trabalho, por todo o conhecimento
partilhado, a disponibilidade e a amizade que tornou todo o processo menos formal.
Ao meu Coorientador, Eng.º Hélder Costa, pela colaboração, pelo apoio profissional e incentivo, por
toda a disponibilização de material e informação necessários à construção do trabalho, bem como
todas as sugestões construtivas que tão bem vindas foram.
Ao Eng.º José Barros, que colaborou imensamente na realização desta dissertação, disponibilizando
tempo precioso do seu trabalho, pondo-me a par do tema que serviu de base para o presente estudo e
integrando-me no ambiente empresarial, ainda que um (ambiente) muito específico.
Ao Professor Viana por todo o conhecimento partilhado ao longo do ano e pela disponibilidade
acompanhada pelo espírito carismático e absorvente que sempre deu a conhecer.
Ao Diogo por estes cinco anos de paciência e de uma ajuda imensa, bem mais do que a perceção
racional permite compreender.
À Sofia, porque vieste tarde mas fizeste com que este ano fosse pouco.
Aos meus colegas e amigos, novos e antigos, mais ou menos presentes, por me acompanharem e
formarem o que sou.
À Metalogalva por ter proporcionado este trabalho e a toda a equipa pelo ambiente cativante e
integração ao longo do processo.
Ao Rui e à Suzana. Nunca conseguirei retribuir o que me deram a mim.
À Mariana, que no meio de um turbilhão de preocupações e exageros sempre desempenhou o seu
papel da melhor maneira. Deste um exemplo bem maior do que possas imaginar.
Ao Pedro por me mostrar mais e mais à frente.
À Helena por me mostrar que há bem mais do que o que a vista alcança, ainda que isso implique olhar
para trás.

i
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados

ii
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados

RESUMO
Devido ao elevado crescimento tecnológico e à necessidade de expansão geográfica do setor de
telecomunicações, a construção de torres, como elementos de suporte, tem vindo a aumentar
exponencialmente. Paralelamente ao aumento de produção deste tipo de estruturas vem o aumento da
sua altura. Temos então um fator de repetição (produção) e um fator de aumento de esforços na
estrutura (altura). Torna-se imperativo encontrar a solução fundação ótima e compatível com o modelo
em estudo.
Este trabalho tem então como principal objetivo o estudo e a comparação de várias soluções de
dimensionamento de fundações para torres de grande altura. Nasce de uma parceria entre a FEUP e
uma empresa de construções metálicas e galvanização, sedeada na Trofa – Metalogalva.
O trabalho divide-se em duas componentes: a primeira consta da análise e comparação de diferentes
soluções de fundações para torres de grande altura; e a segunda, efetuada paralelamente e com base na
primeira, trata da elaboração de uma ferramenta de cálculo que permite dimensionar algumas das
soluções analisadas.
Numa fase inicial faz-se uma introdução e explicação do trabalho que foi realizado. Fundamenta-se a
razão que leva ao estudo realizado, apontam-se os objetivos previstos e demonstra-se o encadeamento
do trabalho.
No segundo capítulo faz-se uma breve descrição de alguns tipos de estruturas que serviram de base
para o trabalho, distinguindo torres de comunicação de torres para suporte de cabos elétricos. São
apresentadas as ações principais neste tipo de elementos, a ligação dos mesmos às fundações, a
galvanização e finaliza-se com alguns tipos de soluções comuns para estruturas deste tipo.
No terceiro capítulo apresentam-se os princípios gerais de dimensionamento de fundações, adaptando-
os às estruturas em causa e ao Eurocódigo 7. São ainda apresentados – e posteriormente comparados –
métodos de dimensionamento de blocos de fundação (monoblocos).
O quarto capítulo parte de uma sensibilização à utilização de prospeções geotécnicas de qualidade
aquando das obras realizadas. Apresenta um quadro síntese de alguns estudos geotécnicos fornecidos à
Metalogalva para eventuais projetos a elaborar e uma breve descrição de alguns ensaios in situ, bem
como correlações, a partir desses ensaios, utilizadas em posteriores casos de estudo na presente
dissertação.
No quinto capítulo analisam-se alguns casos de estudo, que comparam a utilização da tensão
admissível em detrimento da definição dos parâmetros de resistência e deformabilidade do solo,
através do dimensionamento de uma fundação tipo para uma torre, já projetada pela empresa
mencionada.
A ferramenta de cálculo é então apresentada no sexto capítulo. Faz-se uma descrição do processo de
funcionamento da ferramenta, familiarizando o futuro utilizador, apresentam-se as soluções que a
mesma permite dimensionar e, através de alguns exemplos práticos, demonstra-se o processo de
cálculo e efetua-se uma comparação entre as várias soluções para diferentes torres.
O trabalho é finalizado com uma conclusão dos vários tópicos abordados e com algumas sugestões de
objetivos e perspetivas futuros, no âmbito dos estudos realizados ao longo do trabalho, bem como
sugestões de melhoramento da ferramenta de cálculo elaborada.

PALAVRAS-CHAVE: torres, fundações, prospeção geotécnica, monoblocos, Eurocódigos
iii
Análise, dimensionamento e comparação de diferentes soluções de fundações para torres de grande altura com baixas cargas
verticais e momentos fletores elevados

iv