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Fundações firmes – a base importante para criação de cidades de alta densidade

O Burj Khalifa, com 828 metros de altura, em Dubai, é o prédio mais alto do mundo. O centro de seu sistema de sustentação é um núcleo com design de tubo, apoiado por três asas. É um sistema robusto – mas o que sustenta esse sistema? A resposta é: a fundação, a heroína esquecida das altíssimas cidades modernas. O projeto da fundação do Burj Khalifa teve que enfrentar uma camada profunda de substrato rochoso fraco e águas subterrâneas salgadas e altamente corrosivas. A solução? Eles levaram 192 estacas de sustentação de aço espesso a uma profundidade de 50 metros e usaram 45.000 metros cúbicos de concreto, a maioria resistente à água salgada e protegida por uma barreira de proteção catódica inibidora de corrosão.
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Marcos da sustentabilidade urbana - Hoje, o planejamento urbano cria marcos futuros para cidades que transmitem novas mensagens de sustentabilidade, escolhas ecológicas e uma forma responsável de viver.
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Criado em 21/09/2018

Arranha-céus pioneiros na zona úmida de Chicago

A construção de uma fundação não é e nunca foi fácil. Chicago, por exemplo, é basicamente construída sobre um pântano de sedimentos e barro. Mas ainda assim, a cidade é uma das pioneiras (e continua a ser a líder) em projetos de prédios altos.

Os primeiros construtores em Chicago simplesmente tentaram fazer com que os prédios pesados flutuassem no solo. Porém, isso resultou no surgimento de alicerces fissurados e andares desnivelados, graças ao “assentamento diferencial”. As colunas de sustentação de subsolo pouco profundas ajudaram, mas não foram suficientes. Outro método antigo foi o de colocar camadas de trilhos de aço em forma de pirâmide em uma “grelha”.

No fim, ocorreram dois fatos inovadores: as estruturas de aço de sustentação substituíram as paredes externas pesadas como o principal sistema de sustentação acima do solo, e as tecnologias avançaram para permitir a perfuração profunda: até chegar na rocha firme.

Chicago River

Investigação geotécnica – a verdadeira preparação

A ancoragem de prédios altos em rocha firme é ideal, mas pode ser mais difícil do que se imagina! Às vezes, o substrato rochoso é tão profundo que, em cidades como Las Vegas e Houston, os engenheiros ainda estão tentando encontrá-lo. As torres do Petronas Towers, em Kuala Lumpur, não foram erguidas no local original por causa das irregularidades da rocha. E o Shard, em Londres, está ancorado em uma camada de areia rígida.

Muitos engenheiros preferem ancorar os prédios no hardpan, a camada compactada de barro formada acima da rocha firme. Alguns alicerces distribuem a carga por uma camada ainda mais alta chamada de crosta desidratada. A análise geotécnica revela as opções disponíveis. Isso é feito, em grande parte, com sensores remotos e câmeras, já que bolsões de metano e água sob pressão tornam o ambiente muito perigoso para inspeções feitas por pessoas!

Os desconhecidos conhecidos: clima e geologia

A análise geotécnica também examina as cargas verticais e horizontais em potencial causadas pelo clima e a geologia locais. Esse processo levou oito meses para o Taipei 101, na cidade de Taipei, onde o risco de tufões e terremotos é muito alto. Os ventos fortes também foram um fator importante, tendo em vista a altura de 508 metros do prédio. A construção da fundação demorou 15 meses além do previsto!

Os terremotos exigem boas fundações e medidas adicionais. O Taipei 101 usa um amortecedor de massa sintonizada (TMD), com 728 toneladas no topo da torre. Os dampers também são usados para testar os componentes da construção, ao simular os efeitos de condições extremas sobre eles. Por exemplo, as torres de teste da thyssenkrupp Elevator na cidade de Zhongshan, na China, e em Rottweil, na Alemanha, contam com amortecedores de massa ativa (AMD), para ajudar a garantir a segurança dos elevadores.

Building Foundations

Escavação na sujeira

Depois de concluídos todos os trabalhos de pré-investigação, a escavação pode começar! Se a rocha firme estiver próxima da superfície, os construtores podem perfurar e ancorar o prédio nela. Em todos os casos, colunas ou vigas longas e finas são colocadas no solo. Elas são geralmente feitas de aço ou concreto armado e podem ser fabricadas externamente ou derramadas nos furos perfurados.

As estacas transferem a carga do prédio para a rocha firme ou para outro solo firme. As estacas de atrito são usadas quando o solo mais resistente é muito profundo e transferem a carga da construção para o solo adjacente em toda a extensão da estaca.

As estacas podem então sustentar uma laje. O Shard, por exemplo, fica sobre uma laje de concreto grande sustentada por centenas de estacas de concreto. O La Azteca, na cidade do México, usa uma fundação com estacas e laje para fazer a ancoragem em um depósito de barro profundo e altamente compactável. Isso é bom, já que a cidade do México está afundando! Ela é apenas uma das muitas cidades que estão esgotando suas fontes de água subterrânea e, com isso, comprometendo seu futuro.

O Shard, Burj Khalifa, Taipei 101, Petronas Towers, e Torre de teste da thyssenkrupp Elevator na cidade de Zhongshan, China.

Além das fundações

As novas construções continuarão a combinar o design inovador e as últimas tecnologias para criar alicerces firmes. A proposta da Bionic Tower, com 1.200 metros, por exemplo, usa suportes de fundação que lembram um sistema radicular!

As boas fundações são essenciais, mas são apenas um elemento do cenário inteiro, que inclui o planejamento urbano estratégico, os códigos de construção em vigor, a responsabilidade e a participação democrática. Juntos, eles garantem uma base firme para o bom funcionamento da vida urbana moderna de alta densidade.

Image Credit:

Chicago, photo by Colin Maynard, taken from unsplash.com

Dam, photo by Alex Bagirov, taken from unsplash.com

Building foundation, photo by Ivan Bandura, taken from unsplash.com

The Shard, photo by Fred Mouniguet, taken from unsplash.com

Burj Khalifa, photo by Ashim D’Silva, taken from unsplash.com

Taipei 101, photo by Remi Yuan, taken from unsplash.com

Petronas Towers, photo by Izuddin Helmi Adnan, taken from unsplash.com