Estados Limites ELU e ELS: aprenda a diferença!

 DANDARA VIANA 

Não pense que é só você que não entende muito bem a diferença entre  ELU e ELS, os estados limites são critérios muitas vezes tidos como confusos por estudantes e até profissionais de engenharia.

Mas não se desespere.

Para que você não tenha mais dúvidas nesse assunto, nesse post, explicaremos e exemplificaremos cada um deles, citando as diferenças entre ambos e a importância dos mesmos.

Boa leitura!

Estado Limite Último e Estado Limite de Serviço

Para início de conversa, ELU e ELS, respectivamente, Estado Limite Último e Estado Limite de Serviço, são os dois critérios de segurança estabelecidos pela ABNT NBR 6118:2014, Associação Brasileira de Normas Técnicas que se refere aos procedimentos de projeto de estruturas de concreto.

Mas o que é um estado limite?

Estado limite é o estado que define impropriedade para o uso da estrutura, por razões de segurança, funcionalidade ou estética, desempenho fora dos padrões especificados para sua utilização normal ou interrupção de funcionamento em razão da ruína de um ou mais de seus componentes.

Em outras palavras, é o estado em que a estrutura deixa de atender os requisitos para um funcionamento de forma plena e adequada ou até mesmo quando seu uso é interrompido por razão de um colapso na estrutura.

Estados Limites Últimos – ELU

Dentre os dois tipos de estados limites apresentados na seção 10 (Seguranças e estados limites) da ABNT NBR 6118:2014, o ELU é o primeiro deles.

O ELU está relacionado ao estado no qual a estrutura já não pode ser utilizada por razão de esgotamento da capacidade resistente e risco à segurança.

Nesse caso, quando a estrutura está submetida ao estado limite ultimo, são necessários reparos ou até mesmo a substituição da construção para que a segurança seja assegurada.

Os estados-limites últimos que merecem nossa atenção

Os estados limites últimos a serem verificados para garantir a segurança de uma estrutura de concreto armado são citados no item 10.3 da NBR 6118:2014. De forma simplificada, são os seguintes:

• Estado-limite último da perda de equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido;
• Estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, devido às solicitações normais e tangenciais, admitindo a redistribuição de esforços internos, desde que seja respeitada a capacidade de adaptação plástica (1);
• Estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura no seu todo ou em partes, considerando os efeitos de segunda ordem (2);
• Estado-limite último provocado por solicitações dinâmicas;
• Estado-limite último de colapso progressivo;
• Estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura no seu todo ou em partes, considerando exposição ao fogo;
• Estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, considerando ações sísmicas;
• Outros estados-limites últimos devido a casos especiais não especificados.

Para uma maior compreensão do leitor, abaixo são citados alguns exemplos de erros que podem levar a estrutura ao estado-limite último e, consequentemente, a um colapso:

• Um pilar mal dimensionado, como por exemplo, insuficiência de armadura;
• Utilização de materiais em obra de qualidade diferente à especificada no projeto.

ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO SOB ESGOTAMENTO DA CAPACIDADE RESISTENTE.

Estados Limites de Serviço – ELS

 O próximo estado limite da ABNT NBR 6118:2014 que devemos conhecer é o ELS.

Diferentemente dos primeiros estados limites que acabamos de ser apresentados, os estados limites de serviço são os critérios de segurança que estão relacionados ao conforto para os usuários, durabilidade da estrutura, aparência e boa utilização de um modo geral.

Os estados-limites de serviço que merecem nossa atenção

De acordo com o item 3.2 da ABNT NBR 6118:2014, os estados limites de serviço que devem ser verificados para a segurança das estruturas de concreto são classificados em:

• Estado limite de formação de fissuras (ELS-F);
• Estado limite de abertura das fissuras (ELS-W);
• Estado limite de deformações excessivas (ELS-DEF);
• Estado limite de descompressão (ELS-D);
• Estado limite de descompressão parcial (ELS-DP);
• Estado limite de compressão excessiva (ELS-CE);
• Estado limite de vibrações excessivas (ELS-VE).

Entre os exemplos mais comuns do ELS, que provocam desconfortos aos usuários, perda de durabilidade da estrutura e até risco à segurança, estão os seguintes:

• Flechas excessivas em lajes ou vigas;
• Fissuração exagerada;
• Forte vibração da estrutura;
• Recalques consideráveis.

CASO DE FISSURAÇÃO EXAGERADA EM UMA ESTRUTURA DE CONCRETO.

CLÁSSICO CASO DE RECALQUE EM UMA ESTRUTURA DE CONCRETO.

Diferença entre ELU e ELS

 Conforme prometido, você já deve ter conseguido entender o que cada estado limite significa, agora vamos solidificar o que aprendemos nesse post.

A principal diferença entre o Estado Limite Último e o Estado Limite de Serviço é que o primeiro oferece um risco iminente de ruína da estrutura, devendo ser reparado imediatamente.

Já o segundo estado limite de desempenho não oferece risco eminente de ruína, estando apenas fora dos padrões normais de funcionamento. Mesmo não oferecendo um risco iminente, o ELS não deve ser menosprezado.

Outra diferença é que o ELU é o estado limite mais indesejável para o engenheiro, pois significa que a estrutura está sob condição última, como, por exemplo, um pilar que ameaça romper.

Desse modo, a estrutura corre mais perigo de colapso que no ELU que no ELS, que praticamente está presente no nosso cotidiano, principalmente sob a forma de fissuras.

A importância do estados limites

Por fim, para que necessitamos tanto conhecer os estados limites?

Porque um bom projeto estrutural deve atender aos requisitos de segurança presentes na ANBT NBR 6118:2014, pois, quando os estados limites são alcançados significa que o uso da edificação pode ser inviabilizado por não garantir a segurança necessária.

Dessa forma, primeiro analisamos a estrutura para o cálculo das solicitações, depois dimensionamos as armaduras para que possam funcionar no estado limite último e, por último, verificamos cada um dos estados limites de serviço.

PARA SEU MAIOR ENTENDIMENTO:

(1) Capacidade de adaptação plástica considera as não linearidades, admitindo-se materiais de comportamento rígido-plástico perfeito ou elastoplástico perfeito. Veja mais sobre isso no item 14.5.4 da ABNT NBR 6118:2014. 

(2) Entende-se por efeitos de segunda ordem aqueles provocados numa estrutura devido a uma análise em segunda ordem, ou seja, ao estudo de equilíbrio de uma estrutura na sua posição deformada. Veja mais sobre isso no item 15.4 da ABNT NBR 6118:2014.

Veja outras publicações em:

 https://www.guiadaengenharia.com/estados-limites/

Dandara Viana

Acadêmica de Engenharia Civil pela Universidade Federal do Piauí.

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Ensaio SPT: aprenda como interpretar os resultados

 POR DANDARA VIANA 

Você já se deparou com um relatório de ensaio SPT e teve dúvidas de como interpretá-lo e de como utilizar as informações ali contidas?

Inicialmente, vale ressaltar que para uma construção se manter erguida e em perfeito estado é imprescindível que, antes de mais nada, ela esteja estruturada sobre um bom alicerce.

Percebemos que um dos principais pontos a serem levados em consideração, ao se iniciar um projeto, é o estudo do solo.

Para isso, o estudo preliminar, por meio de ensaios de sondagem no terreno, se faz necessário.

No post anterior, falamos sobre os principais métodos de sondagem para exploração do subsolo.

Caso você ainda não leu e deseja mais informação sobre os ensaios de sondagem de um terreno, qual a importância e quais são os principais tipos, confira aqui.

Agora, nesse post, trataremos a fundo sobre um método específico de sondagem do subsolo, que é o método direto conhecido como ensaio SPT.

Se você deseja saber o que é um ensaio SPT, qual sua importância e como interpretar os resultados dessa sondagem, continue na nossa página.

Boa leitura!

IMAGEM DA EXECUÇÃO DE UM ENSAIO SPT.

O QUE É UM ENSAIO SPT

Para lhe ajudar a entender, SPT vem da sigla Standard Penetration Test, que significa Teste de Penetração Padrão, e é popularmente conhecido como sondagem à percussão por circulação de água.

Como o nome sugere, o princípio desse ensaio é o choque (percussão) de um trado sobre o solo para a retirada de amostras.

A razão de estudarmos separadamente esse método se deve ao fato de que ele é o mais conhecido e utilizado atualmente.

Isso ocorre principalmente devido à sua simplicidade e baixo custo de operação e equipamentos, além de fornecer resultados numéricos passíveis de interpretação.

É também um ensaio acessível e permite a análise de solos que se encontram em terrenos de difícil acesso, por isso também é muito vantajoso em relação a outros métodos.

No entanto, o maior problema que nos deparamos nesse ensaio é que muitas vezes está passível a erros grosseiros de operação, pois sofre influência direta do operador, que, não sendo capacitado para o manuseio dos equipamentos, pode fornecer resultados destoantes da realidade.

DESENHO ESQUEMÁTICO DOS EQUIPAMENTOS USADOS NO ENSAIO SPT.

ETAPAS DO ENSAIO SPT

Para que entendamos como interpretar os resultados de um ensaio SPT, é necessário primeiro que conheçamos como funciona a sondagem. Para isso, veremos agora quais são as etapas de execução do ensaio SPT.

1. Locação dos furos e quantidades

Essa etapa é normatizada pela ABNT NBR 8036/1983 – Programação de sondagem de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios, de forma resumida, diz o seguinte:

• No mínimo 2 para área de projeção da construção de até 200m²;
• No mínimo 3 para área de projeção da construção entre 200m² e 400m²;
• No mínimo 1 para cada 200m² de área de projeção, até 1200m²;
• Entre 1200m² e 2400m², 1 sondagem a cada 400m² que excedem de 1200m²;

2. Perfuração com o trado manual até 1m de profundidade ou até atingir o lençol freático

TRADO MANUAL USADO PARA PERFURAÇÃO INICIAL NO ENSAIO SPT.

3. Instalação do tubo de revestimento para proteger o furo recém cavado de desmoronamento

4. Uso do amostrador e do trépano, alternadamente

O amostrador é um instrumento cilíndrico e oco que coleta as amostras por cravação no solo e fornece o índice NSPT.

Esse equipamento precisa penetrar no solo uma profundidade de 45cm, divididos em 3 trechos consecutivos de 15cm, quando são registrados o número de golpes necessários à penetração do amostrador em cada um desses trechos, até, ao se atingir 45cm, a amostra ser retirada para análise.

O número de batidas necessárias para que o amostrador penetre os últimos 30cm no trecho é o que chamados de NSPT, índice de resistência à penetração.

Essa escavação é normatizada pela ABNT NBR 6484/2001 – Sondagem de simples reconhecimento com SPT e é feita por um peso de 65kg levantado a uma altura de 75cm e solto em queda livre a cada batida.

O trépano, por sua vez, é uma ferramenta de corte com saída de água responsável por fazer a remoção do solo liquefeito com auxílio de uma bomba. Ele é usado quando a sondagem atinge o lençol freático e é desse processo que surge o termo sondagem a percussão por circulação de água.

DESENHO ESQUEMÁTICO DE UM TRÉPANO (A) E DE UM AMOSTRADOR COM DIMENSÕES PADRÃO (B).

INTERPRETANTO OS RESULTADOS DE UM ENSAIO SPT

O resultado do ensaio SPT é apresentado no gráfico que chamamos de perfil geotécnico, geralmente na escala de 1:100, que é feito individualmente para cada furo.

O perfil geotécnico deve vir acompanhado da planta de situação dos furos para uma melhor interpretação.

De forma resumida, o resultado final de uma sondagem à percussão deverá conter os seguintes itens abaixo:

• Planta de situação dos furos;
• Perfil de cada sondagem com as cotas de onde foram retiradas as amostras;
• Classificação das diversas camadas e os ensaios que as permitiram classificar;
• Níveis dos terrenos e dos diversos lençóis d’água, com a indicação das respectivas pressões;
• Resistência à penetração do barrilete amostrados, indicando as condições em que a mesma foi tomada.

Como ler um perfil geotécnico

O perfil geotécnico é um gráfico munido de várias informações, divididas em colunas, em que todas essas colunas então em função da profundidade do solo.

A primeira parte do perfil contém as informações sobre o índice de resistência à penetração do solo, o NSPT, em função da profundidade.

A segunda parte consta os resultados propriamente ditos, que são os seguintes:

• Nível a que se encontra o lençol freático;
• Classe geológica;
• Perfil geológico;
• Profundidade a que se encontra as diferentes camadas presentes na amostra do terreno;
• Classificação do material presente nas camadas.

Todavia, caso não se tenha informações sobre a classificação do material presente nas camadas, apenas de posse do índice NSPT é possível fazer uma interpretação das condições do solo.

A tabela abaixo, retirada da ABNT NBR 6484/2001, faz uma síntese da classificação em função do índice de resistência.

ESTADOS DE COMPACIDADE E RESISTÊNCIA DE UMA AMOSTRA DE SOLO.

EXEMPLO DE UM PERFIL GEOTÉCNICO.

Exemplo prático

Para lhe ajudar a compreender o perfil geológico acima, vamos usar o seguinte exemplo:

A uma profundidade de 3m, 10cm acima do lençol freático, o solo apresenta índice de resistência NSPT final e inicial igual a 2 e é também onde termina a camada de areia fina pouco siltosa e se inicia a camada de areia fina siltosa.

Observando o perfil é possível também descobrir quantos golpes foram necessários para o amostrador penetrar 15, 30 e 45cm. Para o nosso exemplo, a uma profundidade de 3m, o número de batidas foi de 1 para os primeiros 15cm, 1 para descer mais 15cm e 1 para atingir 45cm. Logo, o  NSPT , que é o número de batidas necessárias para descer os últimos 30 cm, é exatamente a soma dos últimos numeradores, totalizando 2, como comentado anteriormente.

Por fim, na última coluna, encontra-se o tipo de avanço: trado concha (TC) no primeiro metro, trado hélice (TH), até encontrar o nível de água, e a partir da água o avanço é feito com trépano através de circulação de água (CA).

Esperamos que esse post tenha ajudado você a sanar todas suas dúvidas sobre ensaio de sondagem à percussão com circulação de água.

Não deixe de visitar esse site. Tem muitas publicações interessantes !!!  e suas dúvidas pergunte no site abaixo.

https://www.guiadaengenharia.com/resultado-ensaio-spt/

Dandara Viana

Acadêmica de Engenharia Civil pela Universidade Federal do Piauí.

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