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Título: Análise do comportamento de radier estaqueados com estaca defeituosa carregados horizontalmente em solo tropical
Outros títulos: Analysis of the behavior of piled rafts with and without defective pile horizontally loaded in tropical soil
Autor(es): Alva Garcia, Francisco Javier
Orientador(es): Cunha, Renato Pinto da
Coorientador(es): Albuquerque, Paulo José Rocha de
Assunto: Solos tropicais
Solos - comportamento estrutural
Fundações estaqueadas
Data de publicação: 20-Nov-2017
Referência: ALVA GARCIA, Francisco Javier. Análise do comportamento de radier estaqueados com estaca defeituosa carregados horizontalmente em solo tropical. 2017. xxiii, 169 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: Esta tese de doutorado tem por finalidade investigar a presença e o comportamento de radiers estaqueados, com e sem estacas defeituosas, carregados horizontalmente em solo tropical. Para tanto, foram estudados cinco modelos de sistemas de fundação para análise. O primeiro deles consiste num radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Já o segundo e o terceiro consistem num radier estaqueado com três estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais. A única diferença entre o segundo e o terceiro modelo é que um deles possui uma estaca danificada. Também, o quarto e o quinto modelos possuem constituição similar: um radier estaqueado com quatro estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais, mas com a diferença que num deles há uma estaca danificada. Cabe informar que todos esses modelos foram construídos e testados sob carregamento vertical antes mesmo deste trabalho e fizeram parte do projeto de pesquisa Fapesp 2011/17959-3. Utilizaram, na época, uma broca helicoidal para construir esses sistemas de fundação, e que as estacas têm as dimensões de 5 metros de comprimento e 25 centímetros de diâmetro. Como parte do trabalho de pesquisa, testes de carga horizontal em verdadeira grandeza foram realizados em cada um dos cinco sistemas, dos quais foi possível obter uma curva experimental p-y para cada um deles. Todo esse trabalho de campo foi feito no campo experimental da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Campinas, SP. O perfil geotécnico da pesquisa lá do campo correspondeu a uma camada de argila limpa (que é porosa, coluvial, laterítica e colapsível), cobrindo uma camada de areia marrom com rochas alteradas. Para avaliar a importância da presença de uma estaca danificada, cada uma das curvas obtidas experimentalmente foi analisada por meio do critério de falha para estudar o efeito da estaca danificada no sistema de fundação. Assim, a carga final e de trabalho para cada sistema de fundação foi determinada usando alguns métodos clássicos de extrapolação e um critério de deslocamento. ix Posteriormente, baseado nos resultados dos testes de campo, foi possível modelar os cinco sistemas de fundação por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), usando o software comercial Abaqus, versão 14.4. A simulação numérica foi bem correlacionada em cada um deles, em relação aos resultados experimentais obtidos a partir das provas de carga em verdadeira grandeza. Por isso, conclusões interessantes foram obtidas quanto aos procedimentos e metodologias envolvidos na análise não-linear numérica 3D, bem como em relação à presença de uma estaca defeituosa. Além disso, a variação no módulo de reação com a profundidade do solo e o comportamento estrutural durante o fenômeno foi estudado para o radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Finalmente, foi possível estudar a interação solo-estrutura para cada sistema de fundação. No que diz respeito às pontas e o radier, o comportamento em diferentes estágios de carga foi avaliado e, para os fustes das estacas de cada sistema de fundação, o comportamento deles foi estudado sob critérios de deslocamento.
Abstract: With the aim of investigating the impact of the presence and engagement of defective piles, a three-dimensional approach to analyzing laterally loaded intact and defective piled raft systems is presented. Five subsurface models are used in the analyses. The first one consists of piled raft with one intact pile. The second and third models consist of a piled raft system with three piles each; they have the same geometry, dimensions and materials, and the only difference between them is that one of them has a defective pile. The fourth and fifth models are a piled raft system with four piles, and like the three-pile systems, the only difference between them is also a defective pile. It is important to emphasize that all the above-mentioned foundation systems were built and vertically loaded prior to this research work, as part of the research project: Fapesp 2011/17959-3. All piled raft systems involved bored piles drilled with helical auger to 5.0 m in depth and measuring 0.25 m in diameter. As part of this research work, a full-scale lateral load test was performed on each of the aforementioned five models, and an experimental p-y curve was obtained for each of them. All those measurement field works were executed at the FEC experimental site of the Campinas University, SP. The geotechnical profile of this research site consists of a silty clay layer, which is porous, colluvial, lateritic and collapsible, overlying a brown silty sand layer with altered rocks. To evaluate the importance of the presence of a defective pile, each of the experimental curves obtained through some failure criteria were analyzed to study the effect of the defective pile in the foundation systems. Thus, the ultimate and works load for each foundation system were determined previously using some classical methods of extrapolation and a displacement criterion. Later, based on the field test results, it was possible to model the five piled raft systems through the finite element method (FEM), using Abaqus commercial software, version 14.4. A numerical simulation was well correlated in each one of them, with respect to the experimental results obtained from the respective full-scale load test. Interesting conclusions xi have been drawn regarding the procedures and methodology involved in 3D numerical nonlinear analysis, as well as in relation to the presence of a defective pile. Moreover, the variation in the subgrade reaction modulus with soil depth and the structural behavior during the phenomenon was studied only for the piled raft with one intact pile. Finally, it was possible to study the interaction soil-structure for each foundation system. Concerning the tips and the raft, the behavior under different loading stages was evaluated, and only for the shaft of each pile of each system was the behavior studied under a displacement criterion set.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017.
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