Fundações do tipo radier estaqueado são aquelas formadas pelos elementos estruturais de placa e estacas (elementos de barras) e o solo . Ao contrário de outras tipos de fundações, onde a carga da superestrutura é transferida ao solo pelo radier ou pelas estacas apenas, no radier estaqueado a contribuição das estacas, bem como a do radier são consideradas. As estacas transferem as cargas da superestrutura ao solo e, assim, permitem a redução dos recalques de uma forma muito econômica. O objetivo do presente trabalho é a análise da interação solo-estrutura através do acoplamento MEC-MEF. O solo é considerado um semi-espaço homogêneo, elástico e linear governado pela equação de Navier e modelado pelo Método dos Elementos de Contorno (MEC), admitindo a solução fundamental de Mindlin. As estacas são modeladas pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) e cada elemento possui quatro nós. Além disso, as estacas podem receber forças horizontais, verticais e momentos. A tensão de cisalhamento ao longo da estaca é aproximada por um polinômio do segundo grau e as forças na direção horizontal são aproximadas por um polinômio do quarto grau. O elemento de fundação que faz a ligação do pilar com a estaca é representado por uma placa de grande rigidez, que apresenta o comportamento de um bloco. A interação entre o radier estaqueado e o solo é feita através da reação resultante da interação estaca-solo, nos nós com estaca. A interface radier-solo é dividida em elementos triangulares e para a reação do solo considera-se a variação linear ao longo de cada elemento. A superestrutura é modelada pelo MEF. Vários exemplos de interação solo-estrutura são estudados nesta tese, e mostram que as soluções obtidas a partir do programa computacional desenvolvido no presente trabalho denominado SSI estão de acordo com outros autores. / Piled raft foundations are structures consisting of piles, the raft and the soil. Unlike classical foundation design where the building load is either transferred by the raft or the piles alone, in a piled raft foundation the contribution of the piles as well as the raft is taken into account. The piles transfer a part of the building loads into the soil and thereby allow the reduction of settlement in a very economic way. The objective of the present work is the analysis of soil-structure interaction using BEM-FEM coupling. The soil, assumed to be an elastic linear homogeneous half space is governed by Navier\'s equation and it is modeled by the Boundary Elements Method (BEM) using Mindlin\'s fundamental solution. The piles are modeled by the Finite Element Method (FEM) with four nodes each. In addition, the piles can received horizontal and vertical forces and bending moments. The shear traction along the pile is approximated by a second-degree polynomial and the tractions in the horizontal direction are approximated by a fourth degree polynomial. The cap of the pile group is assumed to be rigid. The interaction between the raft and soil is made through the subgrade reaction. The soil-cap interface is divided into triangular elements and the subgrade reaction is assumed to vary linearly across each element. The building\'s structure is modeled by FEM. Several soil structure interaction examples are studied in this thesis, and they show that the solutions obtained from program SSI are in good agreement with others authors.

Interação solo-estrutura é o objeto de estudo deste trabalho. O principal objetivo é verificar a verdadeira importância desse fenômeno na análise estrutural de edifícios usuais em concreto armado sobre fundações diretas. Inicialmente apresenta-se um estudo sobre o comportamento do solo. Logo após são descritos os processos de dimensionamento de fundações superficiais, com base na NBR 6122 (1996). Descrevem-se em seguida os elementos barra e sapata rígida, utilizados na modelagem do sistema superestrutura-subestrutura-maciço de solos. Discute-se a modificação do elemento sapata rígida, que representa fundação e solo, para a consideração de uma camada indeslocável no interior do solo. De acordo com a teoria apresentada, dois exemplos são submetidos a duas análises, com ou sem a consideração da interação sol-estrutura, para que os resultados sejam comparados. Aplicam-se separadamente as ações verticais e horizontais. A influência duma camada indeslocável no interior do solo e os efeitos da seqüência construtiva dos edifícios também são analisados. / Soil-structure interaction is the subject of this work. The foremost aim is to verify the real importance of that phenomenon on the structural analysis of usual reinforced concrete buildings on shallow foundations. At first, it is presented a study of soil behaviour. Design procedures of shallow foundations based on NBR 6122 (1996) are described afterwards. Then, the beam and rigid footing elements, used for modelling the superstructure-infrastructure-foundation soil system, are described. It is discussed the modification of the rigid footing element, which represents foundation and soil, to consider a rigid layer within soil. According to the theory above presented, two examples are subjected to two analysis, with or without the consideration of soil-structure interaction, in order to compare the results. Vertical and horizontal loads are separately applied. The influence of a rigid layer within soil and the effects of the sequence of buildings construction are also analysed.

Apresenta-se uma metodologia para análise de interação solo-estrutura aplicada ao estudo da estabilidade global de estruturas de concreto armado sobre fundações profundas. A metodologia de análise de interação solo-estrutura consiste num processo iterativo no qual, inicialmente, determinam-se as reações da superestrutura, considerando os apoios indeslocáveis. Com estas reações, por meio do programa EDRR, calculam-se os deslocamentos dos blocos de fundação. Com as reações e estes deslocamentos calcula-se os coeficientes das molas que substituirão os apoios fixos da superestrutura, cujas reações são recalculadas. Repete-se o processo até que as reações de duas iterações consecutivas sejam aproximadamente iguais. O programa EDRR (estaqueamento, deslocamento horizontal, recalque, rotação), elaborado em linguagem FORTRAN, determina os esforços no estaqueamento através de análise matricial considerando a reação horizontal do solo. Os deslocamentos horizontais e rotações são calculados através da teoria de viga sobre apoio elástico, enquanto os recalques no maciço de solos são calculados considerando o efeito de grupo através da continuidade do meio. Através de exemplos de casos reais, com medida de recalques, demonstra-se a eficiência da metodologia na previsão dos recalques. Além disso, procura-se mostrar que os recalques influenciam na estabilidade global da superestrutura. / This work presents a methodology for the analysis of soil-structure interaction applied to the study of the global stability of reinforced concrete structures on deep foundations. The soil-structure interaction methodology consists of an iterative process in which, at the beginning, the superstructure support reactions are computed, assuming fixed supports. Using the computed reactions, with aid of the EDRR program, foundation cap displacements are computed. Then, with the computed support reactions and displacements, spring coefficients, which will replace the fixed supports, are calculated. The process is repeated until reactions determined in two consecutive iterations are close to each other. The EDRR program, written in FORTRAN language, computes the forces at the top of piles by means of matrix analysis, taking into account the horizontal soil reaction. Horizontal linear displacements and rotations are computed using the elastic foundation beam theory, and soil mass settlements are computed taking into account the group effect considering the mass continuity. Thro ugh real case examples, with settlement monitoring, the proposed methodology efficiency is demonstrated. Furthermore, the influence of settlements on the structure global stability is shown.

Orientador: Leandro Palermo Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_LuizAntonio_M.pdf: 3239468 bytes, checksum: 6e32be621db949f69c865def857a4bc9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho está divido em quatro partes. Na primeira parte, utilizando o método dos elementos de contorno (MEC), se fez a análise de problemas bidimensionais com aproximação linear. Foi considerada a possibilidade de se aplicar a técnica de sub-regiões para se levar em conta a diversidade de materiais, bem como a suavização do contorno por mínimos quadrados para evitar a possíveis perturbações. Foi considerado a possibilidade de colocação de uma linha de carga no domínio. Na segunda parte, utilizando o método dos elementos finitos (MEF), se fez a análise linear de pórticos planos. Para este estudo foram utilizadas barras com dois nós e esses com três graus de liberdade. Na terceira parte, a análise elástica linear de meios contínuos (Estado Plano de Tensão Generalizado) enrijecidos com elementos lineares (barras) é estudada fazendo-se um acoplamento entre elementos modelados com o MEC e com o MEF. As fibras são modeladas pelo MEF com elementos lineares de três graus de liberdade por nó e quatro nós por barra. Os elementos planos são modelados pelo MEC com elementos isoparamétricos lineares no perímetro. É permitido o uso de sub-regiões com objetivo de generalizar o tratamento do meio elástico. Na quarta parte, utilizando o acoplamento MEF/MEF, se fez a análise linear de pórticos planos sobre base elástica. O acoplamento se dá entre as barras do pórtico e as barras introduzidas como enriquecedor no problema elástico bidimensional. Tendo em conta estes aspectos da formulação desenvolvida, alguns exemplos são apresentados para avaliação de seu desempenho nos problemas de engenharia / Abstract: This paper is divided into four parts . In the first part , using the boundary element method (BEM) , we did the analysis of two-dimensional problems with linear approximation . We considered the possibility of applying the technique of sub - regions to take into account different materials, as well as smoothing the contour by least squares to avoid possible disturbances . We considered the possibility of placing a load line in the field. In the second part, the linear analysis for plane frames was carried out with the finite element method (FEM). Bars with two nodes and three degrees of freedom were used in this study . In the third part, the linear elastic analysis of continuous media (Generalized Plane Stress problems) stiffened with one-dimensional elements (bars) is studied through between elements of the BEM and the FEM. The fibers are modeled by FEM with three degrees of freedom linear elements and using four-nodes. The plane domain is modeled with the BEM and using isoparametric elements. The use of sub - regions in order to generalize the treatment of the elastic medium is allowed. In the fourth part , using the FEM / FEM coupling , a linear analysis of plane frames on elastic foundation is carried out. Some examples are presented to evaluate the formulation behavior engineering problems / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AndreVictorSacone_M.pdf: 9264253 bytes, checksum: f59e32499856986faa3aa51ccc0dbf3c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho trata do estudo e implementação de um modelo de acoplamento do método dos elementos finitos (Finite Element Method - FEM) com o método dos elementos discretos (Discrete Element Method - DEM) a fim de analisar problemas de interação entre uma estrutura com o solo. O DEM é reconhecido atualmente como um modelo numérico eficaz para análise de solos e outros materiais granulares, tanto sob carregamento estático como dinâmico. A característica dessa abordagem é que ela considera explicitamente as partículas em um material granular e suas interações, possibilitado um tratamento direto das descontinuidades e da resposta não linear desses materiais, sendo assim uma alternativa viável à abordagem tradicional baseada na mecânica do contínuo. O FEM é um modelo amplamente conhecido para a modelagem de meios contínuos, permitindo a determinação do campo de tensões e deformações atuando na estrutura. Dessa forma, o acoplamento dos dois métodos é uma solução eficaz para tratar problema de interação de meios estruturais contínuos com domínios particulados com comportamento não linear. Para que a associação dos dois métodos possa ocorrer foi proposto um modelo de contato entre o meio contínuo e o discreto, que além de garantir a transferência do carregamento mecânico gerado pelo solo na estrutura, seja de implementação direta. Além disso, nesse trabalho é proposto um algoritmo sequencial de integração no tempo, que acopla o método de Verlet explícito, usado no DEM, com o método de Newmark implícito, usado no FEM. São apresentados resultados indicando a representatividade dos modelos de acoplamento propostos. A motivação da presente pesquisa é a simulação do processo de interação estática e dinâmica entre uma estrutura com o solo a sustentando. Tais processos são de grande interesse na exploração de petróleo em águas profundas / Abstract: This work presents the study and implementation of a model for coupling the finite element method (FEM) with the discrete element method (DEM) in order to analyze interaction problems of structures with granular media. The DEM is recognized nowadays as an effective numerical model for analysis of soils and other granular materials, both under static and dynamic loads. The unique feature of this approach is that it explicitly considers the particles in a granular material and their interactions, making possible a direct treatment of the discontinuities and the nonlinear behavior of these materials, becoming then a viable alternative to the traditional approach based on continuum mechanics. The FEM is widely known for modeling continuous media, allowing the determination of the stress and strain fields acting in the structure. Thus, the coupling of the two methods is an effective solution to treat the interaction of a continuous structural media with a particulate domain with nonlinear behavior. To make possible the combination of the two methods it's proposed a contact model between the discrete and continuous medium, which will guarantee the transfer of the mechanical loading generated in the structure by the soil; and its implementation should be direct. Beyond that, this paper proposes a time integration algorithm, which couples the explicit Verlet method, used in DEM, with the implicit Newmark method, used in FEM. The simulations presented indicates a good representativeness of the coupling model proposed. The motivation of this research is to simulate the static and dynamic interaction between structures with the soil. Such processes are of great interest in oil exploration in deep waters / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Labaki_Josue_D.pdf: 3777054 bytes, checksum: 98096129397b78d6f60e69e7d8210b9b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta novos modelos para descrever o comportamento harmônico de placas rígidas e flexíveis incrustadas em meios estratificados. Incrustações profundas das placas são representadas por interfaces bi-materiais de meios viscoelásticos transversalmente isotrópicos. Incrustações rasas são representadas por meios estratificados viscoelásticos transversalmente isotrópicos. Os modelos de meios circundantes são obtidos com base em modelos clássicos disponíveis na literatura, que estão em coordenadas cilíndricas. O método usado para obter esses modelos envolve transformadas de Hankel, com o objetivo de obter as equações de movimento em um domínio no qual elas possam ser manipuladas algebricamente. Algumas funções de interesse são expandidas em séries de Fourier, para decompor grandezas como deslocamentos, tensões e carregamentos em termos axissimétricos e antissimétricos. No modelo de placa rígida, a incrustação da placa é descrita assumindo que uma superfície circular do meio circundante é rígida. Um conjunto de equações integrais acopladas, que relaciona deslocamentos e força de superfície atuantes nesta superfície, é resolvido por meio de discretização da superfície em discos anulares concêntricos. A teoria de Kirchhoff para placas finas é usada como modelo de placa flexível. Uma tentativa de solução para o perfil de deflexão da placa é definido em termos de série de potência. Uma função envolvendo as energias de deformação da placa e do meio é definida, cuja minimização, sob as restrições impostas pelas condições de contorno da placa, resulta no perfil de deflexão da placa incrustada. Os modelos de placa rígida e flexível incrustadas são comparados com resultados da literatura para incrustações em meios isotrópicos. Novos resultados são fornecidos para os casos de incrustações rasas ou profundas em meios viscoelásticos estratificados transversalmente isotrópicos, sob a ação de forças harmônicas verticais e transversais, assim como momentos. Os resultados deste trabalho contribuem para o estudo de fundações e âncoras em solos estratificados / Abstract: This work presents new models to describe the time-harmonic behavior of rigid and flexible circular plates embedded in layered media. Deep embedments of the plates are represented by bimaterial viscoelastic transversely isotropic interfaces. Shallow embedments are represented by multilayered viscoelastic transversely isotropic media. The models of surrounding media are derived according to classical models available in the literature, which are in cylindrical coordinates. The method used to derive these models involves Hankel transforms, in order to bring the equations of motion to a domain in which they can be dealt with algebraically. A few functions of interest are expanded in Fourier series, in order to describe quantities such as displacements, stresses and loadings in terms of axisymmetric or antisymmetric components. In the model of rigid plate, the embedded plate is described by considering that a circular surface within the surrounding medium is rigid. A set of coupled integral equations, which relate the displacements and the unknown tractions across this surface, is solved by discretizing the surface into concentric annular disc elements. Kirchhoff theory of thin elastic plates is used to describe the flexible plate. A trial function to describe the deflection profile of the plate is defined in terms of a power series. An energy functional is established, which involves the strain energy of the plate and of its surrounding medium. The minimization of this functional, under the restriction that is must satisfy the boundary conditions at the plate edge, results in the deflection profile of the embedded plate. The models of embedded plates are compared with previous results from the literature for the case of different embedments in isotropic media. New research results are provided for the case of shallow and deep embedments in layered viscoelastic transversely isotropic media, under time-harmonic vertical and transverse loads and rocking moments. The results of this work contribute to the study of embedded foundations and anchors in layered soil / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Le travail de recherche mené au cours de cette thèse a permis de mettre en place le modèle MOSST, un modèle de structure du sol basé sur des voxels et en 3D. Le sol simulé est séparé en trois niveaux : (i) celui des voxels qui sont la plus petite échelle prise en compte dans le modèle ; c'est aussi au niveau des voxels qu'est stockée l'information relative à la structure du sol, chaque voxel possède un état qui correspond à un composant du sol : ex. vides, solides, matières organiques; (ii) celui des pièces qui sont des cubes de 40 voxels de coté et (iii) celui du bloc de sol qui représente (taille et forme) l'ensemble de l'environnement simulé. Pour pallier aux contraintes du stockage informatique de la structure du sol, un système d'encodage a été mis en place ainsi qu'un système de chargement dynamique de la structure qui permet de charger et décharger une partie de la structure virtuelle. Ce modèle à la particularité de pouvoir être initialisé à partir d'images 3D, issues de la tomographie aux rayons X, ce qui permet d'initialiser un sol virtuel avec une structuration réelle. Le modèle MOSST a été conçu pour être le plus générique possible permettant ainsi son adaptation et son évolution en fonction des agents structurants associés. Un premier couplage a été réalisé avec un modèle d'agent ver de terre qui permet de simuler la production de déjections et le creusement de galeries par les vers de terre anéciques et endogés. Ce modèle d'agent ver de terre apporte une innovation importante : un système de gestion des galeries qui guide les vers lorsqu’ils creusent. Il simplifie aussi l’implémentation des anéciques et empêche les agents vers de terre d'avoir des comportements non réalistes tels que recreuser dans leurs propres galeries. Une analyse de sensibilité de ce modèle, a démontré l'importance de la vitesse de creusement dans la simulation de l'activité de bioturbation des vers. Une première calibration a été réalisée à l'aide des données issues de la littérature complétées par des données issues d’une étude en microcosmes sur l'activité de bioturbation de trois vers de terre endogés (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). Nous avons montré que A. chlorotica peut être assimilée à une espèce épi-endogée en lien avec son activité principalement localisée sur les premiers centimètres de sol tandis que la bioturbation de A. icterica correspond à celle d’un endogé strict. Afin de rendre compte de l'impact d'outils de travail du sol sur la structure, une expérience en plein champ nous a permis de préciser l’évolution de la structure du sol, au cours des étapes de semis dans un système en labour. Le labour entraîne une augmentation de la porosité, la reprise de labour une décroissance rapide de la porosité jusqu’à environ 5-7 cm et un tassement des couches plus profondes par rapport à la situation post-labour. / We built up the model MOSST, a MOdel of Soil STructure in 3-dimensional and based on voxels. In this model, soil is split in three levels : (i) the voxel one, voxel is a cube that represents the smallest simulated feature. Every voxel holds a state that corresponds to a soil element, e.g. organic matter, void, solid, etc; (ii) the piece level, pieces are cubes of 40 voxels side; (iii) soil block one which gives the shape and size of the simulated environment. To overcome memory constraints while large soil structures are simulated, an encoding of the pieces and a system to dynamically load and unload parts of the environment were implemented. One of the interesting features of MOSST is that it can be initialized using 3D images, e.g. from X-ray tomography, and thus be initialized with a real structuring. MOSST was built in order to be as generic as possible and therefore it may be coupled and adapted to numerous structuring processes. A first coupling was done with a model of earthworm agents which simulates the burrowing and cast production of anecic and endogeic earthworms. This model introduces an innovating system to manage burrow paths which simplifies anecic earthworm implementation and forbids some impossible behaviours such as to burrow inside an existing burrow. A sensitivity analysis of this model showed that earthworm's burrowing speed is a main factor affecting their bioturbation. A first calibration was performed using data available in the literature and data from a study in microcosms on three endogeic earthworms bioturbation (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). It was shown that A. chlorotica holds an epi-endogeic behaviour because it bioturbates the soil mostly in the top few centimetres whereas A. icterica has a true endogeic behaviour. To account for tillage impact on soil structure, a field experiment was performed in order to compare soil structure development during tillage steps in a ploughed system. Ploughing led to an increase in soil macroporosity, sowing combined with a rotary harrowing led to a sharp decline in soil macroporosity to a depth of 5-7 cm with a macroporosity deeper in the soil which is smaller than after ploughing. A comparison of soil structure was performed after sowing in three tillage systems : ploughing (P), superficial tillage (ST) and direct seedling (DS). Soil macroporosity was the lowest in DS and was the same within the first 7 cm in P and ST. Deeper in the soil ST is less porous than P. The work carried out is the foundation of a model that aims at simulating soil structure dynamics in various farming practices. The coupling of MOSST with new structuring agents such as compaction due to tillage or root growth is now needed to improve the model. The acquisition of new data is also needed to improve the model of earthworm bioturbation.

A physically based model describing the mechanism of surface sealing of soil was evaluated in the context of aggregate stability. The intent of the model study was to better understand the effect of mixing fine-textured mineral subsoil with organic surface soil on structural stability and surface seal formation. The mixing results from tillage and harvesting operations, and management practices such as levelling. The index derived from the model showed that sealing of the shallow organic soil increased with an increase of mineral matter content. The mathematical formulation of the model was based on the principle of conservation of mass and Darcy's law for flow of water through a layered soil column. Assuming convective flow, it was shown theoretically that the rate of surface seal formation is proportional to the flux density of the filtrate, as assumed by Scheidegger (1974). In the model it was further assumed that the pore necks at the soil surface clog first before the seal develops. The assumption that convective flow alone was responsible for the movement of the suspension is likely incorrect for suspensions derived from medium or coarse textured soils, since sedimentation does influence the movement of larger particles. However, introducing a constant sedimentation parameter into the convective flow model did not improve the model. Therefore, it is likely a non-constant sedimentation parameter could improve the model considerably. The model showed that for sufficiently large times the flux density of a filtrate flowing through a soil column at a constant hydraulic head is proportional to inverse square root of time. Testing the model experimentally showed a good agreement between theory and experiment. A highly significant correlation between the soil stability factor derived from the model and aggregate stability suggests that the index is a soil structural attribute. The soil stability factor was exponentially related with aggregate stability and mineral matter content. However, whereas the relationship between the soil stability factor and aggregate stability gave a positive exponent, a negative exponent was obtained with mineral matter content. Further studies showed that structural stability and saturated hydraulic conductivity of the aggregate beds were positively and significantly correlated exponentially. However, saturated hydraulic conductivity and mineral matter content were negatively and significantly correlated exponentially. Collateral to the results of the model, the strong negative correlation between wet-sieved aggregate stability and mineral matter content confirmed the deleterious effect of mixing fine-textured mineral soil on the structure of the shallow organic soil. It was theorized that aggregates stabilized through clay-organic complexing are likely to be much stronger than aggregates stabilized through other mechanisms. This implies that whenever the mineral matter content is much higher than the organic matter content, the surplus mineral matter that does not interact with organic matter will be most dispersible. The high silt content of the mineral matter fraction is likely to be an important factor contributing to the decrease in structural stability with increasing mineral matter content. Once the clay and the organic colloids have interacted, the silt that remains is not capable of forming stable aggregates without colloids (Baver et al. 1972). From measurements of the air to water permeability ratio, the decrease in saturated hydraulic conductivity of the aggregate beds with increasing mineral matter content was attributed to slaking of the mineral matter fraction. However, it is possible for the soil with high mineral matter content to be stable if the mineral matter is allowed to be in contact with the organic matter for a long period of time. / Land and Food Systems, Faculty of / Graduate

Orientadores: Zigomar Menezes de Souza, Reginaldo Barboza da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VischiFilho_OswaldoJulio_D.pdf: 4103778 bytes, checksum: 244a2d329c481275d9b332f84992e061 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Brasil é o maior produtor mundial de açúcar e o segundo de álcool e para tanto possui mais de 10 milhões de hectares explorados com cana-de-açúcar. Houve a necessidade de modernizar o setor preparando as áreas de produção para a colheita mecanizada de cana crua. Este sistema visando a maior mecanização das etapas de produção, com ênfase para a colheita, promove o tráfego intenso das máquinas sobre o solo, resultando na sua compactação. Indicadores do processo de compactação derivados da curva de compressão e do intervalo hídrico ótimo do solo podem ser influenciados diferenciadamente pelo sistema de manejo. O trabalho teve como objetivo avaliar os ciclos de uso do solo cultivado com cana-de-açúcar utilizando indicadores de qualidade estrutural do solo em função da pressão de pré-consolidação e do intervalo hídrico ótimo do solo que possibilitem diagnosticar o comportamento estrutural dos mesmos com diferentes épocas de implantação e classes texturais. O experimento foi desenvolvido na usina São Martinho, município de Pradópolis, SP, em lavoura comercial de cana-de-açúcar, em quatro áreas distintas sobre Latossolo Vermelho, com duas classes texturais (argilosa e média), em sistemas com seis e dezoito anos de colheita mecanizada. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial, com os fatores: dois ciclos de colheita mecanizada (um e três ciclos), duas classes texturais (argilosa e média), dois locais de coleta (canteiro e linha de plantio) e quatro camadas amostradas. Os tratamentos foram: área com um ciclo de colheita mecanizada (seis anos de cultivo) em Latossolo Vermelho eutrófico, textura argilosa (T1); área com três ciclos de colheita mecanizada (dezoito anos de cultivo) em Latossolo Vermelho eutroférrico, textura argilosa (T2); área com um ciclo de colheita mecanizada em Latossolo Vermelho distrófico, textura média (T3) e área com três ciclos de colheita mecanizada em Latossolo Vermelho distrófico, textura média (T4). O solo foi amostrado nas linhas de plantio e no canteiro, nas camadas de 0,00-0,10, 0,10-0,20,0,20-0,30 e 0,30-0,40 m. Os atributos do solo avaliados foram: densidade, porosidade, resistência à penetração, conteúdo de água, estabilidade de agregados, teor de carbono e curva de retenção de água. A qualidade física do solo foi avaliada por meio do intervalo hídrico ótimo e pela modelagem da capacidade de suporte de carga, relacionando a pressão de pré-consolidação em função do teor de água. O maquinário de plantio e colheita da usina (trator, transbordo e colhedora de cana) foi avaliado quanto à área de contato, real e da elipse e pressão de contato dos rodados sobre o solo. Os resultados evidenciam a diminuição da porosidade total e a macroporosidade. A microporosidade e a produtividade da cultura não foram afetadas. Maior macroporosidade, Intervalo Hídrico Ótimo, diâmetro médio ponderado e diâmetro médio geométrico e menor densidade e resistência do solo à penetração ocorreram na linha de plantio. Os maiores teores de água no solo ocorreram no solo argiloso no sistema com três ciclos de colheita mecanizada (T2). O Intervalo Hídrico Ótimo no solo argiloso foi maior para o sistema de colheita mecanizada com um ciclo (T1) e no solo de textura média no sistema com três ciclos (T4). A colhedora de cana com massa de 18,3 Mg foi a máquina que apresentou a maior área de contato e a menor pressão de contato. O transbordo com massa de 28,74 Mg - foi o equipamento que apresenta a menor área de contato e a maior pressão de contato. As maiores capacidades de suporte de carga ocorreram no sistema de colheita mecanizada com dezoito anos, tanto no Latossolo Vermelho argiloso (T2) quanto no Latossolo Vermelho de textura média (T4), em relação ao sistema com seis anos (T1 e T3) / Abstract: Brazil is the world's largest sugar producer and the second for alcohol, for that it has over 10 million hectares exploited with sugarcane. There was a need to modernize the sector preparing the production areas to receive the mechanized harvesting of sugarcane. This system aiming at the highest possible mechanization of production stages, with emphasis on harvest, promotes intense machine traffic on the ground, resulting in its compaction. Indicators of compaction process derived from compression curve; in addition from the soil Least Limiting Water Range can be influenced differently by the handling system applied to sugarcane. The study aimed to evaluate the use of soil cycles cultivated with sugar cane using sustainability structural models of soil in terms of pre-consolidation pressure, as well as soil Least Limiting Water Range that allow diagnosing the soil structural behavior under cultivation of sugar cane at different times of deployment and textural classes. The experiment was conducted at Usina São Martinho, in Pradópolis, SP, sugarcane commercial farming, in four distinct areas on Oxisol, with two textural classes (clayey and medium), at systems with six and eighteen years of mechanized harvesting. The experimental design was entirely randomized in mechanized harvest, along with factors: two cycles of mechanized harvest (one and three cycles), two texture classes (clayey and medium), two harvest location (bed and rows), as well as four sampled layers. The treatments were: one cycle (six years of cultivation) area with mechanized harvesting in Oxisol, clayey (T1); area with three cycles of mechanical harvesting (eighteen years of cultivation) in Oxisol Typic Acrudox, clayey (T2); area with one mechanized harvest cycle in Oxisol Typic Acrudox, medium texture (T3) and areas with three cycles of mechanized harvesting in Oxisol Typic Acrudox, medium texture (T4). Soil was sampled on rows and bed, at layers of 0.00-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30 and 0.30-0.40 m. Soil attributes evaluated were: bulk density, soil porosity, soil penetration resistance, water content, aggregate stability, carbon content and soil water retention curve. Soil physical quality was assessed by Least Limiting Water Range, as well by support modeling capacity of soil load, relating pre-consolidation pressure to water content function. The farm machinery for planting and harvesting (tractor, transshipment t and sugarcane harvester) was evaluated for contact area, real and eclipse, also wheel contact pressure on soil. The results show the decrease in total porosity and macroporosity. The microporosity and the crop yield were not affected. Greater macroporosity, Limiting Water Range, medium weight diameter and medium geometric diameter, as well as lower density and penetration soil resistance occurred in the rows. The higher water content on the soil occurred in clayey soil at three cycle system of mechanical harvesting (T2). The Limiting Water Range in clayey soil was higher for mechanical harvesting system with one cycle (T1) and on the medium textured soil in the system with three cycles (T4). The sugarcane harvester with mass 18.3 Mg was the machine with the highest contact area, as well as the lowest contact pressure. Transshipment with mass 28.74 Mg. was the equipment that showed the smallest contact area and the greatest contact pressure. The highest load bearing capacity occurred in mechanized harvesting system with eighteen years, both for an Oxisol (T2) as for Oxisol of medium texture (T4), compared to six years old system (T1 and T3) / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Apresenta-se uma metodologia para análise de interação solo-estrutura aplicada ao estudo da estabilidade global de estruturas de concreto armado sobre fundações profundas. A metodologia de análise de interação solo-estrutura consiste num processo iterativo no qual, inicialmente, determinam-se as reações da superestrutura, considerando os apoios indeslocáveis. Com estas reações, por meio do programa EDRR, calculam-se os deslocamentos dos blocos de fundação. Com as reações e estes deslocamentos calcula-se os coeficientes das molas que substituirão os apoios fixos da superestrutura, cujas reações são recalculadas. Repete-se o processo até que as reações de duas iterações consecutivas sejam aproximadamente iguais. O programa EDRR (estaqueamento, deslocamento horizontal, recalque, rotação), elaborado em linguagem FORTRAN, determina os esforços no estaqueamento através de análise matricial considerando a reação horizontal do solo. Os deslocamentos horizontais e rotações são calculados através da teoria de viga sobre apoio elástico, enquanto os recalques no maciço de solos são calculados considerando o efeito de grupo através da continuidade do meio. Através de exemplos de casos reais, com medida de recalques, demonstra-se a eficiência da metodologia na previsão dos recalques. Além disso, procura-se mostrar que os recalques influenciam na estabilidade global da superestrutura. / This work presents a methodology for the analysis of soil-structure interaction applied to the study of the global stability of reinforced concrete structures on deep foundations. The soil-structure interaction methodology consists of an iterative process in which, at the beginning, the superstructure support reactions are computed, assuming fixed supports. Using the computed reactions, with aid of the EDRR program, foundation cap displacements are computed. Then, with the computed support reactions and displacements, spring coefficients, which will replace the fixed supports, are calculated. The process is repeated until reactions determined in two consecutive iterations are close to each other. The EDRR program, written in FORTRAN language, computes the forces at the top of piles by means of matrix analysis, taking into account the horizontal soil reaction. Horizontal linear displacements and rotations are computed using the elastic foundation beam theory, and soil mass settlements are computed taking into account the group effect considering the mass continuity. Thro ugh real case examples, with settlement monitoring, the proposed methodology efficiency is demonstrated. Furthermore, the influence of settlements on the structure global stability is shown.