La modélisation des problèmes d'interactions sol-structure et fluide-structure couvre plusieurs domaines de recherche très actifs qui traitent une multitude d'aspects tels que la géométrie non bornée du sol et dans certains cas du fluide stocké, les effets dissipatifs visqueux et radiatifs, l'application du chargement sismique, le choix des variables de base, les propriétés algébriques des systèmes d'équations résultant du couplage,... etc. Dans le présent travail, différents modèles numériques de couplage sol-structure et fluide-structure ont été examinés. Les limites de troncature géométrique du sol et du fluide on été traitées avec des éléments infinis dont les performances ont été comparées à celles des conditions de radiations. Le problème de vibrations libres couplées des systèmes fluide-structure a été résolu en introduisant de nouvelles techniques de symétrisation efficaces. De plus, une nouvelle formulation symétrique en éléments de frontière a été proposée. Cette formulation permet de produire une matrice symétrique définie positive et aboutit ainsi à un système algébrique similaire à celui qui découle de la discrétisation en éléments finis. La matrice bâtie dite "raideur équivalente" peut facilement être assemblée ou couplée avec les matrices de la formulation en éléments finis. Toutes les applications qui ont servi soit à comparer des modèles soit à valider les programmes développés, ont été effectué es dans le cas des barrages poids en béton. Ce cas constitue un problème de couplage fluide-sol-structure typique / Modeling fluid-structure and soil-structure interaction problems covers several research fields dealing with multiple aspects such as : unbounded geometry of soil media and in some cases of retained fluid, viscous and radiation dissipative effects, application of seismic loading, choice of the basic variables, algebraic properties of the resulting coupled system, ... etc. In this work, different numerical models of soil-structure and fluid-structure coupling have been studied. The truncation boundaries of the soil and of the fluid domains have been considered by using infinite elements whose performances were compared to those of radiation conditions. The problem of the free coupled vibrations of the fluid-structure systems has been solved by introducing efficient symmetrization techniques. In addition, a new symmetric boundary element formulation is proposed. It allows to produce a positive definite and symmetric matrix and therefore to conduct to an algebraic system similar to the one obtained from finite element discretization. The produced matrix called "equivalent stiffness matrix" can easily be assembled or coupled to finite element matrices. All of the applications which have been done in order to compare models or to validate the developed programs were built in the case of concrete gravity dams, which constitute typical coupled fluid- soil-structure problems

Neste trabalho estuda-se a interação solo-estrutura de grupo de edifícios com fundações superficiais, em maciço de solos de argila mole. O comportamento ao longo do tempo da argila mole é analisado com o modelo reológico de Kelvin. Os parâmetros do modelo são determinados através do ajuste entre as curvas recalque – tempo do modelo e as curvas medidas em três prédios, construídos simultaneamente, na cidade de Santos/SP - Brasil. O estudo da interação solo–estrutura entre os edifícios do grupo e o maciço de solos utilizou a metodologia de CHAMECKI (1956), onde a superestrutura é modelada como pórtico espacial elástico linear e, o solo é modelado como meio elástico estratificado conforme AOKI e LOPES (1975). Estudos paramétricos demonstram a influência da rigidez da estrutura, do efeito de grupo entre as fundações superficiais, do processo construtivo e das construções vizinhas, na configuração final dos recalques / This work presents a methodology for the soil-estructure interaction analysis of a group of buildings on shallow foundations in soft clay soils. The long term behavior of clay is modeled by Kelvin’s rheological model. Model parameters is evaluated by back-analysis of measured settlement – time curves. The soil–estructure interaction is based on CHAMECKI (1956) model, where the superstructure is modeled is a spatial elastic linear frame and, the soil is modeled is an elastic linear stratified half space according to AOKI & LOPES (1975). Parametric studies shows the influence of the superstructure stiffness, the interaction among buildings foundations, and the effect construction steps in the final settlements configuration

O estudo do comportamento mecânico do complexo sistema advindo da interação entre solo/subestrutura/superestrutura é o tema do trabalho. Neste contexto, a representação do maciço é feita usando-se o método dos elementos de contorno (MEC) em abordagem 3D, de maneira que se possa simular o maciço com características mecânicas não-homogêneas, além de se considerar uma camada de apoio indeslocável a distâncias prescritas a priori e condição de aderência perfeita. A subestrutura também é representada via MEC tridimensional, a qual está imersa dentro deste meio heterogêneo. A infra e a superestrutura são modeladas empregando o método dos elementos finitos (MEF), com o uso de elementos estruturais reticulares e elementos laminares. São apresentados alguns exemplos em que se valida a formulação e outros que demonstram a potencialidade e a necessidade de se empregar a formulação para a melhor análise do complexo fenômeno em estudo. Por fim, demonstra-se a obrigatoriedade de se otimizar a formulação, empregando-se duas grandes ferramentas numéricas: o paralelismo e o emprego de um adequado método de resolução de sistemas esparsos. / The analysis of the soil-structure system interaction is a vast field of interest in the area of civil engineering. A realistic representation of its behaviour. Thus, in the present research, the soil is considered a non-homogeneous continuum supported by a rigid and adhesive interface and modelled by boundary element method via Kelvin solution in 3D space. The foundation is also modelled by this above-mentioned modelling technique. The raft foundation and the superstructure are represented by finite shell and 3D frame elements. In order to estimate the accuracy and the potentiality of the proposed numerical formulation, some examples are validated when compared to similar approaches, and others simulations are presented to stress the necessity of coupling the non-homogeneous soil-foundation-radier-superstructure system as a whole. Finally, to acquire numerical time efficiency, it is shown that it is imperative to apply parallel processing and sparse techniques for the solution of the final system.

O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um código computacional que possibilite a análise dinâmica de estruturas tridimensionais em regime elástico-linear acopladas ao solo, tratado como meio infinito elastoplástico. As superestruturas são tratadas por elementos finitos simples de casca e de barra geral, as estruturas de fundações são tratadas por elementos de casca que simulam o contato com o solo, modelando radiers, túneis e reservatórios enterrados. Blocos são modelados por elementos de contorno tridimensionais. O solo é modelado de duas maneiras distintas: na região plastificada emprega-se a solução fundamental de Kelvin (estática) e na região não plastificada (elástica) adota-se a solução fundamental do problema de Stokes. O acoplamento entre os meios é feito aplicando-se a técnica de subregiões. Deve ficar claro que todo procedimento estático equivalente foi implementado. Vários exemplos numéricos são apresentados, onde se percebe a eficiência do código computacional desenvolvido / The objective of the present work is the development of a computational code that makes possible dynamic analyses of three-dimensional structures in elastic-linear behavior coupled to the soil, modeled as elastoplastic infinite medium. Simple finite elements, shell and general bars, are used to model elastic structures. The structures of foundations are modeled by shell’s elements which simulate the contact with the soil, modeling radiers, tunnels and buried reservoirs. Blocks are modeled by three-dimensional boundary elements. The soil is modeled in two different ways: in the plastic region Kelvin’s fundamental solution (static) is used and in the elastic region the fundamental solution of the Stoke’s problem is adopted. The coupling among the media is done applying the sub-region technique. It is important to note that the equivalent static procedure has been implemented. Several numerical examples are presented, demonstrating the efficiency of the developed computational code

As análises estruturais têm como procedimento usual considerar apoios rígidos nas fundações e aplicar as ações de maneira instantânea. Essas duas simplificações podem induzir a uma configuração de esforços não condizentes com a estrutura real. Este trabalho investiga a interação solo-estrutura (ISE) em edifícios de paredes de concreto apoiados em fundação do tipo radier. O presente estudo considera a sequência construtiva da edificação, denominada por ações evolutivas, objetivando obter resultados mais condizentes com a estrutura real. A investigação é realizada mediante simulação numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) por meio do pacote computacional DIANA®. A tipologia do modelo numérico é baseada em um conjunto de edifícios já construídos. São utilizados dados de monitoramento de recalques geotécnicos ao longo da construção dos edifícios para aferir as propriedades constitutivas do solo no modelo numérico. São analisados os efeitos da deformação da fundação na redistribuição de esforços e tensões das paredes da superestrutura, a contribuição da rigidez da estrutura na uniformização dos recalques e demais parâmetros que envolvem a ISE na estrutura e na fundação. A NBR-16055 (ABNT, 2012) obriga que seja incorporado a interação solo-estrutura nas análises de edifícios de paredes de concreto acima de 5 pavimentos. O presente estudo indica que os efeitos da ISE na estrutura têm uma maior dependência da rigidez relativa estrutura-solo. Deste modo, é proposto um coeficiente específico de rigidez relativa estrutura-solo para edifícios de paredes de concreto. São realizados estudos paramétricos que indicam que o coeficiente proposto pode ser utilizado como um parâmetro para análise da ISE em edifícios de paredes de concreto. / The usual procedure in structural analysis neglects the deformation of the foundations and the load sequence of the building. These simplifications can provide inaccurate results. This work deals with the structural analysis of concrete wall buildings settled on raft foundations taking into account the soil-structure interaction (SSI) and the progressive vertical loading. The numerical simulation was performed using the finite element method (FEM) in the DIANA® software. The numerical model is based on a set of buildings already constructed. During the construction process, the settlement of many points were measured and are used here to evaluate the constitutive soil parameters to feed the numerical models. The obtained results show a redistribution of the walls internal forces and the loss of uniformity of their vertical normal stress. The progressive vertical loading during the construction reduces the influences of the soil-structure interaction. The Brazilian code for concrete wall buildings (NBR-16055, 2012) requires that the soil/structure interaction be incorporated into the structural model in the buildings with more than 5 stories. A specific relative stiffness structural-soil factor is proposed for concrete wall buildings. The present study indicates that the SSI results are not related to the number of floors of the building. The SII have a larger dependence on soil stiffness and relative stiffness structure-soil.

Considera-se neste trabalho o projeto de estruturas de concreto para edifícios de múltiplos andares, com fundação profunda, levando-se em conta a interação solo-estrutura. Essa interação é analisada por meio de um método numérico em que a superestrutura (lajes, vigas e pilares) e os elementos estruturais de fundação (blocos e estacas) são considerados uma estrutura única, modelada pelo método dos elementos finitos e implementada no código computacional PEISE (Pórtico Espacial com Interação Solo-Estrutura), desenvolvido nesta pesquisa. O maciço de solos é representado por um modelo geotécnico proposto por Aoki e Lopes, em 1975, que utiliza a solução de Mindlin para o cálculo de deslocamentos em meio semi-infinito, elástico, contínuo e isótropo, e que considera a existência de uma superfície indeslocável, abaixo da qual as deformações do maciço podem ser desprezadas. A resposta elástica da interação solo-estrutura é subordinada a valores limites, observados em ensaios de capacidade de carga das estacas. Como forma de validar o programa e mostrar sua aplicação em problemas práticos de engenharia, resultados de exemplos foram comparados com os obtidos por outras metodologias presentes na literatura. Também, acompanhou-se o desempenho estrutural de um edifício de 26 pavimentos, com fundação em estaca hélice contínua, em sua fase construtiva, com o monitoramento de recalques e a medida de deformações em pilares, para obtenção indireta de suas solicitações normais. Os recalques foram obtidos por meio de nivelamento ótico de precisão, e as solicitações normais nos pilares foram avaliadas indiretamente, pela variação de seu comprimento, utilizando-se extensômetro mecânico removível e considerando-se as variações dos fatores ambientais e a reologia do concreto. / Design of concrete structures for multi-story buildings with deep foundation is considered in this work, taking in account the soil-structure interaction. This interaction is analysed with a numerical method where the superstructure (slabs, beams, and columns), and the foundation structural elements (blocks and piles) are considered a unique structure, modeled by the finite element method and implemented in the PEISE (soil-structure interaction in spatial frame), software that was developed in this search. The geo-technical model proposed by Aoki and Lopes (1975) represents the soil, where Mindlin\'s solution is used to calculate displacements in a semi-infinite, elastic, continuous, and isotropic environment. This solution also considers the existence of an unmovable surface, under which the soil deformations shall be neglected. The elastic response of soil-structure interaction is subordinated to limit values observed in \"in situ\" loading capacity piles tests. The examples elaboration proves the developed formulation validity through results comparison with others methodologies. Also the structural performance of a 26 story building with augercast piles was observed during the construction by measurement of settlements and columns length variation. Settlements were measured by means of optical level. Loads over columns were indirectly evaluated through column length variation, using a demountable mechanical extensometer and considering corrections due to the variation of environmental conditions and to the concrete\'s rheology.

Les sédiments fins qui s’accumulent naturellement en amont des ouvrages hydroélectriques sont parfois amenées à être gérés à terre, pour des raisons techniques ou environnementales. L’une des voies de valorisation envisagée pour les gérer est la construction de sols fertiles pour l’aménagement d’espaces végétalisés ou encore pour la réhabilitation de zones dégradées. Cet usage des sédiments en tant que matériaux alternatifs pour construire des sols contribue à préserver la ressource en terre végétale et nécessite de prouver la valeur agronomique et l’innocuité environnementale des sédiments. Une approche expérimentale (essai sous serre de 3 mois et essai in situ en bacs lysimétriques de 24 mois) a permis d’évaluer les composantes physiques, chimiques et biologiques de la fertilité de sols construits à partir de 6 sédiments, seuls ou mélangés avec 40 % (v:v) de compost de déchets verts.Les résultats de l’étude ont mis en évidence que la capacité d’agrégation des sédiments est un facteur clé de leur fertilité. Le suivi du développement de la couverture végétale des sols construits a démontré la capacité de tous les sédiments étudiés à être support de végétation. Les sédiments riches en matière organique (MO) (>30 g kg-1) sont adaptés aux végétaux des espaces végétalisés ayant potentiellement des exigences hydriques et trophiques élevées. Les sédiments pauvres en MO (<30 g kg-1), semblent davantage adaptés à une utilisation pour des opérations de restauration où les exigences des végétaux sont généralement moindres. Ce travail aboutit à la proposition de critères environneme / Fine sediments naturally accumulate upstream of hydropower facilities. For technical or environmental reasons, they occasionally have to be dredged and land managed. Using dredged sediment to construct fertile soils and set up green spaces or rehabilitate degraded land is one the ways dredged sediment can be valorized. This use of sediment as an alternative soil-building material helps preserve the topsoil resource, but its agronomical value and environmental safety first has to be demonstrated. We used an experimental approach (a 3-month greenhouse trial and a 24-month in situ lysimeter test) to assess the physical, chemical, and biological parameters of soil fertility from 6 sediments that were either pure or mixed with 40 % (v:v) of green waste compost.The results showed that sediment aggregation capacity is a key factor of their fertility. The monitoring of vegetation cover development on the constructed soil demonstrated that all six sediments could support vegetation. High organic matter (OM) content sediments (> 30 g kg-1) are suitable to grow plants with potentially high water and nutrient requirements. Low OM content sediments (< 30 g kg-1) appear to be more suitable for use in restoration operations where plant requirements are generally lower. This work leads to the proposal of environmental and agronomical criteria for directing sediments towards soil construction and propose adapted uses.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-06-13T14:19:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Andre Carlos Auler.pdf: 3700376 bytes, checksum: c1ec033a97820b9055b6c86fad79d308 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T14:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Andre Carlos Auler.pdf: 3700376 bytes, checksum: c1ec033a97820b9055b6c86fad79d308 (MD5) Previous issue date: 2018-04-25 / A acidez do solo é um importante fator que restringe a produção agrícola no mundo. Solos ácidos apresentam baixos valores de pH, elevados teores de alumínio trocável (Al3+) e baixa disponibilidade de cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+) e potássio (K+) trocáveis. Para corrigir os problemas causados pela acidez do solo, diversos materiais podem ser utilizados, com destaque para os carbonatos e os silicatos de Ca e Mg. Tais produtos apresentam distinções quanto a sua composição química e características físicas, o que repercute sobre sua reatividade no solo. Contudo, com o advento do plantio direto (SPD), os corretivos da acidez são aplicados sobre a superfície do solo, o que restringe a correção da acidez em subsuperfície. Neste contexto, o gesso agrícola é aplicado em associação aos corretivos da acidez. Embora o gesso agrícola não atue sobre a acidez ativa do solo, em subsuperfície ele atua reduzindo os teores de Al3+ e elevando os teores de Ca2+, o que melhora o ambiente radicular. O manejo químico do solo, por meio da aplicação de corretivos da acidez e de gesso agrícola pode alterar a estrutura do solo e os processos termodinâmicos que nela ocorrem. Neste contexto, o objetivo geral deste estudo foi avaliar os efeitos de corretivos de acidez do solo [calcário de rocha moída (CRM), escória de siderurgia (ES) e calcário calcinado (CC)], associados ou não ao gesso agrícola, sobre os atributos físicos e químicos do solo e a produtividade de culturas no SPD. Para isso, instalou-se um experimento em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico de textura argilo-arenosa, em Ponta Grossa-PR. Os tratamentos foram os três corretivos da acidez do solo CRM (3,8 Mg ha-1), ES (4,2 Mg ha-1) e CC (2,7 Mg ha-1) mais um tratamento controle (sem correção da acidez), associados ou não ao gesso agrícola (2,4 Mg ha-1). As doses dos corretivos foram calculadas para elevar a saturação por bases da camada 0-0,20 m a 70 %, com base em seus equivalentes carbonatos. A dose de gesso agrícola foi calculada com base no teor de argila do solo. Os corretivos e o gesso agrícola foram aplicados sobre a superfície do solo, em agosto de 2015. A rotação de culturas utilizada foi milho (2015/16) – trigo (2016) – soja (2016/17) - aveia preta (2017) – feijão (2017/18). Após a colheita do milho e do trigo, respectivamente aos 7 e aos 15 meses após a aplicação dos tratamentos, foram coletadas amostras indeformadas e deformadas de solo. Foram coletadas amostras indeformadas de solo em (i) monólitos, nas camadas 0-0,05; 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m, para avaliação da agregação e da estabilidade de agregados; e em (ii) anéis volumétricos, nas camadas 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,40 e 0,40-0,60 m, para avaliação da densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi) e retenção de água no solo. As amostras deformadas foram coletadas nas mesmas camadas de coleta dos anéis volumétricos, para determinação dos componentes da acidez do solo (pH, H+Al e Al3+), cátions básicos trocáveis (Ca2+, Mg2+ e K+) e teores de carbono lábil (COXP) e total (CO). A produtividade das culturas foi avaliada e utilizada para se determinar a eficiência agronômica dos corretivos e do gesso agrícola. Tanto aos 7 quanto aos 15 meses após aplicação dos tratamentos, os teores dos cátions básicos foram mais afetados que os componentes da acidez. Via de regra, a aplicação de gesso agrícola promoveu intensa lixiviação de Mg2+ e K+ nas camadas mais superficiais do solo, o que resultou no aumento da concentração dos nutrientes em profundidade. Referindo-se aos componentes da acidez, o Al3+ foi o componente mais alterado pela aplicação dos tratamentos, principalmente aos 15 meses após aplicação. Um resultado a ser destacado é que a ES com gesso aumentou os 9 teores de Al3+ em profundidade. Os teores de COXP e CO não foram afetados pelos tratamentos. As alterações nos atributos químicos do solo repercutiram sobre os atributos físicos. O diâmetro médio ponderado dos agregados e as proporções de macroagregados grandes foram mais influenciadas aos 15 meses após aplicação, em relação aos 7 meses, demonstrando a importância do tempo de reação dos materiais no solo sobre sua agregação. A Ds, a Pt e a Ma foram alteradas pelos tratamentos na camada de 0,40–0,60 m, diferentemente da Mi, que foi afetada nas camadas mais superficiais do solo (0–0,20 m). A retenção de água no solo foi sensível as alterações na estrutura do solo, principalmente quando os corretivos foram aplicados associados ao gesso agrícola. Deste modo, pode-se concluir que a dinâmica dos íons no solo pela correção da acidez e aplicação e gesso agrícola influencia os atributos físicos do solo, tanto em superfície como em profundidade. O aumento nos teores de Ca2+ e Mg2+ e a redução do Al3+ melhora a estrutura do solo, reduzindo sua Ds e aumentando sua Pt; e, a substituição de Al3+ por Mg2+ no complexo de troca do solo, decorrentes da aplicação da ES e do gesso agrícola influencia a retenção de água no solo. Sendo que a maior concentração do Mg2+ favorece a retenção. Os efeitos da correção da acidez do solo, independentemente do corretivo, e do gesso agrícola sobre a produtividade das culturas ocorre de maneira independente. Também, as culturas respondem de maneira distinta a correção da acidez e a gessagem. Todavia, o calcário calcinado foi o corretivo com maior eficiência agronômica, tanto quando aplicado isoladamente como quando associado ao gesso agrícola. / Soil acidity is an important factor that restricts agricultural production in the world. Acid soils have low pH values, high exchangeable aluminum (Al3 +) content and low availability of exchangeable calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+) and potassium (K+). To correct the problems caused by the soil acidity, several materials can be used, with emphasis on carbonates and silicates of Ca and Mg. These products present distinctions as to their chemical composition and physical characteristics, which has repercussions on their reactivity on the soil. However, with the advent of no-till (NT), acidity correctives are applied to the soil surface, which restricts the correction of acidity in subsurface. In this context, the phosphogypsum is applied in association with acidity correctives. Although the phosphogypsum does not act on the active acidity of the soil, in subsurface it acts reducing the Al3+ contents and increasing the Ca2+ contents, which improves the root environment. The chemical management of the soil, through the application of correctives of acidity and of agricultural gypsum can alter the soil structure and the thermodynamic processes that occur in it. In this context, the general aim of this study was to evaluate the effects of soil acidity correctives [ground rock limestone (GRL), steel slag (SS) and calcined limestone (CL)], associated or not with soil physical and chemical attributes and crop productivity in NT. For this purpose, an experiment was carried out on a sandy-clay Typic Hapludox, at Ponta Grossa-PR. The treatments were the three soil acid correctives: GRL (3.8 Mg ha-1), SS (4.2 Mg ha-1) and CL (2.7 Mg ha-1), plus one control treatments (without acidity correction), associated or not with phosphogypsum (2.4 Mg ha-1). The corrective doses were calculated to raise the base saturation of the 0-0.20 m layer to 70%, based on their carbonate equivalents. The dose of phosphogypsum was calculated based on the soil clay content. Correctives and phosphogypsum were applied to the soil surface in August 2015. The crop rotation was corn (2015/16) – wheat (2016) – soybean (2016/17) – black oat (2017) – beans (2017/18). After the corn and wheat were harvested, at 7 and 15 months after the treatments, undisturbed and disturbed soil samples were collected. Undisturbed soil samples were collected in (i) monoliths, in the 0–0.05; 0.05–0.10 and 0.10–0.20 m layers, for evaluation of aggregation and aggregates stability; and in (ii) volumetric rings, in the 0–0.05; 0.05–0.10; 0.10–0.20; 0.20–0.40 and 0.40–0.60 m layers, to evaluate the soil bulk density (BD), total porosity (TP), macroporosity (Ma), microporosity (Mi) and soil water retention. The deformed samples were collected in the same collection layers of the volumetric rings to determine the soil acidity components (pH, H+Al and Al3+), exchangeable basic cations (Ca2+, Mg2+ and K+) and labile (POxOC) and total (OC) carbon contents. The yield crops was evaluated and used to determine the agronomic efficiency of the correctives and the phosphogypsum. Both at 7 and 15 months after application of treatments, the basic cations contents were more affected than the acidity components. As a rule, the application of phosphogypsum promoted intense Mg2+ and K+ leaching in the more superficial layers of the soil, which resulted in increased concentration of nutrients in depth. Referring to the components of acidity, Al3+ was the most altered component by the application of treatments, especially at 15 months after application. One result to be highlighted is that SS with phosphogypsum increased Al3+ contents in depth. The POcOC and OC contents were not affected by the treatments. The changes in the soil chemical attributes had repercussions on the physical attributes. The weight mean diameter of the aggregates and the proportions of large macroaggregates were more influenced at 15 months 11 after application, in relation to the 7 months, demonstrating the importance of the reaction time of the materials in the soil on their aggregation. BD, TP and Ma were altered by treatments in the layer of 0.40–0.60 m, while Mi was affected in the most superficial layers of the soil (0–0.20 m). The soil water retention was sensitive to changes in soil structure, especially when the correctives were applied associated with the phosphogypsum. In this way, it can be concluded that soil ion dynamics by the acidity correction and phosphogypsum application influences the physical attributes of the soil, both in surface and in depth. The increase in the Ca2+ and Mg2+ contents and the Al3+ reduction improve the soil structure, reducing its BD and increasing its TP; and, the substitution of Al3+ for Mg2+ in the soil exchange complex, due to the application of SS and phosphogypsum influences soil water retention. The higher concentration of Mg2+ favors retention. The effects of correcting soil acidity, regardless of the corrective, and the phosphogypsum on crop yield, occur independently. Also, crops respond differently to acidity correction and phosphogypsum application. However, the calcined limestone was the corrective with higher agronomic efficiency, both when applied alone and when associated with agricultural gypsum.

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo para análise tridimensional não linear geométrica de edifícios considerando a influência de todas as partes componentes do sistema estrutural, incluindo a ligação núcleo-laje e o solo de fundação. Pilares e vigas são modelados com elementos finitos de barra com seção transversal de forma qualquer, enquanto as lajes são modeladas por elementos finitos de casca. Ambos consideram o comportamento não linear geométrico e adotam como graus de liberdade posições nodais e vetores generalizados ao invés de deslocamentos e rotações, sendo também considerado para o elemento de barra o grau de liberdade de empenamento da seção. Apresenta-se uma estratégia cinemática para o acoplamento de topo entre os elementos de casca e a seção dos elementos de barra, gerando assim um elemento de núcleo com diafragma. O acoplamento se dá através de uma matriz de incidência cinemática responsável por inserir na Hessiana e no vetor de forças internas do elemento de barra que discretiza o núcleo as contribuições de elementos de casca a ele conectadas. Admite-se para os materiais do edifício a lei constitutiva elástico-linear de Saint Venant-Kirchhoff e a não linearidade geométrica é considerada através de uma formulação Lagrangiana total com cinemática exata. A flexibilidade dos apoios é considerada através de uma matriz de rigidez do sistema solo-fundação. Esta matriz é calculada em outro programa de acoplamento entre o Método dos Elementos de Contorno e o Método dos Elementos Finitos por meio de uma estratégia numérica baseada, por sua vez, no Teorema de Betti-Maxwell. A estratégia consiste na determinação de coeficientes de flexibilidade de pontos sobre uma malha discreta do sistema solo-fundação, sendo o solo modelado via Método dos Elementos de Contorno com uso da solução fundamental de Mindlin e os elementos estruturais de fundação, que podem incluir placas, sapatas, blocos e estacas, são modeladas com elementos finitos convencionais de barra e de casca. O programa permite a análise de edifícios completos, considerando a influência do empenamento dos núcleos nos pavimentos e também os efeitos da interação solo-estrutura. Exemplos numéricos são apresentados para confirmar a eficiência e demonstrar o potencial de aplicação da formulação proposta. / In this thesis a numerical model for geometric nonlinear analysis of three-dimensional structures of tall buildings was developed, considering the influence of all structural components, including the core-slab connection and the foundation system. Columns and beams are modeled by a frame finite element which can have a cross section of any shape, while the slabs are modeled by shell finite elements. Both consider the nonlinear geometric behavior and adopt nodal positions and generalized vectors as degrees of freedom instead of displacements and rotations. For the frame finite element it is also considered the cross sectional warping as a degree of freedom. A numerical strategy is presented for the coupling between the shell elements and the frame\'s cross section, thus forming a structural-core element with diaphragm. The coupling is done through a kinematic array which is responsible for inserting the contributions of shell elements, connected to the core walls, into the Hessian matrix and also into the internal force vector of the frame element used to discretize the core. The linear-elastic constitutive relation of Saint Venant-Kirchhoff is adopted for the building materials and the geometric nonlinearity is considered via a Lagrangian formulation with exact kinematics. The foundation\'s flexibility is considered through a stiffness matrix for the soil-foundation system. This matrix is computed in another program based on the numerical coupling between the Boundary Element Method and the Finite Element Method, using a numerical strategy based on the Maxwell-Betti\'s Theorem. This strategy consists in determining the flexibility coefficient of points on a discrete mesh of the soil-foundation system. The soil is modeled by the Boundary Element Method using the fundamental solution of Mindlin. The structural foundation elements, including shallow foundation, footings, blocks and piles, are modeled using conventional frame and shell finite elements. The program is applied to the analysis of complete structural systems of tall buildings, considering the influence of the core warping on the mechanical behaviour of the slabs and also the soil-structure interaction effects. Numerical examples are presented to confirm the efficiency and to demonstrate the potential application of the proposed formulation.

Analisam-se problemas de interação solo-estrutura através de uma formulação tridimensional obtida da combinação entre o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e o Método dos Elementos Finitos (MEF). Os elementos estruturais que interagem com o solo são modelados pelo Método dos Elementos Finitos. E o solo, considerado como um meio semi-infinito, homogêneo, elástico linear e isotrópico, é modelado pelo Método dos Elementos de Contorno, empregando a solução fundamental de Mindlin. A solução fundamental de Mindlin é particularmente adequada para o tipo de problemas em análise, ou seja, problemas envolvendo sólidos tridimensionais semi-infinitos, já que é necessário discretizar apenas a superfície carregada do solo e/ou a linha de carga, e não todo o sólido tridimensional. A discretização da estaca em vários elementos finitos de viga tridimensional, permitindo a consideração de estacas de qualquer tamanho e submetidas a qualquer tipo de carregamento é uma das principais contribuições do trabalho. Outra contribuição diz respeito à consideração da ação horizontal no sistema placa-estaca-solo, diretamente aplicada na placa, e não redistribuída no topo das estacas. Por isso, os elementos estruturais laminares (radiers, sapatas e blocos de fundação) são modelados por elementos finitos de casca plana, possibilitando a consideração dos efeitos de flexão e de membrana. Essa abordagem permite a análise tanto de um grupo de estacas com bloco de capeamento rígido quanto de um radier estaqueado de qualquer rigidez. O acoplamento entre o MEC e o MEF é feito através de uma formulação mista em que a matriz dos coeficientes de influência do solo obtida pelo MEC é adicionada à matriz de rigidez dos elementos estruturais obtida pelo MEF, resultando em uma matriz de rigidez equivalente. Exemplos numéricos de interação estaca-solo, placa-solo e casca plana-estaca-solo são resolvidos para verificar, validar e demonstrar a eficiência das formulações desenvolvidas e implementadas. / Soil-structure interaction problems are analyzed by a tridimensional formulation obtained combining the Boundary Element Method (BEM) and the Finite Element Method (FEM). Structural elements that interact with the soil are modeled by the Finite Element Method. And the soil, considered as a semi-infinite, homogeneous, linear elastic and isotropic medium, is modeled by the Boundary Element Method, using Mindlin\'s fundamental solution. Mindlin\'s fundamental solution is particularly suitable for the type of problems under analysis, viz. problems involving semi-infinite three-dimensional solids, since it is necessary to discretize only the loaded surface of the soil and/or the line-load, and not all the three-dimensional solid. The discretization of the pile in several three-dimensional beam finite elements, allowing the consideration of piles of any size and subjected to any type of loading, is one of the main contributions of this work. Another contribution is about the consideration of the horizontal load in the plate-pile-soil system, directly applied to the plate, and not redistributed on the top of the piles. Therefore, the laminar structural elements (rafts, footings, and foundation blocks) are modeled by flat shell finite elements, making possible the consideration of the effects of flexion and membrane. This approach allows the analysis of both a capped pile group and a piled raft of any stiffness. The coupling between the BEM and the FEM is performed through a mixed formulation in which the matrix of the soil\'s influence coefficients obtained by the BEM is added to the stiffness matrix of the structural elements obtained by the FEM, resulting in an equivalent stiffness matrix. Numerical examples of pile-soil, plate-soil and flat shell-pile-soil interaction are solved to verify, validate and demonstrate the efficiency of the developed and implemented formulations.