Au vu de la différence de densité entre les composants minéraux solides et l’eau entrant dans la composition d’un béton, une instabilité gravitaire peut apparaître et provoquer une séparation de phase. Cette séparation est à l’origine de la formation d’une pellicule d’eau à la surface du béton et est appelé ressuage. Malgré le fait que le ressuage peut directement ou indirectement nuire aux propriétés finales du béton durci, les connaissances existantes ne permettent pas de prédire ce phénomène ou de le corréler à la formulation du béton. L’objectif de cette thèse est d’identifier la physique mise en jeu lors du phénomène de ressuage de façon à proposer à la fois une méthodologie de mesure adaptée et un cadre théorique prédictif.La démarche retenue consiste à commencer par l’étude d’un matériau simple tel qu’une pâte de ciment en laboratoire pour terminer à l’échelle plus complexe d’un béton de fondation coulé sur chantier.Dans une première partie, nos résultats expérimentaux sur pâte de ciment suggèrent que le ressuage ne peut pas être considéré comme un simple phénomène de consolidation homogène d'un matériau poreux déformable mais comme un phénomène de consolidation hétérogène conduisant à la formation de canaux préférentiels d'extraction d'eau. Nous montrons ainsi l'existence de trois régimes de ressuage : une période d'induction, une période d’accélération et une période de consolidation. Seuls les deux derniers régimes avaient été observés et discutés jusqu'à maintenant dans la littérature. Nos résultats suggèrent que la formation de ces canaux préférentiels semble être initiée par les défauts du système (les bulles d’air au premier ordre).Dans une seconde partie, les deux essais normalisés utilisés à ce jour dans la pratique industrielle pour la mesure du ressuage des bétons sur chantier, l’essai ASTM et l’essai Bauer, sont étudiés. Nous montrons que ces essais capturent des aspects différents du ressuage et qu’ils ne peuvent donc être corrélés. Nous montrons par ailleurs l’existence de limites dans la capacité de ces essais à capturer le risque de ressuage pour un béton donné. Des modifications de protocole sont alors proposées pour améliorer ces essais et leur permettre de fournir les données nécessaires à la prédiction du ressuage à l’échelle de la fondation.Enfin, nous étudions à la fois les différences entre ressuage d’une pâte de ciment et ressuage d’un béton et l’influence de la hauteur totale de matériau soumis au ressuage. La forte dépendance de la vitesse de ressuage à la profondeur est mise en évidence dans le cas des bétons. Un modèle permettant d’extrapoler une vitesse de ressuage dans une fondation à partir d’une mesure de ressuage à l’aide de l’essai ASTM est proposé. Ce modèle est validé sur des essais de laboratoire et des fondations réelles.Mots clés : ressuage, béton, pâte de ciment, consolidation, effet d’échelle / Due to the density differences between the solid mineral components and the suspending water, gravity can induce phase separation in concrete. This phase separation is at the origin of the formation of a film of water on the upper surface of fresh concrete, commonly known as bleeding. Although bleeding is known to directly or indirectly affect the final properties of hardened concrete, the existing knowledge does not allow for the prediction of this phenomenon or its correlation to mix proportions. The objective of this thesis, therefore, is to identify the physics behind the bleeding phenomenon in order to propose both an adapted measurement methodology and a predictive theoretical framework.The approach adopted is to start from the study of a simple model material, a cement paste in the laboratory, and upscale to the more complex scale of concrete poured into a real foundation on site.In the first part, our experimental results on cement paste suggest that bleeding cannot be simply described as the consolidation of a soft porous material, but, in fact, is of an obvious heterogeneous nature leading to the formation of preferential water extraction channels within the cement paste. We thus show the existence of three bleeding regimes: an induction period, an acceleration period, and a consolidation period. Only the last two regimes had been observed and discussed in the literature. Our results suggest that the formation of these preferential channels seems to be initiated by system defects (air bubbles at first order).In the second part, the two industrial standard tests used for the measurement of bleeding on site, the ASTM test and the Bauer test, are studied. We show that these tests capture different aspects of bleeding, and therefore, cannot be correlated. We also show the existence of limits in the capacity of these tests to capture the risk of bleeding for a given concrete. Changes and improvements are proposed in order to enable these tests to provide the data necessary for the prediction of bleeding at the concrete foundation scale.Finally, in the last part, we study the differences between the bleeding of a cement paste and the bleeding of a concrete and the influence of the total height of material subjected to bleeding. The high dependence of the bleeding rate on the depth of the foundation is captured in the case of concretes. A model is proposed to extrapolate a bleeding rate in a foundation from a bleeding measurement using the ASTM test. This model is validated on laboratory tests and on onsite measurements of real concrete foundations.Keywords: bleeding, concrete, cement paste, consolidation, scale effect

[pt] Os projetos de capacidade de suporte de estacas estão baseados em dados de ensaio de campo de maneira direta ou indireta. Devido a sua praticidade, os métodos empíricos são amplamente utilizados. No Brasil os métodos de Decourt e Quaresma (1978, 1982) e de Aoki e Velloso (1975) se destacam. Este trabalho procura avaliar o uso de dados de SPT e CPT para estimativa de parâmetros geotécnicos necessários na previsão de capacidade de suporte de estacas através de métodos teóricos. São apresentadas e avaliadas formulações empíricas de estimativa de parâmetros para materiais granulares e materiais argilosos. Outro elemento importante na previsão da capacidade de suporte é o estado de tensões atuante em torno da estaca que é analisado através de considerações a respeito do coeficiente de empuxo. Finalmente, são mostrados alguns resultados de provas de carga para a análise da seleção de parâmetros e do estado de tensões, além de uma avaliação dos métodos empíricos de previsão de capacidade de suporte. / [en] The main objective of this thesis is to discuss the applicability of in-situ tests like the Standard Penetration Test (SPT) and the Cone Penetration Test (CPT) to determine directly the design parameters to predict the bearing capacity of pile foundations. In case it will be considered the use of empirical correlation to indicate the mechanical properties of the soil in terms of shear resistance, and the application of these values directly in the classic formulation based on the theory of equilibrium limit to evaluate distinctly the shaft and the base resistance of piles. Adaptations of these values will be proceeded considering aspects related with the non-linear behavior of the soil; the mechanism of load transfer and the influence of the constructive aspects.The results obtained through this new methodology will be compared with experimental results, obtained from static and dynamic load tests and also with other empiric procedures that use the results obtained from in-situ tests to evaluate directly the bearing capacity of deep foundations.

O objetivo do trabalho é mostrar através de um modelo numérico a importância da consideração da interação estrutura - solo na análise global da estrutura. No modelo de estrutura tridimensional utilizado é considerada a contribuição da rigidez transversal à flexão das lajes, a existência de excentricidades das vigas em relação aos pilares e a hipótese de diafragma rígido no plano horizontal de cada pavimento. Serão consideradas fundações profundas em estacas verticais submetidos à carga de compressão axial ligadas ao bloco suposto rígido, nas quais o efeito de grupo de estacas imersas no solo é calculado considerando a continuidade do solo. A análise da interação do sistema solo – estrutura será feito através dos ajustes das rigidezes de fundações pelo processo iterativo até que ocorra uma certa convergência nos recalques ou nas reações. Com isso, procura-se mostrar que a análise integrada da estrutura e o solo possibilita uma melhor estimativa dos recalques diferenciais e reações nos apoios, assim como a redistribuição dos esforços nos elementos estruturais com o comportamento mais real da interdependência dos esforços entre a estrutura e o solo / The main aim of this work is to use a numerical model for soil – structure interaction and the importance of their consideration in a global structural analysis. For the structure the model considers the contribution of transverse bending stiffness of slabs, the exccentricy of beams in relation to the pile, and the hypothesis of rigid diaphragms in the plane of the slabs. Primary attention is placed on vertically loaded pile under rigid pile cap in which the influence of pile groups imerse in the soil is calculated considering the soil continuity. The analysis of soil – structure interaction is done in an iterative process by adjusting the stiffness of the foundation until a certain preestablished convergence of calculated settlements or load reactions are obtained. In this manner it’s shown that the integrated analysis of the structure and soil medium leads to better results of differential settlements and load reactions of the supports. In the same manner, this analysis procedure leads to a better estimate of the internal forces in the structural elements, showing a more realistic behaviour of interdependence betwen the strucutre and the soil medium

A recente descoberta das reservas de petróleo do Pré-Sal no Brasil obrigou a indústria a enfrentar condições de extração adversas, a mais de 1000m de lâmina de água e 5000m de sedimentos. Com o aumento da procura, justificou-se investir em pesquisa e tecnologia para dar resposta aos diversos problemas de exploração em águas ultra profundas. Em condições desfavoráveis de exploração, diversos sistemas tecnológicos submersos autônomos no fundo do mar, nearshore e offshore, tem que ser instalados para resistir a esforços solicitados por plataformas devido a manobras de navios, ondas, correntes marinhas, ventos, etc.. Atualmente a Petrobras utiliza um sistema desenvolvido e patenteado, as estacas torpedo metálicas, para resistir às solicitações e ancorar no leito oceânico as suas plataformas flutuantes. Sua instalação consiste na queda livre e penetração no solo argiloso marinho, por ação da aceleração da gravidade nas suas massas, e que apresenta ainda alguns desafios na instalação. O presente trabalho avalia uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo e outras estruturas, que serve de alternativa e/ou melhoria à técnica já utilizada, e que consiste na instalação de uma haste metálica pela ação do seu peso próprio e por aplicação de jatos de água verticais, provenientes de tubos metálicos inseridos em solos argilosos. O estudo, na primeira etapa descrita nesta tese, concentra-se em modelos reduzidos, seguindo as leis de semelhança pelo número de Froude, e futuramente pretende-se transitar para o protótipo. Os ensaios de hidrojateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques em forma de paralelepípedo, com paredes em acrílico, preenchidos com solo argiloso. O estudo foi realizado em modelos reduzidos para duas escalas de comprimento, correspondentes a 1:67 e 1:76, com o objetivo de estudar o mecanismo de penetração dos torpedos metálicos e nos fenômenos de hidrojateamento em solo argiloso. O solo foi caracterizado e nos ensaios foram identificados e avaliados: (a) a influência do fluxo de água a partir das variáveis vazão, pressão, velocidade e diâmetro do jato, (b) a influência da massa e diâmetro das hastes metálicas e (c) a interação solo-estaca pós instalação. Os resultados apresentados indicaram que as maiores profundidades de penetração das estacas torpedo foram atingidas para os modelos de maior massa, e também para as maiores vazões do fluxo de água, para maiores pressões de fluxo de água e menor resistência não drenada do solo. Com base nas variáveis controladas foi possível estabelecer um modelo e uma equação para estimar a profundidade máxima atingida por estacas metálicas instaladas por fluidização. Estes resultados complementaram estudos anteriores e permitiram uma avaliação, baseada em modelos reduzidos, na eficiência do jateamento, parâmetros de controle do mecanismo de erosão, profundidade máxima de penetração no leito marinho e capacidade de carga das estacas, sempre utilizando conceitos de similaridade para relacionar modelo e protótipo. / Deep water oil fields discovered by Petrobras in Brazil in 2006 brought new challenges to the offshore industry. Thus, for exploring these basins, research and technology investments are necessary to ensure production conditions, which require development of technological foundation systems, nearshore and offshore. Petrobras designed and patented an anchoring system, the torpedo pile, which serves as foundation to various types of production structures in ultra-deepwater. Torpedo is a steel pile, filled with ballast, having a cone-shaped tip. The anchor installation consists in the free fall of the torpedo from a designated height above the seafloor, which dynamically penetrates into marine clay by the action of gravity acceleration of the torpedo mass. This thesis presents an alternative installation technique for torpedo anchors based on tests carried out in reduced physical models following the law of similarity by the Froude number. The goal was to install model piles by applying downward vertical water jets. The water jetting tests were performed in the laboratory using parallelepiped-shaped tanks with acrylic walls, filled with clayey soil. The study was conducted on reduced scale models for two length scales, corresponding to 1:67 and 1:76, with the aim of studying the penetration mechanism of metal torpedoes and water jetting phenomena in clayey soil. The soil was characterized and tests were performed to identify and evaluated: (a) the influence of water flow, pressure, penetration rate and diameter of the jet, (b) the influence of the mass and diameter of the metal rods and (c) soil-pile interaction after installation. The results presented indicated that the greatest depth of penetration of torpedo piles was achieved for higher mass models, also for the higher flow rates, the Reynolds number, higher water flow pressures and lower undrained resistance of the soil. Based on these variables it was possible to establish a model and an equation to estimate the maximum depth of penetration of metal piles installed by fluidization. These results complement previous studies and allowed an assessment based on reduced models, the jetting efficiency, the control parameters of the erosion mechanism, the maximum penetration depth on the seabed and load capacity of the piles, always using concepts of similarity to relate model and prototype.

Deep foundations, such as piles and suction caissons, are used throughout an offshore oil and gas production facility in deepwater. Ideally, the values of geotechnical properties for foundation design are determined by results from geotechnical investigation programs performed at the site of the foundation. However, the locations for facilities are not known exactly when soil borings are drilled and the footprint of a facility in deepwater can be very large with numerous foundation elements spread out over miles. Therefore, it is not generally feasible to perform a site-specific investigation for every foundation element. The objective of this research is to assess, analyze and model spatial variability in geotechnical properties for offshore foundations. A total of 97 geotechnical investigations from 14 offshore project sites covering the past twenty years of deepwater development in the Gulf of Mexico are compiled into a database. The geologic setting is primarily a normally to slightly overconsolidated marine clay, and the property of interest for the design of deep foundations is the undrained shear strength. The magnitude and characteristics of variability in design undrained shear strengths are analyzed quantitatively and graphically. Geostatistical models that describe spatial variability in the design shear strength properties to the distance away from the available information are developed and calibrated with available information from the database. Finally, a methodology is presented for incorporating the models into a reliability-based design framework to account for spatial variability in foundation capacity. Design examples are presented to demonstrate the use of the reliability methodology. Based on the design undrained shear strength profiles for the past 20 years in this Gulf of Mexico deepwater area, the design undrained shear strength varies spatially but does not depend on the time or method for site investigations. There are nonlinear spatial relationships in the point shear strength laterally and vertically due to stratigraphy such that depth-averaged shear strengths are correlated over further distances than point shear strengths. The depositional forces are an important factor causing spatial variations in the undrained shear strength, with greater variation and less spatial correlation in the more recent hemipelagic deposits (about upper 60 feet) than the deeper turbidite deposits and along the shelf versus off the shelf. The increased conservatism required in deep foundation design due to spatial variability when site specific strength data are not available is generally small with less than a five percent increase required in design capacity in this geologic setting. / text

A recente descoberta das reservas de petróleo do Pré-Sal no Brasil obrigou a indústria a enfrentar condições de extração adversas, a mais de 1000m de lâmina de água e 5000m de sedimentos. Com o aumento da procura, justificou-se investir em pesquisa e tecnologia para dar resposta aos diversos problemas de exploração em águas ultra profundas. Em condições desfavoráveis de exploração, diversos sistemas tecnológicos submersos autônomos no fundo do mar, nearshore e offshore, tem que ser instalados para resistir a esforços solicitados por plataformas devido a manobras de navios, ondas, correntes marinhas, ventos, etc.. Atualmente a Petrobras utiliza um sistema desenvolvido e patenteado, as estacas torpedo metálicas, para resistir às solicitações e ancorar no leito oceânico as suas plataformas flutuantes. Sua instalação consiste na queda livre e penetração no solo argiloso marinho, por ação da aceleração da gravidade nas suas massas, e que apresenta ainda alguns desafios na instalação. O presente trabalho avalia uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo e outras estruturas, que serve de alternativa e/ou melhoria à técnica já utilizada, e que consiste na instalação de uma haste metálica pela ação do seu peso próprio e por aplicação de jatos de água verticais, provenientes de tubos metálicos inseridos em solos argilosos. O estudo, na primeira etapa descrita nesta tese, concentra-se em modelos reduzidos, seguindo as leis de semelhança pelo número de Froude, e futuramente pretende-se transitar para o protótipo. Os ensaios de hidrojateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques em forma de paralelepípedo, com paredes em acrílico, preenchidos com solo argiloso. O estudo foi realizado em modelos reduzidos para duas escalas de comprimento, correspondentes a 1:67 e 1:76, com o objetivo de estudar o mecanismo de penetração dos torpedos metálicos e nos fenômenos de hidrojateamento em solo argiloso. O solo foi caracterizado e nos ensaios foram identificados e avaliados: (a) a influência do fluxo de água a partir das variáveis vazão, pressão, velocidade e diâmetro do jato, (b) a influência da massa e diâmetro das hastes metálicas e (c) a interação solo-estaca pós instalação. Os resultados apresentados indicaram que as maiores profundidades de penetração das estacas torpedo foram atingidas para os modelos de maior massa, e também para as maiores vazões do fluxo de água, para maiores pressões de fluxo de água e menor resistência não drenada do solo. Com base nas variáveis controladas foi possível estabelecer um modelo e uma equação para estimar a profundidade máxima atingida por estacas metálicas instaladas por fluidização. Estes resultados complementaram estudos anteriores e permitiram uma avaliação, baseada em modelos reduzidos, na eficiência do jateamento, parâmetros de controle do mecanismo de erosão, profundidade máxima de penetração no leito marinho e capacidade de carga das estacas, sempre utilizando conceitos de similaridade para relacionar modelo e protótipo. / Deep water oil fields discovered by Petrobras in Brazil in 2006 brought new challenges to the offshore industry. Thus, for exploring these basins, research and technology investments are necessary to ensure production conditions, which require development of technological foundation systems, nearshore and offshore. Petrobras designed and patented an anchoring system, the torpedo pile, which serves as foundation to various types of production structures in ultra-deepwater. Torpedo is a steel pile, filled with ballast, having a cone-shaped tip. The anchor installation consists in the free fall of the torpedo from a designated height above the seafloor, which dynamically penetrates into marine clay by the action of gravity acceleration of the torpedo mass. This thesis presents an alternative installation technique for torpedo anchors based on tests carried out in reduced physical models following the law of similarity by the Froude number. The goal was to install model piles by applying downward vertical water jets. The water jetting tests were performed in the laboratory using parallelepiped-shaped tanks with acrylic walls, filled with clayey soil. The study was conducted on reduced scale models for two length scales, corresponding to 1:67 and 1:76, with the aim of studying the penetration mechanism of metal torpedoes and water jetting phenomena in clayey soil. The soil was characterized and tests were performed to identify and evaluated: (a) the influence of water flow, pressure, penetration rate and diameter of the jet, (b) the influence of the mass and diameter of the metal rods and (c) soil-pile interaction after installation. The results presented indicated that the greatest depth of penetration of torpedo piles was achieved for higher mass models, also for the higher flow rates, the Reynolds number, higher water flow pressures and lower undrained resistance of the soil. Based on these variables it was possible to establish a model and an equation to estimate the maximum depth of penetration of metal piles installed by fluidization. These results complement previous studies and allowed an assessment based on reduced models, the jetting efficiency, the control parameters of the erosion mechanism, the maximum penetration depth on the seabed and load capacity of the piles, always using concepts of similarity to relate model and prototype.

A recente descoberta das reservas de petróleo do Pré-Sal no Brasil obrigou a indústria a enfrentar condições de extração adversas, a mais de 1000m de lâmina de água e 5000m de sedimentos. Com o aumento da procura, justificou-se investir em pesquisa e tecnologia para dar resposta aos diversos problemas de exploração em águas ultra profundas. Em condições desfavoráveis de exploração, diversos sistemas tecnológicos submersos autônomos no fundo do mar, nearshore e offshore, tem que ser instalados para resistir a esforços solicitados por plataformas devido a manobras de navios, ondas, correntes marinhas, ventos, etc.. Atualmente a Petrobras utiliza um sistema desenvolvido e patenteado, as estacas torpedo metálicas, para resistir às solicitações e ancorar no leito oceânico as suas plataformas flutuantes. Sua instalação consiste na queda livre e penetração no solo argiloso marinho, por ação da aceleração da gravidade nas suas massas, e que apresenta ainda alguns desafios na instalação. O presente trabalho avalia uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo e outras estruturas, que serve de alternativa e/ou melhoria à técnica já utilizada, e que consiste na instalação de uma haste metálica pela ação do seu peso próprio e por aplicação de jatos de água verticais, provenientes de tubos metálicos inseridos em solos argilosos. O estudo, na primeira etapa descrita nesta tese, concentra-se em modelos reduzidos, seguindo as leis de semelhança pelo número de Froude, e futuramente pretende-se transitar para o protótipo. Os ensaios de hidrojateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques em forma de paralelepípedo, com paredes em acrílico, preenchidos com solo argiloso. O estudo foi realizado em modelos reduzidos para duas escalas de comprimento, correspondentes a 1:67 e 1:76, com o objetivo de estudar o mecanismo de penetração dos torpedos metálicos e nos fenômenos de hidrojateamento em solo argiloso. O solo foi caracterizado e nos ensaios foram identificados e avaliados: (a) a influência do fluxo de água a partir das variáveis vazão, pressão, velocidade e diâmetro do jato, (b) a influência da massa e diâmetro das hastes metálicas e (c) a interação solo-estaca pós instalação. Os resultados apresentados indicaram que as maiores profundidades de penetração das estacas torpedo foram atingidas para os modelos de maior massa, e também para as maiores vazões do fluxo de água, para maiores pressões de fluxo de água e menor resistência não drenada do solo. Com base nas variáveis controladas foi possível estabelecer um modelo e uma equação para estimar a profundidade máxima atingida por estacas metálicas instaladas por fluidização. Estes resultados complementaram estudos anteriores e permitiram uma avaliação, baseada em modelos reduzidos, na eficiência do jateamento, parâmetros de controle do mecanismo de erosão, profundidade máxima de penetração no leito marinho e capacidade de carga das estacas, sempre utilizando conceitos de similaridade para relacionar modelo e protótipo. / Deep water oil fields discovered by Petrobras in Brazil in 2006 brought new challenges to the offshore industry. Thus, for exploring these basins, research and technology investments are necessary to ensure production conditions, which require development of technological foundation systems, nearshore and offshore. Petrobras designed and patented an anchoring system, the torpedo pile, which serves as foundation to various types of production structures in ultra-deepwater. Torpedo is a steel pile, filled with ballast, having a cone-shaped tip. The anchor installation consists in the free fall of the torpedo from a designated height above the seafloor, which dynamically penetrates into marine clay by the action of gravity acceleration of the torpedo mass. This thesis presents an alternative installation technique for torpedo anchors based on tests carried out in reduced physical models following the law of similarity by the Froude number. The goal was to install model piles by applying downward vertical water jets. The water jetting tests were performed in the laboratory using parallelepiped-shaped tanks with acrylic walls, filled with clayey soil. The study was conducted on reduced scale models for two length scales, corresponding to 1:67 and 1:76, with the aim of studying the penetration mechanism of metal torpedoes and water jetting phenomena in clayey soil. The soil was characterized and tests were performed to identify and evaluated: (a) the influence of water flow, pressure, penetration rate and diameter of the jet, (b) the influence of the mass and diameter of the metal rods and (c) soil-pile interaction after installation. The results presented indicated that the greatest depth of penetration of torpedo piles was achieved for higher mass models, also for the higher flow rates, the Reynolds number, higher water flow pressures and lower undrained resistance of the soil. Based on these variables it was possible to establish a model and an equation to estimate the maximum depth of penetration of metal piles installed by fluidization. These results complement previous studies and allowed an assessment based on reduced models, the jetting efficiency, the control parameters of the erosion mechanism, the maximum penetration depth on the seabed and load capacity of the piles, always using concepts of similarity to relate model and prototype.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra (onshore), de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições a priori e a posteriori. A distribuição a posteriori é calculada pela atualização da distribuição a priori, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações. / In several branches of Soil Mechanics, particularly on foundation design, engineers are faced with a series of uncertainties. Some uncertainties are due to local soil variability, loading conditions, time effects, differences in construction processes, errors in soil borings that may directly influence the bearing capacity of the foundation during static loading or after its driving, among others. The present research aimed at the adaptation of a procedure originally conceived for offshore piles for use also in onshore piles. It consists in updating the soil resistance estimated during driving, based on driving records. In this approach the updating is performed by the application of Bayesian analysis, assuming that the parameters of the probabilistic distribution are random variables. The uncertainties of the parameters are modeled by a-priori and a-posteriori distributions. The a-posteriori distribution is calculated by updating the a priori distribution, using a maximum likelihood function which contains the information obtained from available driving records. The procedure is applied to piles from an extensive piling of a construction located in the West Zone of Rio de Janeiro City. The updated estimates are then compared to results of dynamic loading tests. Different practical applications can arise by using this procedure, as a better selection of piles for loading tests among those with the lowest updated bearing capacity or the greatest uncertainty in the updated predictions. The extension of this study to different pile types in soil profiles of distinct nature may lead to the development of more adequate rules for execution control, thus contributing to the optimization of future deep foundations design.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra (onshore), de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições a priori e a posteriori. A distribuição a posteriori é calculada pela atualização da distribuição a priori, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações. / In several branches of Soil Mechanics, particularly on foundation design, engineers are faced with a series of uncertainties. Some uncertainties are due to local soil variability, loading conditions, time effects, differences in construction processes, errors in soil borings that may directly influence the bearing capacity of the foundation during static loading or after its driving, among others. The present research aimed at the adaptation of a procedure originally conceived for offshore piles for use also in onshore piles. It consists in updating the soil resistance estimated during driving, based on driving records. In this approach the updating is performed by the application of Bayesian analysis, assuming that the parameters of the probabilistic distribution are random variables. The uncertainties of the parameters are modeled by a-priori and a-posteriori distributions. The a-posteriori distribution is calculated by updating the a priori distribution, using a maximum likelihood function which contains the information obtained from available driving records. The procedure is applied to piles from an extensive piling of a construction located in the West Zone of Rio de Janeiro City. The updated estimates are then compared to results of dynamic loading tests. Different practical applications can arise by using this procedure, as a better selection of piles for loading tests among those with the lowest updated bearing capacity or the greatest uncertainty in the updated predictions. The extension of this study to different pile types in soil profiles of distinct nature may lead to the development of more adequate rules for execution control, thus contributing to the optimization of future deep foundations design.

O objetivo do trabalho é mostrar através de um modelo numérico a importância da consideração da interação estrutura - solo na análise global da estrutura. No modelo de estrutura tridimensional utilizado é considerada a contribuição da rigidez transversal à flexão das lajes, a existência de excentricidades das vigas em relação aos pilares e a hipótese de diafragma rígido no plano horizontal de cada pavimento. Serão consideradas fundações profundas em estacas verticais submetidos à carga de compressão axial ligadas ao bloco suposto rígido, nas quais o efeito de grupo de estacas imersas no solo é calculado considerando a continuidade do solo. A análise da interação do sistema solo – estrutura será feito através dos ajustes das rigidezes de fundações pelo processo iterativo até que ocorra uma certa convergência nos recalques ou nas reações. Com isso, procura-se mostrar que a análise integrada da estrutura e o solo possibilita uma melhor estimativa dos recalques diferenciais e reações nos apoios, assim como a redistribuição dos esforços nos elementos estruturais com o comportamento mais real da interdependência dos esforços entre a estrutura e o solo / The main aim of this work is to use a numerical model for soil – structure interaction and the importance of their consideration in a global structural analysis. For the structure the model considers the contribution of transverse bending stiffness of slabs, the exccentricy of beams in relation to the pile, and the hypothesis of rigid diaphragms in the plane of the slabs. Primary attention is placed on vertically loaded pile under rigid pile cap in which the influence of pile groups imerse in the soil is calculated considering the soil continuity. The analysis of soil – structure interaction is done in an iterative process by adjusting the stiffness of the foundation until a certain preestablished convergence of calculated settlements or load reactions are obtained. In this manner it’s shown that the integrated analysis of the structure and soil medium leads to better results of differential settlements and load reactions of the supports. In the same manner, this analysis procedure leads to a better estimate of the internal forces in the structural elements, showing a more realistic behaviour of interdependence betwen the strucutre and the soil medium