El excelente comportamiento de las columnas tubulares rellenas de hormigón (en adelante columnas CFT) y el aumento del empleo de hormigón de alta resistencia (en adelante HAR), unido a que la normativa actual en algunos países y en especial en Europa, a través del Eurocódigo 4 (en adelante EC4), no recoge la posibilidad de diseño columnas CFT rellenas con este material, pone de manifiesto la necesidad de actualizar dicha normativa para incluir también la posibilidad de diseñar columnas CFT con HAR. Esta Tesis Doctoral nace, por tanto, con el objetivo de actualizar la formulación existente en el EC4 de manera que se puedan diseñar columnas CFT de sección circular rellenadas con HAR. La formulación para el diseño de las columnas CFT de sección circular, cuantifica el aumento de la resistencia que se produce en éstas por el efecto del confinamiento pasivo. Dicho confinamiento pasivo se produce al disponer en el exterior del núcleo de hormigón una camisa de acero que coarta las deformaciones laterales que en él se producen. Como consecuencia de ello, la resistencia que es capaz de soportar el hormigón aumenta significativamente, aumentando también la resistencia global de la columna CFT. Para reproducir adecuadamente la evolución de las deformaciones laterales del núcleo de hormigón durante el proceso de carga (aspecto clave en el estudio del confinamiento), se desarrolló un modelo de hormigón que tiene en cuenta las deformaciones laterales tanto elásticas, a través del coeficiente de Poisson, como plásticas, a través del ángulo de dilatancia. Para ello, fue necesario obtener las curvas de definición del ángulo de dilatancia que regula las deformaciones laterales plásticas en función de la presión lateral de confinamiento a la que está sometido el núcleo de hormigón y la resistencia de éste, así como unas nuevas curvas que regulan las relaciones entre tensión y deformación longitudinal adaptadas para hormigones confinados pasivamente. Una vez se dispuso del modelo, calibrado mediante un proceso iterativo en el que se utilizaron ensayos experimentales, se llevó a cabo una validación de éste comparándolo con numerosos casos experimentales de diferentes características y geometrías. Con el modelo numérico definido se realizó un estudio paramétrico que permitió proponer una formulación que completa a la que actualmente existe, abarcando hormigones de hasta 100 MPa. / Lacuesta Carrión, CD. (2013). ESTUDIO DE LA RESISTENCIA DE PILARES TUBULARES CIRCULARES RELLENOS DE HORMIGÓN CON UN MODELO NUMÉRICO DE CONFINAMIENTO PASIVO VARIABLE [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28587 / TESIS

[pt] Uma extensa campanha de ensaios de cisalhamento direto foi realizada na Areia da Praia de Ipanema, inspirado em Simões (2015). Os ensaios foram realizados em corpos de prova na condição seca, moldados em seis diferentes domínios de compacidade relativa (CR), desde muito fofo até muito compacto. Para cada domínio de CR, foram realizados ensaios sob dez diferentes valores de tensão normal nominal, variando de 25 a 1250 kPa. Em todos os ensaios, foi utilizado um dispositivo desenvolvido para impedir a rotação do top cap. A grande quantidade e variedade de ensaios permitiu uma análise detalhada de como as características das curvas tensão cisalhante sobre tensão normal versus deslocamento horizontal relativo e deslocamento vertical do top cap versus deslocamento horizontal relativo variaram com as variações de CR e de tensão normal, especialmente o ângulo de atrito de pico e o deslocamento vertical do top cap na ruptura, mostrando contração ou dilatação na ruptura. O ângulo de atrito a volume constante da Areia da Praia de Ipanema parece estar situado entre 30 e 32 graus. Uma curva que relaciona índice de vazios crítico e tensão normal nominal crítica foi obtida a partir dos ensaios de cisalhamento direto na Areia da Praia de Ipanema, sendo análoga à linha de estado crítico proposta por Lee e Seed (1967). Ademais, a alta frequência de aquisição de dados tornou explícito o fenômeno conhecido como stick-slip nas curvas obtidas, mostrando que a amplitude do fenômeno é tanto maior quanto menor a tensão normal nominal. / [en] A comprehensive research program of direct shear tests was carried out on Ipanema Beach Sand, inspired by Simões (2015). The tests were carried out on specimens in dry condition, prepared in six different domains of relative density (Dr), from very loose to very dense. For each Dr domain, tests were performed under ten different values of nominal normal stress, ranging from 25 to 1250 kPa. In all tests, a device developed to prevent the rotation of the top cap was used. The large number and variety of tests allowed a detailed analysis of how the characteristics of the Shear stress over normal stress versus relative horizontal displacement curves and top cap vertical displacement versus relative horizontal displacement curves varied with CR and normal stress variations, especially the peak friction angle and the vertical displacement of the top cap at failure, showing contraction or dilation at failure. The angle of friction at constant volume of the Ipanema Beach Sand seems to be situated between 30 and 32 degrees. A curve relating critical void ratio and critical nominal normal stress was obtained from the direct shear tests run on Ipanema Beach Sand, being analogous to the critical state line proposed by Lee and Seed (1967). Moreover, the high frequency of data acquisition made explicit the phenomenon known as stickslip in the obtained curves, showing that the amplitude of the phenomenon is greater the smaller the nominal normal stress.

En la presente investigación, se estudiaron los parámetros representativos que influyen en la resistencia al corte de un suelo granular. El objetivo de este estudio es comprobar que se puede obtener el ángulo de fricción de un suelo granular, a través de una expresión lineal de tres variables, y mediante el uso del método de curvas homotéticas. Son muchas las variables que influyen en la resistencia al corte de un suelo granular. Sin embargo, en esta investigación solo se consideran las variables de dilatancia y el ángulo de fricción, esto debido a la delimitación de variables y parámetros desarrollados en el estudio, lo cual se podría considerar para una futura investigación y para la obtención de una expresión con una mayor cantidad de parámetros de influencia en la resistencia al corte. La resistencia al corte de los suelos granulares depende en gran medida del ángulo de fricción y la dilatancia. De esta manera, se realizó un estudio experimental en muestras de arena con la finalidad de obtener una expresión que permita correlacionar los ángulos de fricción de muestras con granulometría original y muestras elaboradas con el criterio de curvas homotéticas. Luego, se realizaron ensayos de densidad máxima y mínima, y ensayos de corte directo, donde se ensayaron especímenes compactados al 70% de densidad relativa. Finalmente, se obtuvo una expresión basada en el ángulo de fricción y la dilatancia, con un coeficiente de determinación de la ecuación cerca a la unidad, lo cual evidencia un claro ajuste de la expresión. / In the present investigation, representative parameters that influence the shear strength of a granular soil were studied. The objective of this study is to verify that the friction angle of a granular soil can be obtained through a linear expression of three variables, and by using the homothetic curve method. There are many variables that influence the shear strength of a granular soil. However, in this investigation only the variables of dilatancy and the friction angle are considered, this due to the delimitation of variables and parameters developed in the study, which could be considered for future investigation and to obtain an expression with a greater number of parameters of influence in the shear strength. The shear strength of granular soils depends to a great extent on the friction angle and the dilatancy. In this way, an experimental study was realized in sand samples in order to obtain an expression that allows correlating the friction angles of samples with original granulometry and samples made with homothetic curves criterion. Then, maximum and minimum density tests and direct shear tests were realized, where specimens compacted at 70% relative density were tested. Finally, an expression based on the angle of friction and the dilatancy was obtained, with a coefficient of determination of the equation close to unity, which shows a clear fit of the expression. / Tesis

[pt] A importância do sal em diversas atividades humanas tem acompanhado as fases principais da civilização. Aplicações estratégicas e inovadoras envolvendo rochas salinas são planejadas até os dias atuais, tais como barreiras geológicas para abandono de poços e cavernas de estocagem para novas fontes de energia ou descarbonização. Esta tese foca no comportamento geomecânico do sal com atenção especial à fluência, dilatância, efeitos térmicos e seus impactos no comportamento hidráulico. Modelos deram suporte ao desenvolvimento de metodologias para avaliação de condições de integridade e estanqueidade de projetos estratégicos no contexto de energia. Eles incluem o abandono de poços do pré-sal, cavernas de sal e sal como rocha capeadora de reservatórios carbonáticos. Simulações numéricas avançadas utilizando o framework GeMA investigaram cenários representativos de cada projeto. Para tanto, modelos constitutivos de fluência, condições de contorno customizadas e variáveis de saída específicas foram implementados. Dentre os modelos de fluência, o EDMT foi desenvolvido no contexto desta pesquisa de doutorado, com foco no sal brasileiro. Os estudos de caso conduziram a observações importantes. Um poço do pré-sal pode fechar completamente por fluência após a remoção do revestimento. A redução da pressão e o aquecimento do poço aceleraram seu fechamento de modo significativo. No cenário mais crítico, a permeabilidade final foi ligeiramente superior a 100 vezes o valor inicial. Uma caverna de sal pode suportar mecanicamente ciclos de pressão causados por um esquema contingencial de fornecimento de hidrocarbonetos, embora uma permeabilidade final de 6,5 vezes o valor inicial tenha sido observada. Na geomecânica de reservatórios, a contribuição da fluência da rocha capeadora na subsidência é pequena e irreversível mesmo que a pressão do reservatório seja recuperada. As mudanças na permeabilidade foram sutis apesar da contribuição da fluência do sal e da variação de pressão do reservatório. A revisão da literatura, os modelos de fluência, as metodologias de análise, as funcionalidades incorporadas ao framework e as discussões motivadas pelos estudos de caso representam o valor agregado da tese para a comunidade científica e para a indústria no que tange ao aproveitamento estratégico de rochas salinas. / [en] The importance of salt in many human activities has accompanied the main phases of civilization. Strategic and innovative applications in salt rocks are planned until the present day, such as geological barriers for well abandonment and storage caverns for new energy sources or decarbonization. This thesis focuses on the geomechanical behavior of salt with special regards to creep, dilation, thermal effects and their impact on the hydraulic behavior. Models have supported the development of methodologies to assess integrity and tightness conditions of strategic projects in the context of energy. These include Pre-salt well abandonment, salt caverns and salt as caprock of carbonate reservoirs. Advanced numerical simulations using the framework GeMA have investigated representative scenarios of each project. To this end, creep constitutive models, customized boundary conditions and specific output variables have been implemented. Among the creep models, the EDMT has been developed in the context of this doctoral research, focusing on Brazilian salt. The case studies have led to important findings. A Pre-salt well can close completely by creep after casing removal. Pressure reduction and well heating have accelerated closure significantly. In the most critical scenario, the final permeability was slightly higher than 100 times the initial value. A salt cavern can mechanically support pressure cycles caused by a contingency hydrocarbon supply scheme; however, a final permeability of 6.5 times the initial value has been noticed. In reservoir geomechanics, the caprock creep contribution in the subsidence is small and irreversible even if the reservoir pressure is recovered. Permeability changes have been subtle despite the creep contribution and the reservoir pressure variation. The literature review, the creep models, the analysis methodologies, the capabilities incorporated into the framework and the discussions motivated by the case studies represent the added value of the thesis to the scientific community and industry regarding the strategic use of salt rocks.