A prova de carga dinâmica é freqüentemente utilizada na determinação da capacidade de carga de fundações por estacas cravadas e há relatos de uso com sucesso deste ensaio em estacas escavadas e tubulões. Esta pesquisa envolveu a adaptação e execução da prova de carga dinâmica na placa de aço circular de diâmetro 0,80 m, com o objetivo de inferir a capacidade de carga do sistema placa-solo. Como a prova de carga dinâmica permite que seja feita a comprovação da carga durante a cravação, vislumbra-se também a viabilização desse tipo de ensaio em solos porosos por meio da cravação da placa o necessário para atingir a capacidade de carga exigida em um projeto. Os ensaios foram realizados no campo experimental da USP/São Carlos, com solo superficial não saturado, poroso e colapsível, por isso foram feitas medidas dos valores de sucção matricial, já que esta exerce forte influência sobre a capacidade de carga / The dynamic load test is frequently used in the determination of driven piles foundation bearing capacity. It is also reported the successful use of the test in bored piles and caissons. This research included the adaptation and execution of the dynamic load test in circular steel plate, to verify the bearing capacity of footing foundations. Since the dynamic load tests allow the bearing capacity to be verified during the construction, it is also glimpsed the possibility of using this test in porous soils by penetrating the plate into the soil until the expected bearing capacity is achieved. The tests were held at the USP/São Carlos experimental foundation camp, which has superficial unsaturated, porous and colapsive soil, so matric suction's measurement were made, since it has strong influence on the bearing capacity

Soils, like several other materials, exhibit strong time-dependent behaviour which can be evidenced in terms of creep or strain-rate effects. The degree of this rheological behaviour varies with the type of soil, its structure, and with the stress history. This effect is exacerbated in pile load testing where the procedure duration tends to be shortened under increasing time pressures. The modelling needed to interpret the results therefore becomes more and more complex, including soil viscosity, wave radiation into the soil and other significant phenomena. The objective of the research reported herein is to refine the rheological parameters characterizing the influence of the loading rate within the framework of a relevant pile/soil interaction model fed with dynamic measurements acquired during pile Dynamic Load Tests (DLTs). The final goal is to predict and simulate the quasi-static pile load settlement curve. The pile/soil interaction system is described by a non-linear mass/spring/dashpot system supposed to represent the pile and the soil, with constitutive relationships existing within and between them. These relationships account for the static and the dynamic or rheologic behaviour. A back-analysis process based on a matching procedure between measured and computed quantities allows one to characterize the pile/soil interaction in terms of constitutive and rheologic parameters based on the dynamic measurements. After optimisation of the matching procedure, the parameters obtained are used to simulate the “static” load-settlement curve. The matching procedure is based on an automatic and stochastic parameter perturbation analysis. Since the parameters influence the system response with a relative weight, they are sorted in order to optimise all the parameters by successively retrieving the most influential ones and working on the remaining ones. The back-analysis performed on real dynamic measurements in this research leads to an improved pile/soil interaction model. The slippage between pile and soil along the pile shaft must be explicitly taken into account. This refinement increases the number of degrees of freedom needed to describe the pile/soil system but brings deeper insight into the behaviour of an interfacing zone of limited thickness surrounding the pile shaft.

A prova de carga dinâmica é freqüentemente utilizada na determinação da capacidade de carga de fundações por estacas cravadas e há relatos de uso com sucesso deste ensaio em estacas escavadas e tubulões. Esta pesquisa envolveu a adaptação e execução da prova de carga dinâmica na placa de aço circular de diâmetro 0,80 m, com o objetivo de inferir a capacidade de carga do sistema placa-solo. Como a prova de carga dinâmica permite que seja feita a comprovação da carga durante a cravação, vislumbra-se também a viabilização desse tipo de ensaio em solos porosos por meio da cravação da placa o necessário para atingir a capacidade de carga exigida em um projeto. Os ensaios foram realizados no campo experimental da USP/São Carlos, com solo superficial não saturado, poroso e colapsível, por isso foram feitas medidas dos valores de sucção matricial, já que esta exerce forte influência sobre a capacidade de carga / The dynamic load test is frequently used in the determination of driven piles foundation bearing capacity. It is also reported the successful use of the test in bored piles and caissons. This research included the adaptation and execution of the dynamic load test in circular steel plate, to verify the bearing capacity of footing foundations. Since the dynamic load tests allow the bearing capacity to be verified during the construction, it is also glimpsed the possibility of using this test in porous soils by penetrating the plate into the soil until the expected bearing capacity is achieved. The tests were held at the USP/São Carlos experimental foundation camp, which has superficial unsaturated, porous and colapsive soil, so matric suction's measurement were made, since it has strong influence on the bearing capacity

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Desde a década de 1980 diversos autores apresentaram correlações entre provas de carga estática e ensaios de carregamento dinâmico em estacas. Para uma boa correlação é fundamental que os testes sejam bem executados e que atinjam a ruptura segundo algum critério, como o de Davisson, por exemplo, além de levar em conta o intervalo de tempo entre a execução da prova de carga estática e do ensaio dinâmico, face ao efeito \"set up\". Após a realização do ensaio dinâmico realiza-se a análise CAPWAP que permite a determinação da distribuição do atrito lateral em profundidade, a carga de ponta e outros parâmetros dos solos tais como quakes e damping. A análise CAPWAP é realizada por tentativas através do procedimento \"signal matching\", isto é, o melhor ajuste entre os sinais de força medido pelos sensores e o calculado. É relativamente fácil mostrar que a mesma solução pode ser obtida através de dados de entrada diferentes. Isso significa que apesar de apresentarem cargas mobilizadas próximas o formato da curva da simulação de prova de carga estática, obtida pelo CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, podem ser diferentes, mesmo que as análises apresentem \"match quality\" (MQWU) satisfatórios. Uma forma de corrigir o formato da curva simulada do CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, é através da comparação com provas de carga estática (PCE). A sobreposição das duas curvas, a simulada e a \"real\", permite a determinação do quake do fuste através do trecho inicial da curva carga-recalque da prova de carga estática, que por sua vez permite uma melhor definição da distribuição do atrito lateral e da reação de ponta. Neste contexto surge o conceito de \"match quality de recalques\" (MQR). Quando a PCE não está disponível, propõe-se efetuar um carregamento estático utilizando o peso próprio do martelo do bate-estaca (CEPM). Mostra-se, através de dois casos de obra, em que estavam disponíveis ensaios de carregamento dinâmico e PCEs, que esse procedimento permite obter uma melhor solução do ponto de vista físico, isto é consistente com as características do subsolo e com a curva carga-recalque da PCE, e não apenas matemático, através da avaliação do \"match quality\" (MQWU). / Since the 1980s a lot of authors showed correlations between static load tests and dynamic load tests on piles. For a good correlation it is necessary a good execution of the load test, also it is necessary to choose a capacity value from the results of the static load test, for example, the Davisson Offset limit load. The time of execution between the static load test and the dynamic load test should be considered because of the set up effect. Dynamic data may be further analyzed by CAPWAP Method to evaluate the soil resistance distribution, the toe resistance, quake and damping values. It is a signal matching method. Its results are based on the \"best possible match\" between computed pile top variable such as the pile top force and its measured equivalent. It is easy to demonstrate almost the same pile capacity on CAPWAP using different soil parameters. It means that even the pile capacity is almost the same, the shape of the pile top load-displacement of the CAPWAP Method and the shaft friction distribution can be different, although all results confirm good match quality. One way to correct the shape of the top loaddisplacement of the CAPWAP Method, as well as the shaft friction distribution, is by comparisson to a static load test. Overlaying both curves, the static load test and the CAPWAP Method, it is possible to determine the shaft quake value on the initial loads on the top load-displacement curve, allowing this way a improvement of the shaft resistance distribution and the toe resistance. In this context arises the concept of \"match quality of settlements\". When the static load test is not avaliabe, this thesis proposes a static load test using the hammer\'s weight of the pile driving machine. It is shown by two case studies that were available static load tests and dynamic load tests, this procedure allows a better solution on physics aspects, this is consistent with the subsoil conditions and the load-settlement curve of the static load test, not only a mathematical solution based on match quality.

Este trabalho apresenta a análise de provas de carga dinâmica realizadas em estaca metálicas tipo trilho (TR - 68) cravadas no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. As estacas possuem segmentos de 12 e de 3 m, soldados segundo a NBR 8800/86, totalizando um comprimento máximo 27 m. Os objetivos desta análise são: 1) realizar um estudo abrangente da capacidade de carga do tipo trilho, 2) verificar a utilização de trilho usado como elemento estrutural de fundação, 3) comprovar o uso do repique como método de controle do estaqueamento, 4) demostrar a importância da energia crescente na prova de carga dinâmica. As medidas de repique foram realizadas com o uso de papel e lápis em vinte estacas, para níveis crescentes de energia. A energia foi aplicada pelo martelo de gravidade caindo de uma altura de 0,20 - 0,40 - 0,60 - 0,80 - 1,00 - 1,20 e 1,50 m. A capacidade de carga das estacas, determinada pela extrapolação da curva carga mobilizada - deslocamento, foi comparada com os valores obtidos pelos métodos de previsão da prática brasileira, bem como com os resultados de dois ensaios com PDA (Pile Driving Analyzer) e também com uma prova de carga estática, realizados em estacas representativas. / This paper presents an analysis of dynamic load tests performed on steel crane rails piles (TR-68) at the Experimental Foundation Field of USP/São Carlos. The piles have segments of 12 and 3 m, welded according to NBR 8800/86, comprising a maximum driving length of 27 m. The objectives of this analysis are: 1) to carry out a wide study of steel track pile bearing capacity, 2) verify the utilization of the steel crane rails piles with structural element of foundation, 3) to prove the use of the rebound with the control method of driving piles. 4) to demonstrate the importance of increasing energy in the dynamic load test. The rebound measurements were performed with paper and pencil in twenty piles and were analyzed by applying increasing energy level. The energy was applied by the gravity hammer falling of a drop heights of 0.2 - 0.4 - 0.6 - 0.8 - 1.0 - 1.2 and 1.5 m. The pile bearing capacity, determined by the extrapolations of the mobilized resistance - displacement curves was compared to the Brazilian experience methods, as well as to two load tests employing the Pile Driving Analyzer (PDA) and to one static load test carried out on representative piles.

Este trabalho apresenta a análise de provas de carga dinâmica realizadas em estaca metálicas tipo trilho (TR - 68) cravadas no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. As estacas possuem segmentos de 12 e de 3 m, soldados segundo a NBR 8800/86, totalizando um comprimento máximo 27 m. Os objetivos desta análise são: 1) realizar um estudo abrangente da capacidade de carga do tipo trilho, 2) verificar a utilização de trilho usado como elemento estrutural de fundação, 3) comprovar o uso do repique como método de controle do estaqueamento, 4) demostrar a importância da energia crescente na prova de carga dinâmica. As medidas de repique foram realizadas com o uso de papel e lápis em vinte estacas, para níveis crescentes de energia. A energia foi aplicada pelo martelo de gravidade caindo de uma altura de 0,20 - 0,40 - 0,60 - 0,80 - 1,00 - 1,20 e 1,50 m. A capacidade de carga das estacas, determinada pela extrapolação da curva carga mobilizada - deslocamento, foi comparada com os valores obtidos pelos métodos de previsão da prática brasileira, bem como com os resultados de dois ensaios com PDA (Pile Driving Analyzer) e também com uma prova de carga estática, realizados em estacas representativas. / This paper presents an analysis of dynamic load tests performed on steel crane rails piles (TR-68) at the Experimental Foundation Field of USP/São Carlos. The piles have segments of 12 and 3 m, welded according to NBR 8800/86, comprising a maximum driving length of 27 m. The objectives of this analysis are: 1) to carry out a wide study of steel track pile bearing capacity, 2) verify the utilization of the steel crane rails piles with structural element of foundation, 3) to prove the use of the rebound with the control method of driving piles. 4) to demonstrate the importance of increasing energy in the dynamic load test. The rebound measurements were performed with paper and pencil in twenty piles and were analyzed by applying increasing energy level. The energy was applied by the gravity hammer falling of a drop heights of 0.2 - 0.4 - 0.6 - 0.8 - 1.0 - 1.2 and 1.5 m. The pile bearing capacity, determined by the extrapolations of the mobilized resistance - displacement curves was compared to the Brazilian experience methods, as well as to two load tests employing the Pile Driving Analyzer (PDA) and to one static load test carried out on representative piles.

Desde a década de 1980 diversos autores apresentaram correlações entre provas de carga estática e ensaios de carregamento dinâmico em estacas. Para uma boa correlação é fundamental que os testes sejam bem executados e que atinjam a ruptura segundo algum critério, como o de Davisson, por exemplo, além de levar em conta o intervalo de tempo entre a execução da prova de carga estática e do ensaio dinâmico, face ao efeito \"set up\". Após a realização do ensaio dinâmico realiza-se a análise CAPWAP que permite a determinação da distribuição do atrito lateral em profundidade, a carga de ponta e outros parâmetros dos solos tais como quakes e damping. A análise CAPWAP é realizada por tentativas através do procedimento \"signal matching\", isto é, o melhor ajuste entre os sinais de força medido pelos sensores e o calculado. É relativamente fácil mostrar que a mesma solução pode ser obtida através de dados de entrada diferentes. Isso significa que apesar de apresentarem cargas mobilizadas próximas o formato da curva da simulação de prova de carga estática, obtida pelo CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, podem ser diferentes, mesmo que as análises apresentem \"match quality\" (MQWU) satisfatórios. Uma forma de corrigir o formato da curva simulada do CAPWAP, assim como a distribuição do atrito lateral, é através da comparação com provas de carga estática (PCE). A sobreposição das duas curvas, a simulada e a \"real\", permite a determinação do quake do fuste através do trecho inicial da curva carga-recalque da prova de carga estática, que por sua vez permite uma melhor definição da distribuição do atrito lateral e da reação de ponta. Neste contexto surge o conceito de \"match quality de recalques\" (MQR). Quando a PCE não está disponível, propõe-se efetuar um carregamento estático utilizando o peso próprio do martelo do bate-estaca (CEPM). Mostra-se, através de dois casos de obra, em que estavam disponíveis ensaios de carregamento dinâmico e PCEs, que esse procedimento permite obter uma melhor solução do ponto de vista físico, isto é consistente com as características do subsolo e com a curva carga-recalque da PCE, e não apenas matemático, através da avaliação do \"match quality\" (MQWU). / Since the 1980s a lot of authors showed correlations between static load tests and dynamic load tests on piles. For a good correlation it is necessary a good execution of the load test, also it is necessary to choose a capacity value from the results of the static load test, for example, the Davisson Offset limit load. The time of execution between the static load test and the dynamic load test should be considered because of the set up effect. Dynamic data may be further analyzed by CAPWAP Method to evaluate the soil resistance distribution, the toe resistance, quake and damping values. It is a signal matching method. Its results are based on the \"best possible match\" between computed pile top variable such as the pile top force and its measured equivalent. It is easy to demonstrate almost the same pile capacity on CAPWAP using different soil parameters. It means that even the pile capacity is almost the same, the shape of the pile top load-displacement of the CAPWAP Method and the shaft friction distribution can be different, although all results confirm good match quality. One way to correct the shape of the top loaddisplacement of the CAPWAP Method, as well as the shaft friction distribution, is by comparisson to a static load test. Overlaying both curves, the static load test and the CAPWAP Method, it is possible to determine the shaft quake value on the initial loads on the top load-displacement curve, allowing this way a improvement of the shaft resistance distribution and the toe resistance. In this context arises the concept of \"match quality of settlements\". When the static load test is not avaliabe, this thesis proposes a static load test using the hammer\'s weight of the pile driving machine. It is shown by two case studies that were available static load tests and dynamic load tests, this procedure allows a better solution on physics aspects, this is consistent with the subsoil conditions and the load-settlement curve of the static load test, not only a mathematical solution based on match quality.

Fundações constituídas de estacas pré-moldadas cravadas têm, na questão dos controles executivos, significativas vantagens em relação às estacas moldadas in loco: desde a simplicidade executiva dos diagramas de cravação até a sofisticação teórica dos ensaios de carregamento dinâmico, há sempre a possibilidade de expeditas verificações de comportamento da cravação, de homogeneidade de estaqueamento e até estimativas da capacidade de carga. No entanto, assim como o grande número de dispositivos de controle para esse tipo de estaca representa uma vantagem, a diversidade de formas existentes de interpretá-los representa, igualmente, uma desvantagem. Em face disso, a presente pesquisa compilou 881 registros de ensaios de carregamento dinâmico (708 em estacas de concreto e 173 em estacas de aço) e os comparou com as estimativas de resistência da Equação de Energy Approach. A aplicabilidade da equação foi testada aos dois materiais de estaca, principalmente quando se estudaram variações do parâmetro Ksp em relação às diversas grandezas envolvidas na cravação, seus extremos empíricos e uma proposta de calibração à fórmula dinâmica por meio desse parâmetro chave. O estudo dos ensaios dinâmicos também levou à proposição de uma equação para se estimar a energia efetivamente transferida à estaca no golpe do martelo por meio da nega e do repique elástico. O presente estudo também dedicou uma seção à questão das tensões dinâmicas de compressão na cravação, avaliando estimativas de tensões por meio da Equação de Gambini e propondo duas versões alternativas ao método: uma primeira, simplificada e uma de cunho prático, com objetivo de possibilitar rápidas estimativas das tensões de compressão quando ainda em campo. / Driven precast piled foundations have significant advantages in respect of quality control over cast-in-place piles - from the executive simplicity of the blow count diagrams to the theoretical sophistication of dynamic load tests - there is always the possibility of fast and practical driving behavior check, homogeneity and even load capacities estimation. However, as the large number of available quality controls represents an advantage, that diversity can equally represent a disadvantage in respect to interpretation and methodology. Therefore, the present research compiled 881 records of dynamic load tests (708 on concrete piles and 173 on steel piles) and compared them with the resistance estimation with the Energy Approach Equation. The applicability of the equation was tested for both materials, especially when studying its main parameter (Ksp) variation related to several variables involved in pile driving, its empirical extremes and a calibration to the dynamic formula by means of Ksp. The study of the dynamic tests also led to the proposition of an equation to estimate the effective transferred energy to the pile in the hammer stroke by means of the blow count (set) and the elastic rebound. The study also devoted a section to the issue of dynamic compression stresses during driving, evaluating it through Gambini\'s Equation and proposing two alternative versions of that formula: a simplified one and a practical formulation in order to enable field estimations.

O ensaio SPT (Standard Penetration Test), é o ensaio de campo geotécnico mais usado no Brasil e grande parte do mundo. A ampla utilização deste ensaio no âmbito da engenharia geotécnica deve-se à sua simplicidade, baixo custo, grande experiência prática e facilidade de aplicação dos seus resultados. Os principais objetivos do ensaio são a determinação do índice de resistência do solo (NSPT) e amostragem. Apesar de ser muito utilizado na estimativa da capacidade de carga de fundações, o ensaio SPT tem sido questionado pelo fato de que o índice NSPT é utilizado em correlações empíricas baseadas em observações práticas, sem nenhum fundamento científico. Além do mais, seus resultados apresentam significativas dispersões. Para analisar racionalmente os resultados do ensaio e de possibilitar a comparação dos diferentes resultados de distintas equipes, é necessário conhecer as quantidades de energia envolvidas na penetração do amostrador no solo. Tais análises requerem o conhecimento da eficiência do equipamento (η) e a força de reação dinâmica do solo à cravação do amostrador (RD). Neste cenário, o presente trabalho aborda a interpretação racional dos resultados de ensaios SPT a partir de simulações numéricas realizadas com o software Abaqus/Explicit®. Esse programa fornece os deslocamentos do amostrador (Δρ), força de reação dinâmica do solo (RD), e as forças de reação nas paredes laterais externa e interna do amostrador (R1 e R2). Baseando-se nos resultados dos modelos numéricos, foi possível calcular a eficiência do equipamento, a partir da força de reação dinâmica do solo, as resistências unitárias de atrito atuantes nas paredes e a resistência unitária na ponta do amostrador. Também foi possível determinar a relação entre as resistências unitárias de atrito desenvolvidas no interior e exterior do amostrador (fator de atrito a). Os resultados obtidos foram comparados com resultados de trabalhos experimentais e valores teóricos determinados com base no Princípio de Hamilton da conservação da energia. Também foi possível simular uma prova de carga dinâmica com energia crescente no amostrador, variando a altura de queda do martelo. Isso confirmou que a resistência mobilizada do solo para certa energia aplicada pode estar bem abaixo da ruptura e apenas representar um ponto na curva de resistência mobilizada versus deslocamento. / The Standard Penetration Test (SPT) is one of the most used geotechnical tests in the world. The wide use of this test in the context of geotechnical engineering is due to its simplicity, low cost, large practical experience and its ease of application of results. The main objectives of the test are the determination of soil resistance index (NSPT) and sampling. Despite being widely used in estimating the bearing capacity of foundations, the SPT test has been questioned by the fact that the NSPT index is used in empirical correlations based on practical observations, with no scientific basis. Furthermore, its results show significant dispersions. To analyze rationally the test results and to make possible to compare different results obtained from different equipment, it is necessary to know the amounts of energy existing during the penetration of the sampler into soil. Such analyses require information about the equipment efficiency (η) and the dynamic soil reaction force during the sampler penetration (RD). In this scenario, this work addresses the rational interpretation of SPT test results from numerical simulations performed with the Abaqus/Explicit software. This program provides the sampler displacements (Δρ), the dynamic soil reaction force (RD) and the external and internal reaction forces acting on the sampler walls (R1 e R2). Based on the results of the numerical models, it was possible to calculate the efficiency of the equipment, from the dynamic soil reaction force, the unit friction resistance acting on the sampler walls and the unit resistance at the sampler tip. In addition, it was possible to estimate the relationship between the unit friction resistance acting on the internal and external walls of the sampler (friction factor a). The numerical results were compared with experimental results and theoretical values, obtained using the Hamilton\'s principle of conservation of energy. Furthermore, it was possible to simulate a dynamic load test with increasing energy applied to the sampler, by varying the height of fall of the hammer. It was obtained the confirmation that resistance mobilized for a certain level of energy applied to the sampler may be below the failure load and represent only a point on the graph curve mobilized resistance versus displacement.