As estacas helicoidais têm sido empregadas em diversos tipos de obras no Brasil e no mundo, principalmente em casos em que a fundação é submetida a carregamentos simultâneos de tração e de compressão ou que necessitam de rápida e facilitada instalação. O maior uso nacional é em fundações de torres de linhas de transmissão de energia, no entanto, são escassos os estudos do comportamento deste tipo de estaca em solos tropicais brasileiros. Considerando-se o crescimento do uso de estacas helicoidais no Brasil, e a necessidade de um melhor entendimento do comportamento deste tipo de fundação em nossos solos, o presente trabalho foi realizado para verificar a influência do arranjo das hélices, tanto do diâmetro quanto da quantidade, na capacidade de carga à tração das estacas helicoidais multi-hélices, instaladas em solo tropical da região de São Carlos, na cidade de Itirapina próxima a lagoa do Broa. A campanha de investigações geotécnicas foi composta por sondagens de simples reconhecimento (SPT) e ensaios de cone (CPT). Foram ensaiadas nove estacas, com diferentes configurações de diâmetro e de número de hélices, instaladas com a ponta em mesma profundidade, mesmo espaçamento entre hélices (igual a três vezes o maior diâmetro) e mesmo diâmetro de haste. Nesta investigação foram medidos os torques de instalação, e realizadas provas de cargas à tração do tipo estática com carregamento rápido. Como conclusões, o atrito lateral obtido com o ensaio CPT foi útil para verificar o efeito de perda de resistência do solo com a instalação da estaca; o método de capacidades de carga individuais obteve estimativas mais próximas as medidas em prova de carga; o efeito da configuração (cônicas ou cilíndricas) influencia no torque de instalação, mas não na capacidade de carga das estacas; o acréscimo de diâmetro médio das estacas é interessante para acréscimos na capacidade de carga, no entanto o acréscimo do número de hélices, a hélice superior sempre absorve menores cargas do que a hélice da ponta da estaca. / The helical piles have been used in different types of constructions, especially in cases where the foundation is subjected to tension and compression loads. In Brazil, this type of pile is normally used as the foundation of towers of power transmission lines, as guyed masts and self-supporting towers. However, there are few studies about the behavior of helical piles in Brazilian tropical soils. Considering the growing use of helical piles in Brazil, and the need of a better understanding of the behavior of this type of foundation in our soils, this study was conducted to evaluate the influence of the arrangement of the helices on the uplift capacity of helical piles installed in the tropical soil of São Carlos zone of São Paulo State. For this study, geotechnical investigations were carried out: standard penetration tests (SPT) and cone tests (CPT). Nine piles with different configurations (diameter and number of blades) were tested after being installed with the tip at the same final depth into the ground, and the same relative helix spacing (S/D>3). For this investigation, the torque necessary to install the piles were recorded, and subsequently static tensile loads tests were performed on all piles. As results: the lateral friction obtained with the CPT test was useful to check the effect of losing soil strength with the installation of the screw pile, the individual bearing method obtained estimates closer measurements in load test then cylindrical shear method; the effect of configuration (conical or cylindrical) influences on the torque installation, but not the uplift capacity of the screw piles, increases in the size of average diameter of helix in screw piles make increases in uplift capacity, however the increase in the number of helix did not appear as good as increases in the average diameter of the helix.

Orientador: Paulo José Rocha de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T01:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MunevarPerez_NurianBibiana_M.pdf: 5528282 bytes, checksum: e5a5f3821f445a373ac23f94b7e64ece (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta Dissertação teve por objetivo analisar o comportamento de estacas escavadas à trado com três diferentes diâmetros, instrumentadas, submetidas a provas de carga estática. Para isto, foram executadas três estacas com diâmetros de 0.25 m; 0.30 m e 0.40 m, com comprimento de 5.0 m, no Campo Experimental da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo ¿ FEC-UNICAMP. A primeira parte da pesquisa consistiu em uma compilação da teoria da transferência de carga e dos métodos teóricos e semi-empíricos para o cálculo da capacidade de carga; em que se utilizou o banco de dados geotécnicos de resultados de ensaios de campo (SPT, CPT, SPT-T) e resultados de laboratórios realizados no local. A segunda parte consistiu no desenvolvimento experimental da pesquisa, em que foram realizadas três provas de carga estáticas do tipo lentas, instrumentadas com extênsometros elétricos no topo e na ponta de maneira a se obter os dados do mecanismo de transferência de carga em profundidade. A partir da realização das provas de carga verificou-se que os ensaios forneceram um valor de carga de ruptura de 180 kN, 210 kN e 240 kN, para as estacas de 0.25m, 0.30m e 0.40m, respectivamente. De acordo aos resultados da instrumentação, as estacas trabalharam preponderantemente por atrito lateral. Observou-se que os métodos semi-empíricos e teóricos, superestimaram a carga de ponta e subestimaram a carga de atrito lateral. Verificou-se que o método Décourt e Quaresma (1996) com a utilização do coeficiente ?=2, foi o que melhor se aproximou e adequou ao local em estudo / Abstract: The objective of this dissertation is analyze the behavior of three bored piles with different diameters, instrumented, subjected to static load tests. For this, it were executed three piles with diameters of 0.25 m; 0.30 m and 0.40 m, with 5.0 m of length at the Experimental Site of School of Civil Enginering, Architecture and Urban Design at University of Campinas ¿ Unicamp. The first part of this research consisted in a compilation of load transfer theory and the study of theoretical and semi-empirical methods for the calculation of load capacity, which used the geotechnical data results of in situ tests (SPT, CPT, SPT-T) and laboratory results performed on site. The second part consisted in the development of experimental research, where three slow static load tests were performed, instrumented in depth with strain gages on top and at the tip in order to obtain information on the load transfer mechanism in depth. After performed the load tests it was found that the tests provide a value of rupture load of 180 kN, 210 kN and 240 kN, for piles of 0.25 m, 0.30 m and 0.40 m, respectively. According to the results of the instrumentation, the pile¿s behavior were predominantly by skin friction. It was observed that the semi-empirical and theorical methods overestimated the load of tip e underestimated the load skin friction. It was found that the Décourt and Quaresma (1996) method using the coefficient ? = 2, which was approached and best suited to the site under consideration / Mestrado / Geotecnia / Mestra em Engenharia Civil

Orientador: Paulo José Rocha de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-22T22:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schulze_Tami_M.pdf: 4860643 bytes, checksum: 3184896c9208ecb4e980c04642404cc3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta pesquisa apresenta uma análise dos resultados da aplicação dos métodos semiempíricos para o cálculo da capacidade de carga do sistema solo - estaca por meio do valor de referência obtido por uma prova de carga instrumentada em profundidade. Para tanto, estudou-se uma estaca escavada por trado mecânico, com diâmetro de 0,25m e comprimento igual a 5,0m e executada no solo do tipo laterítico na região de Campinas-SP. Os parâmetros geotécnicos utilizados foram obtidos a partir de ensaios in-situ (SPT-T, CPT, DPL, DMT), realizados no local. Através da análise da curva carga vs. recalque pelo critério de rigidez de Décourt (1998), constatou-se que o sistema solo - estaca apresentou ruptura física e capacidade de carga de 183kN. Os dados da instrumentação revelaram que a estaca em estudo caracterizou-se como uma estaca de atrito. Os resultados dos métodos semi-empíricos foram agrupados de acordo com: tipo de ensaio in-situ utilizado, tipo de ruptura considerada e distribuição da carga de ruptura total nas parcelas de ponta e lateral. Verificou-se que os resultados de aplicação dos métodos de previsão de capacidade de carga apresentaram uma dispersão elevada dos valores. Observou-se que 93% dos métodos semi-empíricos forneceram resultados abaixo da capacidade de carga obtida da prova de carga / Abstract: This research presents a comparative analysis of the results of the bearing capacity of the soil - pile system calculated by the semi-empirical methods, and the reference value obtained by the instrumented static load test. Therefore, it was studied a mechanical bored pile with 0,25m of diameter and 5,0m of length that was constructed in a lateritic soil deposit on the region of Campinas-SP. The soil parameters needed for the calculations were obtained from in-situ tests (SPT-T, CPT, DPL, DMT), executed in the same place. Based on the load vs. settlement curve analysis and on the rigidity criterion of Décourt (1998), it was found that the bearing capacity of the soil-pile system was 183kN, and it presented ultimate failure. The data collected by straingages installed in the pile showed that the studied pile was classified as a friction pile. The results of the semi-empirical methods were grouped according to the type of in-situ test, type of the failure (ultimate failure, settlement limit) and the distribution of the ultimate load in: toe resistance and shaft resistance. It was verified that the results of the methods to predict the bearing capacity showed large dispersion of the values. It was observed that 93% of the semiempirical methods used in this study presented results below the bearing capacity obtained by the static load test / Mestrado / Geotecnia / Mestra em Engenharia Civil

Orientadores: David de Carvalho, Heraldo Luiz Giacheti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BeiraFontaine_Eduardo_D.pdf: 3663857 bytes, checksum: 2b1520fd0d5ae83e782045ee6301b199 (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

[pt] O estudo de estacas semi-enterradas tem grande importância na construção civil devido principalmente à sua ampla aplicação em diversas áreas da engenharia. O presente trabalho tem como objetivo obter uma solução exata para as freqüências naturais e modos de vibração dessas estacas e, com base nestes resultados, analisar o comportamento do sistema não-linear. A análise das vibrações lineares parte da obtenção de um funcional de energia e dedução das equações diferenciais parciais de movimento para o trecho enterrado e desenterrado e a determinação das diversas famílias de soluções para cada equação de movimento em função dos parâmetros adimensionais característicos do problema. Essa solução exata possibilita mostrar a influência dos parâmetros de carregamento, de rigidez da fundação, da altura da fundação e das condições de apoio nas freqüências naturais e modos de vibração. A não- linearidade do problema é originária da geometria da estrutura e a sua consideração implica na obtenção de equações diferenciais não-lineares. A resolução destas equações é feita de forma aproximada, empregando-se o método de Ritz para discretizar a coluna no espaço e os métodos de Galerkin-Urabe e do Balanço Harmônico para resolver as equações de movimento resultantes do processo de discretização. Com base nestes resultados, analisa-se a influência dos parâmetros físicos e geométricos do sistema coluna-fundação nas vibrações livres e forçadas da estaca. / [en] The study of partially embedded piles is an important topic in civil engineering due to its use in several engineering fields. The aim of the present work is to derive an exact solution for the natural frequencies and vibration modes of these piles and, based on these results, to analyze the nonlinear behavior of the column-foundation system. In order to study the free vibration problem, the energy functional of the system is obtained, allowing the derivation of the partial differential equations of motion for the buried and unburied parts of the pile. The possible solutions of these equations are then obtained as a function of a set of non-dimensional parameters characteristic of the problem. The consideration of the geometric nonlinearity of the beam leads to a set of nonlinear differential equations. The solution of these equations is obtained by employing the Ritz method to discretize the column in space and the methods of Galerkin- Urabe and Harmonic Balance to derive an approximate solution for the resulting equations of motion. Based on these results, the influence of the geometrical and physical parameters of the column-foundation system on the free and forced non-linear vibrations of the pile is analyzed.

Memoria para optar al título de Ingeniero Agrónomo Mención Producción Animal / En la actualidad es necesario buscar formas de disminuir costos en la producción, evitando alterar de manera importante el medio ambiente. El uso de cercos vivos a partir de especies nativas puede ser una alternativa para sistemas productivos en zonas degradadas como el secano mediterráneo. Una especie que se podría utilizar es la Proustia cuneifolia D. Don. Se analizaron los diversos factores que podrían influir en la propagación vegetativa de esta especie mediante estacas. Se estudiaron cuatro épocas de cosecha (otoño, invierno, primavera y verano), dos tipos de estaca según la zona de obtención en la planta (estacas de la zona media y de la zona apical), y tres tratamientos hormonales (testigo sin hormona, 1000 ppm de AIB, y ANA en polvo comercial). Las estacas fueron plantadas en macetas con un sustrato de arena y tierra de hoja (1:1), donde permanecieron por dos meses. Se midieron: Número y longitud de raíces y brotes. Además, se determinó el porcentaje de sobrevivencia, de enraizamiento y de brotación de las estacas. La sobrevivencia fue de 323 estacas (67,3 % del total de estacas). El enraizamiento fue de 32,8 % de las estacas que se encontraban vivas (323), y 22 % de las estacas totales (480). Las estacas brotadas fueron en total 80 (24,8 % del total de estacas sobrevivientes y 16,7 % de las totales). En relación a época de cosecha, el mayor valor de sobrevivencia se logró en otoño y el menor en primavera. Estacas de la zona media presentaron el mayor valor de sobrevivencia (71,7 %), a diferencia de las estacas de la zona apical (62,9 %). En cuanto a tratamiento hormonal, el testigo logró 72,5 % de sobrevivencia, AIB 68,1 % y el menor fue ANA con 61,2 %. Para enraizamiento, la mejor época fue primavera (48,3 %). Presentando además el mayor número de raíces totales (65); el menor fue invierno. La época también tuvo efecto sobre el número de brotes (41 brotes en verano y 0 en otoño). En longitud de raíces, sólo primavera superó a las otras épocas, y en longitud de brotes, fue mayor en verano. El tratamiento que favorece en mayor medida el desarrollo de la estacas es la selección en primavera, sin diferenciar entre tipo de estaca ni tratamiento hormonal, para mantener los costos de producción bajos. / The hypothesis of this study was to determine the influence that the season of collection, the type of stake and the application of phytohormones may have over the rooting capacity of Proustia cuneifolia D. Don. The general objective was to study some factors affecting the rooting of stakes in this species. The specific objectives were to determine the effect of the season of stakes collection, the type of stake and the effect of hormone application over rooting capacity of Proustia cuneifolia D. Don. stakes. Surviving stakes were 323 (67.3 % of the total sum of stakes). According to harvest season, autumn got the highest values, and spring the lowest. Mid section stakes had the highest survival value (71.7 %), compared to the apical section (62.9 %). For phytohormone treatment, the witness obtained 72.5% of survival, IBA 68.1% and NAA with 61.2%. The highest rooting percentage was spring (48.3 %), and the lowest winter (1.6 %). There were no differences in results for types of stake or phytohormones. The best sprouting season was winter (30.8 %). The season with the highest number of total roots was spring (65), and the lowest was winter (3). Season also had an effect on sprout total number, with 41 in summer, and 0 in autumn. In root length, spring was above other seasons, and summer was above other seasons in sprout length. Differences related to total roots were observed in IBA (53) and NAA (33). The best season for stake collection would be spring, were the highest response was observed, and it wouldn’t be necessary to discriminate among types of stake or phytohormone treatment, to maintain low production costs.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal

Apresenta-se uma metodologia de projeto de fundações por estacas incluindo probabilidade de ruína. Considera-se que a complexidade do comportamento geológico-geotécnico do maciço de solo e do elemento estrutural de fundação, submetidos às ações aleatórias ambientais e funcionais, pode ser avaliada por meio das variáveis aleatórias resistência e solicitação. Estatisticamente, a metodologia proposta supõe que a população da fundação é finita, e que os estimadores extraídos das sondagens de simples reconhecimento e das provas de carga podem ser representativos da população (Aoki, 2002), também podem ser avaliados pelas estatísticas de ordem. Aplica-se esta metodologia na fundação do Píer 3 do Porto de Vila do Conde localizado no Estado do Pará, tendo como compartimentação geológica a formação Barreiras. Conclui-se, de modo geral, que esta metodologia pode ser aplicada nas obras de fundações por estacas, especialmente, para auxiliar nas tomadas de decisões. / A methodology of pile foundation projects is presented incorporating ruin probability. It is considered that the complexity of the geological and geotechnical behaviors of the soil mass and the structural element of foundation, subjected to environmental and functional random actions, can be evaluated by strength and solicitation variables. Statistically, the proposed methodology assumes that the population of the foundation is finite, and that the extracted estimators of the standard penetration tests (SPT) and the load tests could be representative of the population (Aoki, 2002). The extracted estimators of the said tests can also be evaluated by the order statistics. This methodology is applied in the Pier 3 foundation of Porto de Vila do Conde, Pará State, which is underlain by the Barreiras formation. It is concluded that in most cases, this methodology could be applied to pile foundations, especially, in taking decisions.

Neste trabalho estudou-se o comportamento de estacas metálicas, do tipo perfil soldado, cravadas na formação Tremembé, na Bacia de Taubaté, em São Paulo. A formação Tremembé é cosntituída por folhelhos pirobetuminosos, cujo mineral predomiante é a montmorilonita. Foram analisados os resultados de provas de carga dinâmica de energia crescente em 14 estacas, sendo que, em todas elas, sistema estaca-solo foi levado à ruptura. Por meio da análise de 101 golpes, examinou-se o comportamento estático, segundo o modelo CAPWAPC, e o comportamento dinâmico do sistema. O comportamento estático foi investigado com base na aplicabilidade das fórmulas dinâmicas para a previsão de resistência. O mecanismo de transferência de carga foi estudado mediante a identificação de formas típicas de curvas de resistência estática mobilizadas pelo fuste e pela ponta, para o caso analisado. O comportamento dinâmico foi investigado na análise da ruptura e pós ruptura do sistema, pela aplicação do Princípio de Hamilton ao impacto do martelo. Verificou-se que o mecanismo de transferência de carga do sistema estaca-solo foi fortemente influenciado pela variabilidade das camadas de solo atravessadas pelo elemento estrutural de fundação. A quebra da estrutura do folhelho pelo processo de cravação também interferiu na transferência de carga. Constatou-se a aplicabilidade do repique como instrumento de controle de cravação de estacas metálicas. / In this work the behavior of steel piles driven in Tremembé formation, in the Taubaté Basin, São Paulo was studied. The Tremembé formation is constituted by bituminous shale, which predominant mineral clayey component is the mo ntmorillonite. The dynamic loading tests results with increasing energy in 14 piles were analyzed, with all of the tests taken to system rupture. Through the analysis of 101 blows it was studied the static behavior, according to the CAPWAPC model, and the dynamic behavior of the system. The use of the dynamic and semi-empiric static formula for resistance prediction was evaluated. The load transfer mechanisms were studied by pattern form of mobilized static resistance curves by the shaft and toe. The application of Hamilton\'s principle to hammer impact allowed to analyze the failure and post failure of the pile-soil system. It was observed that the pile-soil load transfer mechanism was strongly influenced by the resistance variability of crossed soil layers by the structural element of foundation. The material break during the driving process also interfered in load transfer mechanism. The use of rebound as instrument of steel pile driving control shows reliable.

Neste trabalho apresenta-se uma combinação de formulações numéricas para a análise da interação estaca-solo com ou sem blocos de capeamento rígido, sujeita à carga horizontal e vertical. Nestas formulações as estacas são representadas pelo método das diferenças finitas (MDF) ou pelo método dos elementos finitos (MEF) e o solo é representado pelo método dos elementos de contorno (MEC). Na utilização do MEF, para a análise das estacas, os deslocamentos e as forças de interação foram representados por várias funções polinomiais chegando-se a um elemento finito final considerado eficiente e constituído por quatro pontos nodais, 14 parâmetros nodais, sendo quatro para deslocamentos lineares em cada uma das direções (X1, X2 e X3) e mais dois parâmetros referentes as rotações do topo da estaca em torno dos eixos X1 e X2. Os deslocamentos transversais ao longo da estaca foram representados por uma função polinomial do 4º grau e os deslocamentos axiais foram representados por uma função cúbica. Para as forças da interface nas direções X1 e X2 são utilizados funções polinomiais cúbicas. As forças de superfície cisalhantes que ocorrem ao longo do fuste da estaca são representadas por um polinômio quadrático e a tensão normal à seção da extremidade inferior da estaca é suposta constante. O maciço de solos é modelado pelo MEC como um meio contínuo, elástico-linear, semi-infinito, isótropo e homogêneo. Combinando-se estes métodos de análise, obtém-se um sistema de equações lineares representando o problema de interação estaca-solo. Após a resolução deste sistema, são obtidos os deslocamentos e rotações nos nós do elemento e as tensões de contato estaca-solo. Vários exemplos envolvendo as formulações propostas são analisados e os resultados obtidos são concordantes com os de outros autores. / This work presents a mixed numerical formulation of analysis of the pile-soil interaction, with or without rigid caps, under horizontal and vertical loads. In these formulations the piles are modeled by finite difference method (FDM) or finite element method (FEM) and the soil is represented by the boundary element method (BEM). In the finite element method for the pile analysis the displacements and interactions forces with the soil were represented by several polynomials functions leading to an efficient element with four nodal points, 14 nodal parameters, where four parameters are the linear displacements for each directions (X1, X2 e X3) and two parameters for the rotations at the top of the pile. The transversal displacements along the pile were represented by a fourth degree polynomial and the axial displacements were represented by cubic functions. The interface forces in the X1 and X2 directions are represented by cubic functions. The shear contact forces along of the pile surface are approximated by a second degree polynomial and the normal tractions in the pile tip is assumed to be constant over its crosssection. The soil is modeled by BEM as an isotropic, homogeneous, semi-infinite and linear-elastic continuum. Combining these analysis methods a complete system representing a pile-soil interaction problem can be obtained and from it the displacements and the pile-soil contact tractions can be achieved. Various examples are presented and the results closely agree with others authors.