Made available in DSpace on 2016-04-26T20:21:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Luiz Freire.pdf: 2832811 bytes, checksum: e5862d357bdbb06bd2956353fc3e9e54 (MD5) Previous issue date: 2013-05-16 / The purpose of this study was to identify the public law framework applicable to the rendering of public services by entities of private law, that integrate or not the indirect Public Administration. The justification of this study consists on the need of explaining such regimen considering the active and passive legal situations of public law of such private entities, allowing even an appropriate comparison. In view of such premises, the study aimed to respond the following main question: which are the active and passive juridical situations of those private providers of public services created by rules of public law? From this question arises another one, answered by this study: what is the difference between those public law situations when the provider of the services is an entity of the indirect Administration or a private entity that does not integrates the Public Administration structure (concessionaires, permissionaires or grantee)? For the elaboration of this thesis, a methodological approach was used considering the Brazilian positive law. Therefore, the analysis was dogmatic and not zetetic. And, more than that, the study of this object was oriented by the three dimensions of the dogmatic proposed by Alexy, namely, the analytical, empirical and normative dogmatic / O objetivo deste estudo consiste na identificação do regime jurídico de direito público na prestação de serviços públicos por pessoas de direito privado, sejam essas integrantes ou não da Administração Pública indireta. A justificativa do trabalho reside na necessidade de explicitar tal regime a partir das situações jurídicas ativas e passivas de direito público de tais pessoas privadas, permitindo, inclusive, a sua adequada comparação. Diante disso, o trabalho visou a responder a seguinte questão principal: quais são as situações jurídicas ativas e passivas dos prestadores privados de serviço público criadas por normas de direito público? Dessa questão, surge outra, também respondida: qual é a diferença entre essas situações jurídicas de direito público quando o prestador for um ente da Administração indireta ou um sujeito privado não integrante da estrutura administrativa (concessionários, permissionários e autorizatários)? Para a elaboração desta tese, partiu-se de uma abordagem metodológica fundada no direito positivo brasileiro. A análise, portanto, foi dogmática, e não zetética. E, mais do que isso, a aproximação a esse objeto foi orientada pelas três dimensões da dogmática expostas por Alexy, quais sejam, a dogmática analítica, empírica e normativa. A partir de tal abordagem metodológica, foi possível identificar as situações jurídicas ativas, mais precisamente, os direitos a prestações e poderes das pessoas privadas prestadoras de serviço público, bem como as suas situações passivas deveres e sujeições. A conclusão final é a de que a relação jurídica de prestação de serviço público será sempre disciplinada pelo direito público e pode se traduzida, de modo simples, na proteção da situação jurídica dos usuários do serviço público

Made available in DSpace on 2016-04-26T20:21:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thomas Augusto Ferreira de Almeida.pdf: 1454813 bytes, checksum: 9d42c5c3da9440e94e8a06fecd828696 (MD5) Previous issue date: 2013-05-22 / This work intends to elaborate an analysis of the legal treatment about the support foundations of the Federal Institutions of Higher Education (IFES), highlighting its unique conformation among the entities of the Third Sector. It will be demonstrated his special approach to the legal public regime resulted from recent legislative changes introduced by Law No. 12,349, of 15/12/2010, which significantly changed the law of the support foundations, Law No. 8958 of 20/12/1994. The origin of the support foundations will be contextualized within the constant design of the government seeking in private entities the flexibility of administrative management for implementation of the tasks assigned to it. This runway to the private legal regime, sharply occurred after the 1990s by the introduction of management administration as government policy, will be addressed from the perspective of the federal public universities and university autonomy in administrative, financial and patrimonial aspects. The dependence between the support foundations and IFES supported and the usefulness of its partnerships especially in university extension activities will also be the subject of reflection in this work. We will develop our study from the history of public universities and the growth of the Third Sector after the 1990s, going to the evolution of the legislative associated with the precedents of the Court of Audit in Brazil (Tribunal de Contas da União). At the end, will be examined the vulnerabilities and strengths of the current legal arrangement provided by law for the relationship between support foundations and IFES supported / Pretendemos, com este trabalho, elaborar uma análise do regime jurídico das fundações de apoio às Instituições Federais de Ensino Superior (IFES), com destaque para sua singular conformação dentre os entes do Terceiro Setor. Será evidenciada sua especial aproximação ao regime jurídico público decorrente das recentes alterações legislativas promovidas pela Lei nº 12.349, de 15/12/2010, que modificaram significativamente o marco legal das fundações de apoio, a Lei nº 8.958, de 20/12/1994. A origem das fundações de apoio será contextualizada dentro do constante desígnio da Administração Pública em buscar nas entidades de direito privado a flexibilidade de gestão administrativa para execução das tarefas a que está incumbida. Esta fuga para o direito privado, acentuada após os anos 1990 pela introdução da administração gerencial como política de governo, será abordada sob a perspectiva das universidades públicas federais e a autonomia universitária de gestão administrativa, financeira e patrimonial. A dependência entre as fundações de apoio e as IFES apoiadas e a utilidade de suas parcerias especialmente nas atividades de extensão universitária também serão objeto de reflexão deste trabalho. Desenvolveremos nosso estudo a partir da história das universidades públicas e do crescimento do Terceiro Setor após os anos 1990, passando ao regime jurídico das fundações associado à evolução legislativa do tema e sua relação com a jurisprudência do Tribunal de Contas da União. Ao final, serão examinadas as vulnerabilidades e potencialidades do atual arranjo jurídico previsto em lei para o relacionamento entre fundações de apoio e IFES apoiadas

A utilização de estacas helicoidais como fundação de linhas de transmissão de energia elétrica tem aumentando significativamente no Brasil. No entanto, em alguns casos de obra, a camada de solo adequada para se instalarem as hélices da estaca encontra-se em profundidade economicamente inviável para o uso deste tipo de fundação. Esta foi a razão que motivou a presente pesquisa, que tem como objetivo avaliar soluções para a instalação de estacas helicoidais mais curtas, ancoradas em solo de capacidade inferior à necessária para atender às cargas de projeto. Nesta dissertação, foram avaliadas duas soluções alternativas para o aumento de capacidade de carga de fundações por estacas helicoidais, para os casos de carregamento de tração e compressão. A primeira alternativa verificada foi a injeção de calda de cimento em torno das hélices da ponta da estaca. A segunda solução testada foi o preenchimento com argamassa em torno da haste da estaca acima das hélices. Foram realizadas na presente pesquisa nove provas de carga (cinco de tração e quatro de compressão): três em estacas helicoidais convencionais, quatro em estacas helicoidais com injeção de calda de cimento e duas em estacas helicoidais com fuste de argamassa. Após a realização de provas de carga nas estacas, estas foram exumadas para se verificar a forma da coluna de argamassa e as formas de bulbos resultantes das injeções realizadas com calda de cimento. A partir dos resultados dos ensaios, foi verificado que a capacidade de carga da estaca á tração pode ser aumentada usando-se as alternativas testadas. Porém, são necessários mais ensaios para avaliar a eficiência destes procedimentos em diferentes condições de solo e configuração de estacas. / The use of helical piles as foundation for transmission lines has increased significantly in Brazil. However, in some sites, the soil layer suitable for installing the pile helices are considerably deep and it is economically unviable to use this type of foundation. This reason motivated the current study, which aims to evaluate solutions for the installation of helical piles anchored in soil with low capacity. In this research, it was evaluated two alternative solutions to improve the helical pile capacity. The first alternative is injecting a water/ cement mixture which is delivered to the ground throught holes, placed between the upper and bottom helices. The second alternative solution is helical piles with a mortar shaft. Nine pile load tests were performed for the present investigation (five in tension and four in compression): three on conventional helical piles, four on helical piles with injection, and two on helical piles with mortar shaft. After that, the helical piles were exhumed for the verification of the shaft shape and the forms of the bulbs resulting from injections performed with cement mixture. The results of these tests indicated that the uplift capacity of helical piles can be increased by using the alternatives tested. However, more tests are needed to evaluate the effectiveness of these procedures, in different soil conditions and pile configurations.

A pesquisa parte do fato de que os métodos semiempíricos de estimativa da capacidade de carga de estacas não devem ser empregados indiscriminadamente em qualquer região do país sem as devidas adequações às características do solo local. Constata-se, com isso, que não existem metodologias específicas para proceder tais adequações e que o meio técnico acaba por realizar a mera classificação dos métodos em conservador ou contra a segurança, o que se constitui num certo paradigma. Assim, o presente trabalho propõe uma Metodologia Semiempírica Unificada (MSU), em três etapas. Na primeira delas, o projetista estima a capacidade de carga a partir da otimização das melhores práticas adotadas pelos diversos métodos semiempíricos utilizados no Brasil. Discutem-se ainda o embutimento da ponta e a criação de novos métodos semiempíricos. Na segunda etapa, realiza-se a verificação de desempenho com base nos critérios de ruptura aplicados à curva carga-recalque de provas de carga. Nessa etapa, as imprecisões do dito paradigma são apontadas e faz-se uma nova proposta de aplicação dos critérios de ruptura. Na terceira etapa, faz-se uma retroanálise para aferição da estimativa semiempírica unificada da primeira etapa. Propõe-se, assim, o uso da separação das parcelas de atrito e ponta por meio de métodos de transferência de carga, bem como pela proposta de ajustes polinomiais, no caso de ensaios instrumentados. A análise crítica desse processo gerou a proposta de uma nova abordagem matemática da transferência de carga. A correção dos valores adotados para os coeficientes semiempíricos de cada camada, individualmente, é feita pela proposta de aplicação do conceito de Hierarquia dos Solos (AMANN, 2000). Os resultados de correção dos métodos semiempíricos, contudo, são específicos para o solo de cada local em estudo. Assim, são utilizados, como exemplo, ensaios em diversas regiões do país, o que permite a verificação da aplicabilidade da metodologia proposta. / The research starts from the fact that the semiempirical methods for estimating the pile load capacity shouldn\'t be used indiscriminately in any country\'s region without making proper adjustments to the local soil characteristics. It is verified, from this, that there are no specific methodologies to make such adjustments and the geotechnical engineers find themselves forced to perform a simple classification of the methods in \"conservative\" or \"against the safety\", which constitutes a form of paradigm. In this context, this paper proposes a Unified Semiempirical Methodology (MSU) in three steps. In the first, the designer estimates the foundation load capacity from the optimization of best practices adopted by different semiempirical methods used in Brazil. A discussion is also made the toe embedment and the creation of new semiempirical methods. In the second step, the verification of the foundation performance is carried out, based on the failure criteria applied to the load-settlement curve of load tests. At this step, the inaccuracies from that paradigm are outlined and a new proposal is made for applying the failure criteria. In the third step, a backanalysis is accomplished to admeasure the unified semiempirical estimative from the first step. It is, thus, proposed to separate both shaft friction and toe resistance from the total load, by means of load transfer methods, and by the proposal of polynomial adjustments in the case of instrumented piles. With the critical analysis of this process, a new mathematical approach to load transfer is presented. The correction of the coefficients of the semiempirical methods is made by the application of the Soils\'s Hierarchy concept (AMANN, 2000). The results of semiempirical methods correction, however, are specific to the soils of each particular site. The applicability, of the proposed methodology, is illustrated using pile load tests from various parts of the country.

Onshore wind turbine foundations are mainly subjected to large overturning moments. The wind action imposes cyclic and dynamic loading conditions which occur in extreme and service scenarios. Deep foundations, when used, transfer this large overturning moment through a pile group which combines the axial and lateral resistance of all piles. Several authors noticed that cyclic axially loaded piles could have their resistance reduced due to shaft friction degradation. Considerable efforts have been made to understand this degradation phenomenon. However, the design and performance of cyclic axial loaded piles require greater advances. Therefore, this research sought to assess the shaft friction degradation of axially loaded piles in wind turbine deep foundations, especially for those located in Brazil. Several issues related to the main objective of this study had to be addressed because onshore wind turbine foundations are an area of recent research, especially in Brazil. The first stage of this research explored the key aspects of onshore wind turbine foundations in Brazil and compared them with the worldwide status. The main reason to explore this subject is that several authors consider onshore wind turbine foundations a well-understood topic; however, limited data from actual situations have been published, especially in developing countries where wind energy projects have recently started. Thus, a survey on Brazilian energy companies and foundation designers was conducted, and the first Brazilian database of wind turbine foundations was created. This database contains data from more than three thousand Brazilian wind turbine foundations. The key aspects, types and dimensions of these foundations were summarized. Worldwide, concrete gravity foundations are the most commonly used foundation type for onshore wind turbines. In Brazil, 43.3% of the wind turbines had shallow foundations, essentially concrete gravity, and 56.7% had deep foundations, mostly continuous flight auger piles. The foundation type was chosen according to the local foundation expertise and geotechnical conditions, which included soil type, water table level, soil layer resistance, the extent of porous soil layers and bedrock depth. This first stage of the research identified that Brazilian wind turbine foundations are significantly different from other countries. Approximately 70% of Brazilian wind turbine deep foundations used continuous flight auger piles, most of them embedded in sandy soils. Therefore, experimental investigations of the sand-concrete interface response under monotonic and cyclic loading are essential. The second and third stages of this research sought to investigate the sand-concrete interface response based on this recent insight. The second stage assessed the sand-concrete interface response through monotonic interface direct shear tests under different confinement conditions. The role of surface structural characteristics, confinement condition, sand mean diameter, particle morphology, sand gradation and relative density were evaluated. A nonlinear conceptual model of the interfacial-to-internal friction angle ratio was proposed according to normalized roughness and normalized waviness. Additionally, multiple regression was used to estimate the sand-concrete interface strength by the effect of constant normal stiffness. The results were essential to understand and to predict the sand-concrete interface response of concrete piles under static axial loading. The third stage explored the shaft friction degradation of cyclic axial loaded piles through sand-concrete and sand-steel cyclic interface direct shear tests. In geotechnical engineering practice, field and experimental tests are usually performed to evaluate the number of cycles until failure occurs under constant cyclic amplitude. According to this approach, cyclic failure can either occur quickly or not at all. From a practical viewpoint, the cyclic test times are unpredictable, which makes these tests difficult to plan and to perform. Therefore, a new approach based on increasing cyclic amplitude is proposed to overcome the conventional method. A simple cumulative damage model established a relationship between the cyclic loaded tests under constant and increasing cyclic amplitudes. The new approach provides additional insights into the cyclic interfacial response, such as the effect of previous cycles, the cyclic amplitude at failure and the displacement development throughout cycling. This new approach can be effortlessly extended to other experimental and field investigations. From a practical viewpoint, this new approach can reduce the cost and duration of projects. The author believes that this dissertation brought breakthroughs to the wind energy companies and to the geotechnical engineering community. However, further studies on onshore wind turbine foundations are still required. / As fundações de torres eólicas onshore são submetidas a grandes momentos de tombamento. A ação do vento impõe carregamentos cíclicos e dinâmicos que ocorrem em condições operacionais e extremas. Fundações profundas, quando usadas, transferem esse momento de tombamento através de um grupo de estacas que, por sua vez, são submetidas a esforços axiais e laterais. Muitos estudos observaram que estacas submetidas ao carregamento cíclico axial estão sujeitas à degradação do atrito lateral. A fim de compreender essa degradação, diversas pesquisas foram realizadas. No entanto, o dimensionamento e desempenho de estacas submetidas ao carregamento cíclico axial requer maiores avanços. Dessa forma, esta pesquisa buscou avaliar a degradação do atrito lateral em estacas de torres eólicas, principalmente aquelas localizadas no Brasil. Da mesma forma, foram abordados assuntos relacionados ao objetivo principal deste estudo uma vez que pesquisas sobre fundações de torres eólicas onshore ainda são incipientes, especialmente no Brasil. A primeira etapa da pesquisa explorou as principais características das fundações de torres eólicas onshore no Brasil e comparou-as com a prática internacional. Investigou-se este assunto uma vez que diversos autores consideram as fundações de torres eólicas onshore um tópico já compreendido; entretanto, a quantidade de informações e dados publicados são ínfimos, especialmente em países em desenvolvimento onde os projetos eólicos iniciaram recentemente. Por essa razão, realizou-se uma pesquisa com as empresas e projetistas do setor a fim de criar o primeiro banco de dados brasileiro sobre fundações de torres eólicas onshore. Esse banco de dados possui mais de três mil fundações cadastradas. Os principais aspectos, tipos e dimensões dessas fundações foram apresentados. Internacionalmente, o tipo de fundação mais empregado para torres eólicas onshore são fundações superficiais de gravidade. No Brasil, 43.3% das torres eólicas apresentam fundações superficiais, essencialmente fundações de gravidade, e 56.7% das torres eólicas apresentam fundações profundas, principalmente por grupo de estacas hélice continua. O tipo da fundação foi determinado com base na expertise local e condições geotécnicas, incluindo o tipo de solo, nível de água, resistência do solo, espessura de camadas porosas e profundidade do topo rochoso. Identificou-se, através da primeira etapa, que as fundações de torres eólicas onshore no Brasil são significantemente diferentes de outros países. Aproximadamente 70% das fundações profundas são por grupo de estacas hélice contínua, sendo na maior parte em contato com solos arenosos. Desta forma, há necessidade de realizar investigações experimentais da interface areia-concreto. A segunda e terceira etapas desta pesquisa concentraram-se no comportamento estático e cíclico da interface areia-concreto. A segunda etapa avaliou o comportamento estático da interface areia-concreto através de ensaios de cisalhamento direto em diferentes condições de confinamento. Foram avaliadas as influências das características da superfície sólida, diâmetro médio dos grãos, morfologia dos grãos, distribuição granulométrica e densidade relativa. Um modelo não linear do ângulo de atrito na interface de acordo com a rugosidade e ondulação normalizadas foi proposto. Além disso, empregou-se uma regressão múltipla para estimar a resistência da interface areia-concreto de acordo com a constante de rigidez. Os resultados foram essenciais na compreensão e previsão do comportamento estático da interface de estacas de concreto. A terceira etapa explorou a degradação do atrito lateral em estacas através de ensaios de cisalhamento direto cíclicos na interface areia-concreto e areia-aço. Usualmente, campanhas experimentais são conduzidas para avaliar o número de ciclos até ruptura com uma amplitude cíclica constante. A ruptura geotécnica pode ocorrer rapidamente ou nunca ocorrer; e, desta maneira, a duração dos ensaios é imprevisível, dificultando planejamento e execução das obras. Por essa razão, uma nova abordagem foi proposta baseada em amplitudes cíclicas crescentes. Um modelo de dano acumulado estabeleceu a relação entre os ensaios com amplitude cíclica constante e cíclica. A nova abordagem fornece informações adicionais do comportamento cíclico da interface, como o efeito de ciclos anteriores, amplitude cíclica na ruptura e o acúmulo de deslocamento permanente. Essa nova abordagem pode ser facilmente aplicada em outras investigações experimentais e provas de cargas cíclicas. Do ponto de vista prática, essa abordagem pode reduzir o custo e tempo de projetos, além de melhorar a previsão do desempenho dessas fundações. Espera-se que essa pesquisa tenha trazido avanços para as empresas do setor e comunidade geotécnica. Contudo, novas pesquisas sobre fundações de torres eólicas onshore ainda são necessárias.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O conhecimento do tema da interação solo-estrutura permite que as edificações sejam projetadas de maneira mais realista com o comportamento físico. Há décadas atrás seria inviável um dimensionamento considerando a deformabilidade do solo de fundação, e as estruturas eram dimensionadas adotando-se as fundações como indeslocáveis, sob uma base rígida. Essa consideração conduz a respostas estruturais inadequadas, por vezes comprometendo a segurança e a estabilidade do conjunto estrutural. Atualmente, o avanço tecnológico permite a obtenção de resultados de milhões de cálculos matemáticos em questões de segundos, podendo-se obter soluções mais arrojadas e dinâmicas, facilitando o dimensionamento estrutural de forma a atender ao novo padrão de construção e arquitetura. A relevância de tal assunto motivou a análise numérica de um edifício de 4 pavimentos de estrutura mista (aço-concreto), considerando o efeito da interação solo-estrutura. As análises foram conduzidas com o programa ANSYS, de elementos finitos, substituindo-se os apoios indeslocáveis por molas discretas, lineares e elásticas, com rigidez equivalente ao solo, conforme hipótese de Winkler. Os parâmetros dos solos de fundação foram adquiridos a partir de correlações empíricas existentes na literatura e da utilização do programa computacional PLAXIS para a determinação das constantes elásticas das molas. Neste trabalho, foram comparados os resultados de reações verticais, esforços normais, momentos fletores e deslocamentos da estrutura obtidos pelo modelo clássico de projeto, que considera apoios indeslocáveis, e pelo modelo de Winkler, que considera a interação solo-estrutura. As análises foram executadas para seis diferentes tipos de solos argilosos, siltosos e arenosos. Os resultados obtidos mostraram claramente a redistribuição dos momentos fletores, esforços normais e reações verticais nos pilares com diferenças significativas para os pilares de canto e periféricos. Observou-se uma tendência de alívio dos esforços nos pilares mais solicitados, adotando a estrutura assentada em uma base rígida. As análises ressaltaram a relevância da interação solo-estrutura, com efeitos provenientes do rearranjo do solo de fundação nos elementos estruturais das edificações. / Knowledge of the subject matter soilstructure interaction (SSI) allows buildings to be designed in a more realistic manner, in line with physical interactions. Decades ago, it would be unfeasible to effect measurements taking into account the deformability of foundation soil, and thus structures were measured assuming foundations as unmovable, over a rigid basis. Such a consideration leads to inadequate structural findings, often compromising the safety and stability of the structural set. At present, technological advances permit grasping the results of millions of mathematical calculations in a matter of seconds, allowing for more advanced and dynamic solutions, and facilitating structural measurements in such a way as to cater to new standards in construction and architecture. The relevance of the subject motivated the numerical analysis of a four-store building of mixed (steelconcrete) structure, considering the effects of soilstructure interaction. Analyses were undertaken with ANSYS software, with finite elements, replacing unmovable supports with linear, elastic and discrete springs, with rigidity equivalent to that of soil, as in Winklers hypothesis. The parameters of foundation soils were obtained from empirical correlations encountered in literature and from the PLAXIS computer program, used to determine the springs elastic constants. In this work, the resulting vertical reactions, normal stress, bending moments and structure displacements were compared, all of which were obtained from the classical project model, which assumes unmovable supports, and from the Winkler model, which considers soilstructure interaction. The analyses have been executed for six different kinds of clay, silt and sand soils. Results showed clearly the redistribution of bending moments, normal stress and vertical reactions on pillars, with significant differences for corner and peripheral pillars. It was observed that there is a trend to relieve efforts on most demanded pillars, when the structure is assumed to be over a rigid basis. The analyses showed the importance of soilstructure interaction, with effects originating from rearranging foundation soil over structural elements of buildings.

A análise e projeto de grandes estruturas de engenharia requerem, geralmente, a utilização de fundações profundas baseadas em estacas de aço ou concreto armado. Sendo o problema de natureza tridimensional pelas condições de contorno e a variação espacial das propriedades do solo, necessita-se de uma ferramenta computacional capaz de simular esse tipo de problema em situações de interesse, tais como carregamento sísmico ou quase-estático por consolidação. Neste trabalho, propõe-se um modelo numérico tridimensional baseado no método dos elementos finitos sob pequenas deformações para a modelagem do problema de interação solo-estaca sob carregamento estático, quase-estático e dinâmico. Elementos finitos hexaédricos são utilizados para representar o meio poroso saturado e as estacas de concreto armado. Considera-se a interação parcial entre ambos meios, mediante a inclusão de elementos de interface capazes de simular separação e escorregamento. A não-linearidade física de todos os materiais envolvidos é considerada mediante a utilização da teoria de plasticidade, onde esquemas de integração explícita são utilizados. Um modelo constitutivo baseado na teoria de plasticidade generalizada é utilizado para simular o fenômeno de liquefação em areias. No caso da estaca de concreto armado, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas para representar o processo de fissuração, enquanto a armadura de reforço pode ser representada por uma camada distribuída equivalente ou por um modelo discreto incorporado. Exemplos numéricos são apresentados para validar a correta implementação do modelo numérico. / Deep foundations using steel or reinforced concrete piles are conmmonly used in large civil engineering structures. Due to the three-dimensional nature of the problem, its boundary conditions and spatial variability of soil properties, it is necessary to employ numerical models that must be able to simulate this problem under seismic loading as well as under quasi static consolidation processes. A three-dimensional numerical model based on the finite element method, for the static, quase-static and dynamic analysis of the soil-pile interaction problem under the small strain assumption is proposed in this work. For this purpose, coupled hexahedral finite elements are used to represent soil and concrete piles. Interface elements are used to simulate slip, bonding and opening processes at the soil-pile interface. Material nonlinear behaviour of the soil and concrete are considered by using the theory of plasticity, where explicit integration schemes are used. A suitable constitutive model based on the generalized theory of plasticity is employed to represent the liquefaction phenomena in sands under cyclic loading. For the concrete pile, a smeared approach is used to represent concrete cracking due to traction stresses, while both an equivalent smeared layer representation or a discrete unidimensional representation can be used for modeling the reinforcing steel. Numerical examples are presented in order to validate the implementation of the numerical model.

As obras de engenharia atuais envolvem unidades estruturais de grande porte cujo projeto e execução devem ser cuidadosamente observados. Devido à complexidade das cargas e solicitações estruturais, as metodologias de projeto devem atender a necessidades específicas. A variabilidade geotécnica associada à diversidade de carregamentos, impõe a necessidade de desenvolvimento de metodologias aplicadas especificamente a projetos de fundações que serão sujeitas a carregamentos laterais, tais como pontes, obras portuárias, torres de linhas de transmissão, aerogeradores (onshore e offshore) e plataformas (offshore e nearshore) de exploração de petróleo e gás natural. Existem alguns métodos relatados na literatura geotécnica para projeto de fundações submetidas a esforços horizontais. Nenhum destes métodos considera uma solução baseada no simples reforço, através de técnicas de cimentação, dos solos na sua camada superficial, radial à estaca. Dessa forma, procura-se na presente pesquisa estudar o comportamento de fundações profundas com reforço do solo na sua camada superficial, sujeitas a carregamentos horizontais. São apresentadas diretrizes de projeto, estabelecendo-se ainda um modelo de previsão da capacidade de carga de fundações profundas submetidas a este tipo de carregamentos. Ensaios em campo experimental e simulações numéricas tridimensionais, usando o Método dos Elementos Finitos foram realizados, por forma a se obter uma melhor compreensão do comportamento de estacas carregadas lateralmente. Considerando o diâmetro da estaca (D) e a sua profundidade (L), no campo experimental, foram definidas razões L/D representando o comportamento de estacas rígidas e flexíveis. Diversos ensaios de carregamento horizontal foram realizados para estas relações L/D, em solo natural e com solo melhorado radial às estacas. As análises numéricas consistiram numa análise paramétrica onde foram variados parâmetros geométricos (da estaca e do solo tratado) e geotécnicos, necessários à caracterização dos materiais no modelo utilizado, o de Mohr-Coulomb. O modelo de previsão proposto foi obtido com base na análise dos resultados de simulações numéricas usando o software ABAQUS®, validados com provas de cargas no campo experimental. É também de salientar que nesta pesquisa apenas será considerada a ruptura geotécnica, pelo que é assumido que as estacas têm comportamento elástico. Do estudo realizado pode-se concluir que o uso de uma camada superficial de solo tratado radial à estaca melhora significativamente o desempenho do sistema, aumentando a sua capacidade de carga e diminuindo a sua deformação, mostrando ser uma ótima e promissora alternativa para fundações profundas sujeitas a carregamentos horizontais. / Current engineering works typically envolve large structural units whose design and implementation should be closely observed. Due to the complexity of the loads and structural needs, the design methodologies should comply specific requirements. The geotechnical variability combined with the loads diversity imposes the need to develop methodologies applied specifically to projects whose foundations will be laterally loaded, like bridges, harbors, transmission line towers, onshore and offshore wind turbines, among others. There are several methods reported in geotechnical literature to design piles that will be subjected to horizontal loads. However, none of these methods consider a solution based on a simple soil reinforcement using cementation techniques, in a superficial layer, radial to pile. The main goal of this research is to study the behavior of deep foundations with a reinforced soil system, subjected to lateral loads. Design guidelines are presented, leading to a model that predicts the ultimate load capacity of deep foundations subjected to these types of efforts. Field tests and tridimensional numerical simulations using the Finite Element Method were performed in order to achieve a better understanding of the behaviour of laterally loaded piles. Considering the pile diameter (D) and its depth (L), different L/D ratio were defined, corresponding to rigid and flexible piles. Using these L/D ratios, in both natural and reinforced soils, numerical and field tests were performed to provide experimental evidences of its behaviour. Numerical tests consisted in a parametric analysis where different geometric (pile and treated soil) and geotechnical parameters, necessaries to the Mohr-Coulomb model, have been modified. The proposed prediction model is based on the analysis of the numerical simulations results, using ABAQUS® software, validated with the field tests. It is important to point that in this study only geotechnical rupture is considered. Therefore it is assumed that piles have elastic behaviour. Has been concluded that the use of a superficial treated layer, radial to pile, considerably improves the system performance, increasing the lateral load capacity and decreasing their deformation, showing that this technique could be a promising solution to deep foundations subjected to horizontal loads.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O conhecimento do tema da interação solo-estrutura permite que as edificações sejam projetadas de maneira mais realista com o comportamento físico. Há décadas atrás seria inviável um dimensionamento considerando a deformabilidade do solo de fundação, e as estruturas eram dimensionadas adotando-se as fundações como indeslocáveis, sob uma base rígida. Essa consideração conduz a respostas estruturais inadequadas, por vezes comprometendo a segurança e a estabilidade do conjunto estrutural. Atualmente, o avanço tecnológico permite a obtenção de resultados de milhões de cálculos matemáticos em questões de segundos, podendo-se obter soluções mais arrojadas e dinâmicas, facilitando o dimensionamento estrutural de forma a atender ao novo padrão de construção e arquitetura. A relevância de tal assunto motivou a análise numérica de um edifício de 4 pavimentos de estrutura mista (aço-concreto), considerando o efeito da interação solo-estrutura. As análises foram conduzidas com o programa ANSYS, de elementos finitos, substituindo-se os apoios indeslocáveis por molas discretas, lineares e elásticas, com rigidez equivalente ao solo, conforme hipótese de Winkler. Os parâmetros dos solos de fundação foram adquiridos a partir de correlações empíricas existentes na literatura e da utilização do programa computacional PLAXIS para a determinação das constantes elásticas das molas. Neste trabalho, foram comparados os resultados de reações verticais, esforços normais, momentos fletores e deslocamentos da estrutura obtidos pelo modelo clássico de projeto, que considera apoios indeslocáveis, e pelo modelo de Winkler, que considera a interação solo-estrutura. As análises foram executadas para seis diferentes tipos de solos argilosos, siltosos e arenosos. Os resultados obtidos mostraram claramente a redistribuição dos momentos fletores, esforços normais e reações verticais nos pilares com diferenças significativas para os pilares de canto e periféricos. Observou-se uma tendência de alívio dos esforços nos pilares mais solicitados, adotando a estrutura assentada em uma base rígida. As análises ressaltaram a relevância da interação solo-estrutura, com efeitos provenientes do rearranjo do solo de fundação nos elementos estruturais das edificações. / Knowledge of the subject matter soilstructure interaction (SSI) allows buildings to be designed in a more realistic manner, in line with physical interactions. Decades ago, it would be unfeasible to effect measurements taking into account the deformability of foundation soil, and thus structures were measured assuming foundations as unmovable, over a rigid basis. Such a consideration leads to inadequate structural findings, often compromising the safety and stability of the structural set. At present, technological advances permit grasping the results of millions of mathematical calculations in a matter of seconds, allowing for more advanced and dynamic solutions, and facilitating structural measurements in such a way as to cater to new standards in construction and architecture. The relevance of the subject motivated the numerical analysis of a four-store building of mixed (steelconcrete) structure, considering the effects of soilstructure interaction. Analyses were undertaken with ANSYS software, with finite elements, replacing unmovable supports with linear, elastic and discrete springs, with rigidity equivalent to that of soil, as in Winklers hypothesis. The parameters of foundation soils were obtained from empirical correlations encountered in literature and from the PLAXIS computer program, used to determine the springs elastic constants. In this work, the resulting vertical reactions, normal stress, bending moments and structure displacements were compared, all of which were obtained from the classical project model, which assumes unmovable supports, and from the Winkler model, which considers soilstructure interaction. The analyses have been executed for six different kinds of clay, silt and sand soils. Results showed clearly the redistribution of bending moments, normal stress and vertical reactions on pillars, with significant differences for corner and peripheral pillars. It was observed that there is a trend to relieve efforts on most demanded pillars, when the structure is assumed to be over a rigid basis. The analyses showed the importance of soilstructure interaction, with effects originating from rearranging foundation soil over structural elements of buildings.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:13:39Z : No. of bitstreams: 1 wada_ph_me_ilha.pdf: 2307367 bytes, checksum: bf5261eeec1759347b37da533e408ffe (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A preocupação com o meio ambiente tem estimulado o interesse por pesquisas voltadas para o desenvolvimento sustentável. O presente trabalho objetivou estudar o reaproveitamento de resíduos de cerâmica vermelha (RCV) na composição de concreto, em substituição em massa ao agregado miúdo (areia), visando a sua utilização em estacas do tipo moldadas in loco. Foram confeccionados concretos com substituição de 20%, 40%, 60% e 80% de areia natural (em massa) pelo RCV. Realizaram-se ensaios de compressão simples e de módulo de elasticidade em todos os traços no estado endurecido e, no estado fresco, ensaios de incorporação de ar e de massa específica. Visando avaliar o seu comportamento em condições de campo, frente às ações de trabalho, foram confeccionadas três estacas de concreto com 40% de RCV, as quais foram submetidas à prova de carga por meio de ensaio rápido. Os resultados das provas de carga foram comparados com os de outros ensaios realizados no mesmo local, porém com estacas de concreto convencional. Concluiu-se que o reaproveitamento do RCV melhorou as características físicas e mecânicas do concreto e possibilitou a sua aplicação nas estacas em estudo. / Concern for the environment has stimulated interest in research for sustainable development. The present work aimed investigated the reuse of red ceramic waste (RCW) in the concrete composition, replacing in weight to fine aggregate (sand) and proposing his application in cast-in-place piles foundations. Were made compositions with 20%, 40%, 60% and 80% of sand by RCW replacement. Compressive strength tests and modulus of elasticity were performed for all compositions of hardened concrete. Testing of air entraining and density were also made in the concrete in its fresh state. In order to evaluate his behavior under field conditions, on work load situation, three foundation piles were made, which were submitted the quick load test. The piles were made with 20.0 cm diameter and 4.50 m length using concrete with 40% replacement. The results obtained were compared with others load test carried at the same place, however with conventional concrete piles. It was concluded that reuse of RCW improved the physical characteristics and mechanics of concrete and its possible application in the piles foundation in study.