Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-06T14:32:56Z No. of bitstreams: 1 2014_JohnEloiBezerra.pdf: 41077425 bytes, checksum: 37bfb73e5515d274fffb3ec8856a8d29 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-11-07T16:22:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JohnEloiBezerra.pdf: 41077425 bytes, checksum: 37bfb73e5515d274fffb3ec8856a8d29 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T16:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JohnEloiBezerra.pdf: 41077425 bytes, checksum: 37bfb73e5515d274fffb3ec8856a8d29 (MD5) / Para a engenharia de fundação, o maior desafio é a realização de projetos que associem segurança e economicidade mediante, geralmente, à grande variabilidade do solo com o qual será constituído um sistema de fundação. Atualmente, a engenharia vive um momento de busca pela otimização e uso sustentável dos recursos naturais cada vez mais escassos. Neste cenário, esta pesquisa buscou apresentar e implementar as principais técnicas de uma nova ciência, conhecida como geoestatística que podem ser empregadas no dia a dia do engenheiro geotécnico, especializado na área de fundações. Esta ciência permite que uma variável, como por exemplo, a capacidade de carga de uma estaca, tenha a sua variabilidade espacial modelada e corretamente mensurada a fim de que se possa realizar estimativas daquela variável aferindo de certo modo, um grau de confiabilidade destas estimativas. A partir da consideração do arranjo espacial das suas amostras de campo e dos seus valores medidos, a geoestatística permite interpolar ou simular a mesma variável em qualquer região do espaço circunvizinho amostrado. Por se tratar de um assunto não comum à comunidade geotécnica das fundações, esta pesquisa contribui para a sua divulgação e abordagem de como estas técnicas de interpolação podem ser empregadas no projeto de fundação por meio de uma metodologia de estimação e otimização das fundações a partir de uma nível de confiabilidade pré-estabelecido. Os dados de uma obra real são utilizados para a explanação da sequência de otimização das previsões das fundações sugerida nesta pesquisa. Um sistema integrado em planilhas eletrônicas foi desenvolvido a partir das formulações da geoestatística para transformar as previsões das fundações em um processo mais racional e de custos reduzidos do projeto. Uma nova proposta de medição de confiabilidade dos dados de interpolação usando o método determinístico de interpolação (IDW) é apresentada e implementada em códigos computacionais. Ferramentas para desenho e auxílio ao desenvolvimento do projeto de fundação também foram desenvolvidas. Constatou-se que o uso de técnicas apropriadas de interpolação dos dados de sondagem em função da sua locação e dos pilares de fundação podem originar reduções dos quantitativos a serem empregados na execução das fundações, ao mesmo tempo sem prejudicar a confiabilidade do projeto, quando da comparação com o dimensionamento utilizando valores globais mínimos de capacidade de carga. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / For foundation engineering, the biggest challenge is the realization of projects involving safety and economy, associating to the great variability of soil with which a foundation will be build. Currently, engineering is experiencing a time of search for the optimization and sustainable use of the increasingly scarce natural resources. In this scenario, this study presents and implements some key techniques of a new science, known as geostatistics, that can be used daily by a geotechnical engineer in yours design tasks, specializing in foundations. This science allows a variable, such as the load capacity of a pile, have your spatial variability modeled and accurately measured in the way that his estimates can be made with adoption of an acceptable degree of reliability. From the consideration of the spatial arrangement of field samples and their measured values, geostatistics allows to interpolate or simulate the same variable in any region of space surrounding sampled. Because it isn´t a common issue to the geotechnical community foundations, this research contributes to the disclosure and approach of how these interpolation techniques can be employed the design of foundation through a methodology for estimation and optimization of foundations from a level of prefixed reliability. Data from a real case were used to explain the design process of foundation with forecasts optimized as suggested in this research. An integrated spreadsheet system was developed from the formulations of geostatistics to transform the predictions of the foundations in a more rational process and with reduced project costs. A new proposal for measuring the reliability of the data interpolation using the deterministic interpolation method (IDW – Inverse Distance Weighted) was presented and implemented in computational codes. Tools to aid design and development project for the foundation were also developed. It was found that the use of appropriate interpolation techniques of sounding data based on their location in relation to foundation piles allows reductions from quantitative to be employed in the execution of foundations at the same time without impairing the reliability of the project, with improvement in the knowledge of variable behavior with respect its variance in the space, when compared with the designing using minimum global values of load capacity.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-16T16:21:44Z No. of bitstreams: 1 2017_FranciscoJavierAlvaGarcia.pdf: 47786384 bytes, checksum: 99417c3f3defeb26c8c4969558fdba2b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-20T21:57:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_FranciscoJavierAlvaGarcia.pdf: 47786384 bytes, checksum: 99417c3f3defeb26c8c4969558fdba2b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T21:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_FranciscoJavierAlvaGarcia.pdf: 47786384 bytes, checksum: 99417c3f3defeb26c8c4969558fdba2b (MD5) Previous issue date: 2017-11-20 / Esta tese de doutorado tem por finalidade investigar a presença e o comportamento de radiers estaqueados, com e sem estacas defeituosas, carregados horizontalmente em solo tropical. Para tanto, foram estudados cinco modelos de sistemas de fundação para análise. O primeiro deles consiste num radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Já o segundo e o terceiro consistem num radier estaqueado com três estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais. A única diferença entre o segundo e o terceiro modelo é que um deles possui uma estaca danificada. Também, o quarto e o quinto modelos possuem constituição similar: um radier estaqueado com quatro estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais, mas com a diferença que num deles há uma estaca danificada. Cabe informar que todos esses modelos foram construídos e testados sob carregamento vertical antes mesmo deste trabalho e fizeram parte do projeto de pesquisa Fapesp 2011/17959-3. Utilizaram, na época, uma broca helicoidal para construir esses sistemas de fundação, e que as estacas têm as dimensões de 5 metros de comprimento e 25 centímetros de diâmetro. Como parte do trabalho de pesquisa, testes de carga horizontal em verdadeira grandeza foram realizados em cada um dos cinco sistemas, dos quais foi possível obter uma curva experimental p-y para cada um deles. Todo esse trabalho de campo foi feito no campo experimental da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Campinas, SP. O perfil geotécnico da pesquisa lá do campo correspondeu a uma camada de argila limpa (que é porosa, coluvial, laterítica e colapsível), cobrindo uma camada de areia marrom com rochas alteradas. Para avaliar a importância da presença de uma estaca danificada, cada uma das curvas obtidas experimentalmente foi analisada por meio do critério de falha para estudar o efeito da estaca danificada no sistema de fundação. Assim, a carga final e de trabalho para cada sistema de fundação foi determinada usando alguns métodos clássicos de extrapolação e um critério de deslocamento. ix Posteriormente, baseado nos resultados dos testes de campo, foi possível modelar os cinco sistemas de fundação por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), usando o software comercial Abaqus, versão 14.4. A simulação numérica foi bem correlacionada em cada um deles, em relação aos resultados experimentais obtidos a partir das provas de carga em verdadeira grandeza. Por isso, conclusões interessantes foram obtidas quanto aos procedimentos e metodologias envolvidos na análise não-linear numérica 3D, bem como em relação à presença de uma estaca defeituosa. Além disso, a variação no módulo de reação com a profundidade do solo e o comportamento estrutural durante o fenômeno foi estudado para o radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Finalmente, foi possível estudar a interação solo-estrutura para cada sistema de fundação. No que diz respeito às pontas e o radier, o comportamento em diferentes estágios de carga foi avaliado e, para os fustes das estacas de cada sistema de fundação, o comportamento deles foi estudado sob critérios de deslocamento. / With the aim of investigating the impact of the presence and engagement of defective piles, a three-dimensional approach to analyzing laterally loaded intact and defective piled raft systems is presented. Five subsurface models are used in the analyses. The first one consists of piled raft with one intact pile. The second and third models consist of a piled raft system with three piles each; they have the same geometry, dimensions and materials, and the only difference between them is that one of them has a defective pile. The fourth and fifth models are a piled raft system with four piles, and like the three-pile systems, the only difference between them is also a defective pile. It is important to emphasize that all the above-mentioned foundation systems were built and vertically loaded prior to this research work, as part of the research project: Fapesp 2011/17959-3. All piled raft systems involved bored piles drilled with helical auger to 5.0 m in depth and measuring 0.25 m in diameter. As part of this research work, a full-scale lateral load test was performed on each of the aforementioned five models, and an experimental p-y curve was obtained for each of them. All those measurement field works were executed at the FEC experimental site of the Campinas University, SP. The geotechnical profile of this research site consists of a silty clay layer, which is porous, colluvial, lateritic and collapsible, overlying a brown silty sand layer with altered rocks. To evaluate the importance of the presence of a defective pile, each of the experimental curves obtained through some failure criteria were analyzed to study the effect of the defective pile in the foundation systems. Thus, the ultimate and works load for each foundation system were determined previously using some classical methods of extrapolation and a displacement criterion. Later, based on the field test results, it was possible to model the five piled raft systems through the finite element method (FEM), using Abaqus commercial software, version 14.4. A numerical simulation was well correlated in each one of them, with respect to the experimental results obtained from the respective full-scale load test. Interesting conclusions xi have been drawn regarding the procedures and methodology involved in 3D numerical nonlinear analysis, as well as in relation to the presence of a defective pile. Moreover, the variation in the subgrade reaction modulus with soil depth and the structural behavior during the phenomenon was studied only for the piled raft with one intact pile. Finally, it was possible to study the interaction soil-structure for each foundation system. Concerning the tips and the raft, the behavior under different loading stages was evaluated, and only for the shaft of each pile of each system was the behavior studied under a displacement criterion set.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-14T17:30:07Z No. of bitstreams: 1 2017_CarolinaAlejandraPerezCollantes.pdf: 9440721 bytes, checksum: 85cad20b6a49bd0b1b26bae94a3ebd74 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-07-28T18:15:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_CarolinaAlejandraPerezCollantes.pdf: 9440721 bytes, checksum: 85cad20b6a49bd0b1b26bae94a3ebd74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T18:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_CarolinaAlejandraPerezCollantes.pdf: 9440721 bytes, checksum: 85cad20b6a49bd0b1b26bae94a3ebd74 (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / A presente dissertação tem por objetivo geral analisar a influência da posição de uma estaca compondo um radier estaqueado na interação solo-estaca. Analisa-se o comportamento da interação de estacas compondo o radier estaqueado submetido a carregamento vertical com o solo circundante. O método de análise é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF 3D), e faz uso do programa ABAQUS. São estudadas interações entre o solo e estacas compondo diversas configurações de radiers estaqueados implantados em meio constituído por várias camadas de solo com diferentes quantidades e arranjos de estacas. Na modelagem do comportamento tensão-deformação do conjunto radier estaqueado – solo foi utilizado dois modelos constitutivos. O primeiro é o modelo elástico linear e o segundo o modelo constitutivo elasto-plástico de Mohr-Coulomb. Os parâmetros geotécnicos iniciais utilizados em cada um desses modelos foram obtidos por Mota, em 2013. Conseguindo reproduzir o comportamento perto da realidade do solo e comparando os recalques por adensamento, percebe-se que os maiores valores do recalque ocorrem no centro do que na borda do radier. / This dissertation aims to analyze the influence of the position of a pile composing a raft pile system in the soil-stake interaction. It analyzes the behavior of the interaction of piles composing the raft pile system submitted to vertical loading with the surrounding soil. The method of analysis is based on the Finite Element Method (MEF 3D), and makes use of the ABAQUS program. Interaction between soil and raft is studied, composing several configurations of raft-pile systems implanted in a medium composed of several layers of soil with different amounts and arrangements of cuttings. In the modeling of tension-strain behavior of the raft-pile systems, two constitutive models were used. The first is the linear elastic model and the second is the elasto-plastic constitutive model of Mohr-Coulomb. The initial geotechnical parameters used in each of these models were obtained by Mota, in 2013. In order to reproduce of the soil and to compare the densification pressures, it is noticed that the higher values the densification pressures occur in the center than in the edge of the raft.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-11-20T15:56:21Z No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-26T17:43:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T17:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Neste trabalho estuda-se o problema da interação solo-estrutura, vinculado ao comportamento de fundações profundas tipo estaca isolada, carregadas lateralmente de forma monotônica, empregando a Modelagem Numérica e Constitutiva, a Teoria da Plasticidade e o Método dos Elementos Finitos (M.E.F). Consideram-se as principais deficiências que os métodos analíticos não têm conseguido resolver e empregam-se adequados modelos constitutivos tanto para o solo (Modelagem Geotécnica) como para as estacas (Modelagem Estrutural). Abordam-se os aspectos correspondentes ao processo de Modelagem, Calibração e Validação dos modelos propostos e tratam-se vários temas de interesse referentes às fundações profundas com o objetivo de estudar o seu comportamento. Primeiro trata-se o tema da determinação da capacidade de carga comparando o método analítico de Broms (1964) com os resultados obtidos da modelagem numérica via (M.E.F). Posteriormente realiza-se um estudo de sensibilidade aplicando o método probabilístico (FOSM), considerando os principais parâmetros geotécnicos relacionados com o comportamento tenso-deformacional de estacas carregadas lateralmente. Por último aborda-se o fenômeno da interação solo-estaca considerando o Modelo de Dano Plástico para o concreto (Concrete Damage Plasticity), conseguindo reproduzir o verdadeiro comportamento das estacas para toda a faixa de cargas ao compará-lo com provas de cargas reais. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work studies the problem of soil-structure interaction linked to the behavior of deep foundations, monotonic and laterally loaded pile, using Numerical and Constitutive Models, Theory of Plasticity and the Finite Element Method. The present research considered the major deficiencies that the analytical methods have not been able to resolve and used appropriate constitutive models for both, the soil (Geotechnical Modeling) and the pile (Structural Modeling). Aspects for the Modeling Process, Calibration and Validation of the proposed models are discussed and several issues of interest relating to deep foundations in order to improve the understanding of their behavior are studied. Firstly the load capacity is determined comparing the analytical Broms (1964) method with results of the numerical models (M.E.F). Subsequently a sensitivity study using the (FOSM) probabilistic method is performed, considering the main geotechnical parameters involved in the behavior of laterally loaded piles. Finally interaction soil-pile phenomenon is discussed considering the Damage Plasticity Model for concrete, achieving reproduce the true behavior of the piles for the entire load range when compared with lateral load test results.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-30T12:54:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleones José da Cruz Junior - 2016.pdf: 10954784 bytes, checksum: 8944f42a69c5b4dd439d7460fa35ae41 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-30T12:54:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleones José da Cruz Junior - 2016.pdf: 10954784 bytes, checksum: 8944f42a69c5b4dd439d7460fa35ae41 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-30T12:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aleones José da Cruz Junior - 2016.pdf: 10954784 bytes, checksum: 8944f42a69c5b4dd439d7460fa35ae41 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / In the last few years there have been increasing demands for more elaborated foundations projects, therefore, numerical tools and Geotechnical design methodologies have been developed. However, these solutions need to be confirmed, which is possible through direct measuring of the elements, achieved through instruments. Diverse research applied instrumentations to the load transfer problem under controlled conditions of the field and laboratory, however, there are few studies that aimed the application of a global instrumentation, of the construction as a whole, and for a longer period of time with greater durability of the sensors. In this regard, this work had the main objective to come up with a methodology for a versatile and durable instrumentation of piled foundations in order to verify the load distribution transmitted by the pillars to the ends of the piles from the making of the sensors to the load test application to measure loads at full scale. The use of strain gages for construction of the instruments has been set. The sensors were fabricated and calibrated using the physical space and equipment of PPGECON-UFG, using criteria and specific procedures for this research. Prototypes were developed in scale models, small columns of concrete, in order to reach the best arrangement of the sensors, performing load and performance of instrumentation simulations. A construction was determined as a case study where it was performed instrumented static load test at several levels, using the developed sensors. The sensors developed by performance tests proved to be durable and accurate, and the immersion sensor shown a closer behavior to the concrete through load tests. However, performance tests have shown to be more susceptible to setting time and curing phenomena of the concrete. For application in columns, it was found that the sensors manufactured showed good performance when compared to calculated values of elastic modulus compound. Sensors applied to the load test were able to obtain the distribution of loads at different levels, separating portions of the lateral friction resistance per layer, and the unit shear stress of soil layer. From these results it was found the maximum shear stress in the surface layer and it was possible to compare with semi-empirical methods of load capacity and bridging charge-discharge curve. Proving that the installation of instrumentation in the load test, even without occurrence of break, is used to verify the performance of the test pile, knowing additional parameters and confirming the geotechnical design. / Nos últimos anos ocorreram demandas crescentes por projetos de fundações mais elaborados e para tal têm sido desenvolvidas ferramentas numéricas e metodologias de projeto geotécnico. Todavia, estas soluções precisam ser confirmadas, o que é possível através de medidas diretas sobre os elementos, conseguidas por meio de instalações de instrumentos. Variadas pesquisas aplicaram instrumentações ao problema de transferência de carga em condições controladas de campo e laboratório, no entanto, são poucas pesquisas que buscaram a aplicação de uma instrumentação global, da obra como um todo, e por um período maior de tempo com maior durabilidade dos sensores. Nesse contexto, este trabalho teve o objetivo principal de propor uma metodologia para instrumentação versátil e duradoura de fundações estaqueadas, a fim de verificar a distribuição das cargas transmitidas pelos pilares até as pontas das estacas, a partir da confecção dos sensores até a aplicação em provas de carga para medir cargas em escala real. Foi definido o uso de extensômetros elétricos para construção dos instrumentos. Os sensores foram confeccionados e calibrados utilizando o espaço físico e equipamentos do Programa de Pósgraduação em Geotecnia Estruturas e Construção Civil (PPGECON), utilizando critérios e procedimentos específicos para esta pesquisa. Foram desenvolvidos protótipos em modelos reduzidos, pilaretes de concreto, a fim de verificar a melhor condição de disposição dos sensores, realizando simulações de carga e de desempenho das instrumentações. Foi definida uma obra para estudo de caso, onde foi executada prova de carga estática instrumentada em vários níveis, usando os sensores desenvolvidos. Mediante testes de desempenho os sensores mostraram ser duráveis e precisos, sendo que o sensor de imersão mostrou um comportamento mais próximo ao comportamento do concreto através de testes de carga. No entanto, os testes de desempenho mostraram ser mais suscetíveis a fenômenos de pega e cura do concreto. Para aplicação em pilares, foi verificado que os sensores confeccionados mostraram bom desempenho quando comparados aos valores calculados de módulo de elasticidade composto. Os sensores aplicados na prova de carga conseguiram obter a distribuição das cargas nos vários níveis, separando parcelas de resistências de atrito lateral por camada, e as tensões cisalhantes unitárias por camada de solo. A partir destes resultados verificou-se a tensão cisalhante máxima na camada superficial e foi possível comparar com métodos semi-empíricos de capacidade de carga e de extrapolação da curva carga-recalque. Comprovando que a instalação da instrumentação na prova de carga, mesmo sem ocorrência da ruptura, serve para verificar o desempenho da estaca ensaiada, conhecendo parâmetros adicionais e confirmando o dimensionamento geotécnico.