Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

As fundações empregadas para linhas de transmissão de alta tensão em depósitos de argilas moles saturadas são geralmente estacas. No Rio Grande do Sul, projetos alternativos com fundações superficiais foram empregados em forma experimental para torres de suspensão, as quais apresentaram bom desempenho com menor custo. Esta pesquisa visa apontar critérios racionais da mecânica dos solos que permitam projetar, a partir do conhecimento do perfil de resistência não drenada, fundações superficiais em depósitos de argilas moles saturadas com maior confiabilidade. Para a determinaçao do perfil de resistência não drenada foi desenvolvido um cone manual com leituras elétricas, o qual foi testado apresentando bons resultados. A vantagem do uso deste equipamento reside no fato de que pode ser transportado manualmente a locais de difícil acesso, onde são implantadas as torres de alta tensão. Os demais parâmetros de solos do local de estudo, situado no município de Canoas no Rio Grande do Sul, foram obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial do tipo adensado isotropicamente não drenado (CIU) com medida de poro pressão e de ensaios de adensamento. Foram analisadas as fundações superficiais das torres de suspensão projetadas, empregando teorias analíticas convencionais, baseadas no conhecimento da resistência não drenada, e o método de elementos finitos. A partir deste estudo, é sugerida uma metodologia para projetos de fundações superficiais de torres de suspensão em argilas moles saturadas. / Piles are generally used as foundations of power transmission lines in saturated soft clays. Shallow foundations for suspension towers have been experimentally used as an alternative in Rio Grande do Sul State. Satisfactory results at lower costs were achieved. This research attempts to indicate, knowing the undrained shear strength profile, rational soil mechanics criteria for more reliable design of footings in saturated soft clays. In arder to determinate the undrained shear strength profile, a hand electrical cone was developed. This device was tested with good results and presents the advantage of being easily carried to difficult access sites where the towers are installed. A site located in Canoas (Rio Grande do Sul State) was studied. Besides undrained shear strength other parameters were obtained from triaxial compression tests of the CIU type, with pore pressure measurement, and also consolidation tests. Shallow foundations of suspension towers were analyzed using tradtional analytical theories, based in undrained shear strength, and the finite element method. As a result of the research a method is suggested for the design of shallow foundations suspension tower on saturated soft clays.

As fundações empregadas para linhas de transmissão de alta tensão em depósitos de argilas moles saturadas são geralmente estacas. No Rio Grande do Sul, projetos alternativos com fundações superficiais foram empregados em forma experimental para torres de suspensão, as quais apresentaram bom desempenho com menor custo. Esta pesquisa visa apontar critérios racionais da mecânica dos solos que permitam projetar, a partir do conhecimento do perfil de resistência não drenada, fundações superficiais em depósitos de argilas moles saturadas com maior confiabilidade. Para a determinaçao do perfil de resistência não drenada foi desenvolvido um cone manual com leituras elétricas, o qual foi testado apresentando bons resultados. A vantagem do uso deste equipamento reside no fato de que pode ser transportado manualmente a locais de difícil acesso, onde são implantadas as torres de alta tensão. Os demais parâmetros de solos do local de estudo, situado no município de Canoas no Rio Grande do Sul, foram obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial do tipo adensado isotropicamente não drenado (CIU) com medida de poro pressão e de ensaios de adensamento. Foram analisadas as fundações superficiais das torres de suspensão projetadas, empregando teorias analíticas convencionais, baseadas no conhecimento da resistência não drenada, e o método de elementos finitos. A partir deste estudo, é sugerida uma metodologia para projetos de fundações superficiais de torres de suspensão em argilas moles saturadas. / Piles are generally used as foundations of power transmission lines in saturated soft clays. Shallow foundations for suspension towers have been experimentally used as an alternative in Rio Grande do Sul State. Satisfactory results at lower costs were achieved. This research attempts to indicate, knowing the undrained shear strength profile, rational soil mechanics criteria for more reliable design of footings in saturated soft clays. In arder to determinate the undrained shear strength profile, a hand electrical cone was developed. This device was tested with good results and presents the advantage of being easily carried to difficult access sites where the towers are installed. A site located in Canoas (Rio Grande do Sul State) was studied. Besides undrained shear strength other parameters were obtained from triaxial compression tests of the CIU type, with pore pressure measurement, and also consolidation tests. Shallow foundations of suspension towers were analyzed using tradtional analytical theories, based in undrained shear strength, and the finite element method. As a result of the research a method is suggested for the design of shallow foundations suspension tower on saturated soft clays.

As fundações empregadas para linhas de transmissão de alta tensão em depósitos de argilas moles saturadas são geralmente estacas. No Rio Grande do Sul, projetos alternativos com fundações superficiais foram empregados em forma experimental para torres de suspensão, as quais apresentaram bom desempenho com menor custo. Esta pesquisa visa apontar critérios racionais da mecânica dos solos que permitam projetar, a partir do conhecimento do perfil de resistência não drenada, fundações superficiais em depósitos de argilas moles saturadas com maior confiabilidade. Para a determinaçao do perfil de resistência não drenada foi desenvolvido um cone manual com leituras elétricas, o qual foi testado apresentando bons resultados. A vantagem do uso deste equipamento reside no fato de que pode ser transportado manualmente a locais de difícil acesso, onde são implantadas as torres de alta tensão. Os demais parâmetros de solos do local de estudo, situado no município de Canoas no Rio Grande do Sul, foram obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial do tipo adensado isotropicamente não drenado (CIU) com medida de poro pressão e de ensaios de adensamento. Foram analisadas as fundações superficiais das torres de suspensão projetadas, empregando teorias analíticas convencionais, baseadas no conhecimento da resistência não drenada, e o método de elementos finitos. A partir deste estudo, é sugerida uma metodologia para projetos de fundações superficiais de torres de suspensão em argilas moles saturadas. / Piles are generally used as foundations of power transmission lines in saturated soft clays. Shallow foundations for suspension towers have been experimentally used as an alternative in Rio Grande do Sul State. Satisfactory results at lower costs were achieved. This research attempts to indicate, knowing the undrained shear strength profile, rational soil mechanics criteria for more reliable design of footings in saturated soft clays. In arder to determinate the undrained shear strength profile, a hand electrical cone was developed. This device was tested with good results and presents the advantage of being easily carried to difficult access sites where the towers are installed. A site located in Canoas (Rio Grande do Sul State) was studied. Besides undrained shear strength other parameters were obtained from triaxial compression tests of the CIU type, with pore pressure measurement, and also consolidation tests. Shallow foundations of suspension towers were analyzed using tradtional analytical theories, based in undrained shear strength, and the finite element method. As a result of the research a method is suggested for the design of shallow foundations suspension tower on saturated soft clays.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

O comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-06-19T17:55:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2483961 bytes, checksum: a8b05f67bb601c85012ffb81ccbec63c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T17:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2483961 bytes, checksum: a8b05f67bb601c85012ffb81ccbec63c (MD5) Previous issue date: 2000-11-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, foi realizada a análise numérica de uma prova de carga direta, executada em uma sapata rígida, quadrada, de concreto armado, assente em solo residual de gnaisse. A prova de carga foi executada no campo experimental de fundações, do Departamento de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Viçosa. As análises tensão-deformação, via método dos elementos finitos, foram executadas utilizando o software SIGMA/W da GEO- SLOPE International Ltd.. Para a modelagem do comportamento tensão- deformação do solo foram utilizados os modelos constitutivos linear e elástico, não linear e elástico (hiperbólico) e o elasto-plástico (Mohr-Coulomb). Os parâmetros, necessários para a alimentação dos modelos, foram obtidos de ensaios triaxiais do tipo CID, com os corpos de prova saturados. Os corpos de prova foram moldados de amostras indeformadas coletadas próximo ao local da prova de carga. Os resultados dessa análise foram comparados com os resultados experimentais, medidos no ensaio de prova de carga. Devido provavelmente à heterogeneidade do terreno, aliado à condição não saturada do solo no seu estado natural, o desempenho desta análise numérica em prever os recalques medidos experimentalmente não se mostrou adequado. Numa segunda análise, procedeu- se a uma retroanálise com o objetivo de ajustar os parâmetros de entrada, para calibrar os modelos constitutivos, de modo a prever adequadamente os resultados experimentais. Os resultados obtidos nesta segunda análise apresentam uma boa comparação com os resultados experimentais da prova de carga, principalmente para o modelo hiperbólico, cujos resultados numéricos descrevem com fidelidade o comportamento tensão-deformação do conjunto solo-fundação. / In this thesis it was performed a numerical analysis of a load test carried out on a square rigid reinforced concrete footing laying on a residual gneissic soil. The footing load test was carried out at the foundation experimental site of Civil Engineering Department at the Federal University of Viçosa. The stress- strain analysis, using the finite element method, was carried out through the software SIGMA/W from GEO-SLOPE International Ltd.. In order to represent the stress-strain behavior of the soil beneath the foundation, linear-elastic, nonlinear-elastic (hyperbolic) and elastic-plastic (Mohr-Coulomb) constitutive models was used. The input parameters for the constitutive models were determined from CID triaxial tests carried out on saturated specimens. The specimens were molded from undisturbed samples obtained from the site. The results from this analysis were compared to the experimental data obtained from the field load test. The numerical analysis performance was not satisfacttory in the sense that the computed settlement results did not agree with the experimental ones. This deviation can be related to the non homogeneity and unsaturated conditions of the soil located beneath the footing. A second analysis was carried out by means of a back analysis procedure intended to adjust the input parameters of the constitutive models in order to best reproduce the measured settlements. The numerical results from this analysis agreed well with the measured ones, specially for the hyperbolic model in which the predicted settlement agrees very well with the one measured in the load test. / Dissertação importada do Alexandria

Superficial foundations transfer the load to soil by the distributed tensions on the base of the foundation element and, projects are normally conditioned to crack and displacement criteria. In the ordinary engineering practice, especially in the Santa Maria region, due to the absence of constitutive models and experimental data, empirical and semi-empirical models are used. In this work, we have studied the behavior of slab-on-grade concrete foundations settle on sedimentary soil at UFSM Geotechnical Engineering Experimental Field (CEEG/UFSM). The study consisted of the execution of four proofs of low loading static load on 0,60m x 0,60m slab-on-grade foundations. The resulting load-repression curves were interpreted according to prescriptions on the Brazilian norm to the obtainment of soil crack load, an the results were compared to those from other methods: theoretical, empirical, semi-empirical and correlation formulations of penetration sounding (SPT). This work was complemented by the identification of the cracking to which the soil was submitted in the research field and some concepts and methods of repression estimation and, admissible tensions. The geological and geotechnical characterization of the study place was obtained by field and laboratorial analyses performed by Emmer (2004) while the implementation of the CEEG/UFSM. The results demonstrated that the soil underwent located cracking and that theoretical and correlation methods used to estimate the cracking load value presented numbers close to those got in the field test. / As fundações superficiais transmitem as cargas ao terreno através das tensões distribuídas sob a base do elemento de fundação, sendo os projetos normalmente condicionados a critérios de ruptura e deslocamentos. Na prática usual de engenharia, sobretudo na região de Santa Maria, por falta de modelos constitutivos e dados experimentais são utilizados modelos empíricos e semiemp íricos. Neste trabalho, estudou-se o comportamento de sapatas de concreto armado assentes sobre solo sedimentar no Campo Experimental de Engenharia Geotécnica da UFSM (CEEG/UFSM). O estudo compreendeu a execução de quatro provas de carga estática de carregamento lento sobre sapata de concreto armado de 0,60m x 0,60m. As curvas carga-recalque resultantes foram interpretadas conforme prescrições da norma brasileira para obtenção da carga de ruptura do solo e os resultados comparados com outros oriundos de métodos teóricos, empíricos, semi-empíricos e formulações de correlação com sondagens à penetração (SPT). Complementaram este trabalho a identificação da ruptura a que o solo foi submetido no local da pesquisa e alguns conceitos e métodos de estimativa de recalques e tensões admissíveis. A caracterização geológica e geotécnica do local de estudo foi obtida de ensaios de campo e laboratório realizados por Emmer (2004) no trabalho de implantação do CEEG/UFSM. Os resultados mostraram que o solo sofreu ruptura localizada e que os métodos teóricos e de correlação utilizados para estimar a carga de ruptura apresentaram resultados muito próximos ao obtidos em campo.

O comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais.