A prova de carga estática lenta é tradicional na engenharia de fundações, no mundo todo. Mas sua realização pode envolver um tempo excessivo e, por isso, tem havido tentativas para reduzir sua duração. O ensaio rápido, ao contrário, é realizado em apenas algumas horas, mas, sem dúvida alguma, os recalques obtidos nesse ensaio são bem inferiores aos do ensaio lento. Uma alternativa promissora pode ser o ensaio pelo método do equilíbrio, que parece reunir as vantagens daquelas duas modalidades. Nesse método, utiliza-se a carga mantida apenas no início do estágio e, depois, deixa-se a carga diminuir livremente até atingir uma condição de equilíbrio, com recalque e carga estabilizados, em cada estágio. Neste trabalho, são apresentadas comparações entre as três modalidades, em ensaios de placa, em modelo, em solo arenoso colapsível, em duas condições: inundado e não-inundado. / The slow mantained load is a traditional test in foundations engineering worldwide. Nevertheless, its implementation may take too long, so there have been attempts to reduce its duration. The quick mantained load test, in other hand, takes only a few hours to be accomplished and the obtained settlements are lower than the slow maintained load test. The method of equilibrium is an attractive option. It seems to combine the advantages of these two methods, using maintained load at the beggining of the stage and then allowing to freely decrease the load to reach its equilibrium. This study compares these three methods in two conditions: non-flooded and flooded colapsive sandy-soil model.

A prova de carga estática lenta é tradicional na engenharia de fundações, no mundo todo. Mas sua realização pode envolver um tempo excessivo e, por isso, tem havido tentativas para reduzir sua duração. O ensaio rápido, ao contrário, é realizado em apenas algumas horas, mas, sem dúvida alguma, os recalques obtidos nesse ensaio são bem inferiores aos do ensaio lento. Uma alternativa promissora pode ser o ensaio pelo método do equilíbrio, que parece reunir as vantagens daquelas duas modalidades. Nesse método, utiliza-se a carga mantida apenas no início do estágio e, depois, deixa-se a carga diminuir livremente até atingir uma condição de equilíbrio, com recalque e carga estabilizados, em cada estágio. Neste trabalho, são apresentadas comparações entre as três modalidades, em ensaios de placa, em modelo, em solo arenoso colapsível, em duas condições: inundado e não-inundado. / The slow mantained load is a traditional test in foundations engineering worldwide. Nevertheless, its implementation may take too long, so there have been attempts to reduce its duration. The quick mantained load test, in other hand, takes only a few hours to be accomplished and the obtained settlements are lower than the slow maintained load test. The method of equilibrium is an attractive option. It seems to combine the advantages of these two methods, using maintained load at the beggining of the stage and then allowing to freely decrease the load to reach its equilibrium. This study compares these three methods in two conditions: non-flooded and flooded colapsive sandy-soil model.

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Devido à existência de taludes com geometrias complexas, a abordagem tridimensional (3D) é a única capaz de incorporar todos os aspectos geométricos do problema. Esta dissertação é dividida em dois artigos com o tema de estabilidade de taludes pelo o método de Kulhawy em abordagens 2D e 3D. O objetivo primário dessa dissertação é avaliar os principais fatores que influenciam a estabilidade de taludes. O primeiro artigo propôs geometrias variando de convexo a côncavo em um conjunto de propriedades típicas de solos. Duas trajetórias de geração de tensões in- situ foram utilizadas, i.e., construção e escavação. O método GLE foi calculado para fins de comparação. A superfície de deslizamento é muito dependente do histórico de tensão e da forma da face do talude. A diferença relativa no estado de tensões inicial típico alcançou 15% nas análises 2D e 34% nas análises 3D. A análise de sensibilidade do efeito do Poisson no fator de segurança mostrou-se muito relevante. A relação entre os fatores de segurança 2D e 3D são quase lineares independente do estado de tensões, das propriedades de resistência, formato da face do talude, na ordem de 30 a 40%. O segundo artigo propõe análises em barragens construídas em vales estreitos. Três abordagens de análises foram utilizadas: redução de resistência ao cisalhamento (SSR), métodos de Kulhawy e GLE. Condições típicas de fundações são muito variáveis como topografia e deformabilidade. A análise de sensibilidade do módulo de fundação de Young no fator de segurança foi insignificante em 2D e relevantes em 3D. A relação entre o comprimento do aterro (W) e a altura () é uma variável representativa do grau de estreitamento da barragem e na estabilidade de taludes. A análise de deformações planas tende a altas relações W/H e o oposto mostra elevados efeitos 3D. A inclinação da ombreira mostrou-se relevante no fator de segurança apenas em aterros em vales estreitos. Fundações mais rígidas são mais beneficias para o fator de segurança devido à produção de altos efeitos de arqueamento neste cenário. O método de Kulhawy provou-se ser vantajoso pela a incorporação do comportamento mecânico do solo, o uso de tensões mais realísticas nas análises e avaliação da estabilidade local na superfície de deslizamento. Isso aumenta a quantidade de informações úteis e confiáveis para o profissional de engenharia no projeto de taludes. Todas as análises foram realizadas usando o software SoilVision Systems, Saskatchewan, Canadá. Os módulos utilizados foram o SVLOPE, SVSOLID e o SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). A análise de tensão para a simulação de trajetórias de escavação e construção utilizou do solucionador de Equações Diferenciais Parcias (PDE) o FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014). / Slope stability analyses are predominantly performed using the two-dimensional (2D) conventional limit equilibrium methods. Conventional limit equilibrium methods are targets of many criticisms for using static equilibrium, assumptions of forces in the analysis and the same factor of safety along the slip surface. In order to overcome these shortcomings, the method proposed by Kulhawy (1969) incorporates the stress-strain behavior of the soil with stresses from the Finite Element Method (FEM) with the same structure as limit equilibrium methods. It is also called enhanced method. Due to the existence of slopes with complex geometries, the three-dimensional (3D) approach is only able to incorporate all the geometric aspects of the problem. This thesis is divided into two papers with the subject of slope stability analyses by the Kulhawy’s method in 2D and 3D approaches. The primary objective of this thesis is to evaluate major factors that influence slope stability. The first paper proposed geometries ranging from convex to concave in a set of soil properties. Two stress paths were considered, i.e., construction and excavation. The GLE method was computed for comparison purposes. The slip surface is very dependent on the stress history and the shape of slope face. The relative difference in typical initial stress state reached 15% in 2D analyses and 34% in 3D analyses. Sensitivity analysis of effect of Poisson’s ratio on factor of safety was very relevant. The relationship between 2D and 3D factors of safety are nearly linear independent of stress state on order of 30 to 40%. The second paper propose analyses on embankment dams built in narrow valleys. Three approaches of slope stability were used: shear strength reduction (SSR), Kulhawy’s and GLE methods. The typical conditions of foundation sites are very variable as topography and deformability. Sensitivity analysis of Young’s modulus of foundation on factor of safety was insignificant in 2D and relevant in 3D analyses. The ratio between embankment length (W) and height (H) was very important on slope stability. The plane strain analysis tends to high W/H ratio and the opposite shows high 3D effects. The inclination of abutment showed to be relevant on factor of safety only in embankments in narrow valleys. Stiffer foundations are beneficial to the factor of safety due producing high arching effects in this scenario. The Kulhawy’s method proved to be advantageous by the incorporation of mechanical behavior of soil, more realistic stress and local stability evaluation on slip surface. It increases the amount of useful and reliable information to the engineering professional in design of slopes. All analyses were performed using SoilVision Systems suite software, Saskatchewan, Canada. The modules used were SVSLOPE, SVSOLID and SVFLUX (SoilVision Systems Ltd., 2018). The stress analysis for the simulation of excavation and construction trajectories used partial differential equation (PDE) solver, FlexPDE 6 (PDE Solutions Inc., 2014).