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.

Nesta tese foram avaliados o comportamento de tubulões a céu aberto, instrumentados, em solo não-saturado e colapsível. Para o desenvolvimento destes estudos foram executados seis tubulões instrumentados, com o objetivo de se obter a capacidade de carga e recalques, avaliar as curvas de transferência de carga, bem como a separação das parcelas de resistência da base e atrito lateral. Provas de carga na umidade natural e com inundação do solo através de cava de superfície foram realizadas para a quantificação da influência da variação da umidade na capacidade de carga e na colapsibilidade do solo. Os carregamentos aplicados nos tubulões foram do tipo lento (SML). Ensaios de campo e laboratório foram realizados para a obtenção dos parâmetros de resistência do solo e acompanhamento da variação do teor de umidade in situ com vistas ao estudo da capacidade de carga com a utilização dos conceitos dos solos não-saturados. Simulações numéricas foram realizadas com a utilização do modelo proposto por MACHADO (1998) para prever o comportamento dos tubulões executados em solo não-saturado no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. / The performance of instrumented pier in unsaturated and collapsible soil was evaluated. In order to study it, six instrumented caissons were performed to obtain the bearing capacity, settlements, the load transfer curves, and the separation of the base resistance and skin friction. Static load test were carried out with natural and saturated soil conditions to quantify the influence of moisture on the behaviour of pier. Field and laboratory tests were performed to obtain the soil resistance parameters and moisture content variation \"in situ\" in order to study the bearing capacity using unsaturated soil concepts. Numerical simulations were carried out through the model proposed by MACHADO (1998) to predict the behaviour of pier built unsaturated soil at the experimental field of foundations of USP/São Carlos.

Este trabalho parte de um acervo pré-existente de provas de carga em placa (segundo os procedimentos ABNT-NBR-6489 e ASTM-D-1196) em solos da Formação Guabirotuba, importante unidade geológica da região metropolitana de Curitiba. O objetivo do trabalho é favorecer o entendimento destes solos no que diz respeito à sua competência como subleito para pavimentos industriais rígidos. É realizada uma revisão sobre modelos de fundação de pavimento, aspectos geológicos e geotécnicos da Formação Guabirotuba, e métodos de determinação do coeficiente de recalque. A análise baseia-se no coeficiente de recalque \"k\" obtido em trinta e duas provas de carga em placa e utiliza uma classificação prática dos solos, quanto ao seu nível de intemperismo: argilas cinzas \"inalteradas\", argilas vermelhas \"laterizadas\" e argilas variegadas \"intemperizadas\", as quais mostram valores decrescentes de coeficiente de recalque, nessa ordem. Notou-se que algumas correlações existentes na literatura permitiram obter razoáveis previsões do coeficiente de recalque, como aquelas baseadas em valores de SPT e de CBR. Os valores de coeficiente de recalque medidos para estes solos mostram-se superiores àqueles sugeridos por tabelas práticas. Devido à variabilidade de resultados encontrada e à influência do subleito no desempenho final do sistema de fundação, fica evidenciada a importância da realização de provas de carga em placa para obtenção dos parâmetros de dimensionamento de pavimentos industriais rígidos. / The present work employs a data base of plate load tests (performed according the ABNT-NBR-6489 and ASTM-D-1196 procedures) in soils of the Guabirotuba Formation, important geological unit of Curitiba metropolitan region. The purpose of the work is the improving of the knowledge of these soils related to their behavior as subgrade for rigid industrial pavements. It is provided a revision about pavements foundation models, geological and geotechnical aspects of the Guabirotuba Formation and methods of the determination of the modulus of subgrade reaction. The analysis is based on the modulus of subgrade reaction \"k\" from 32 plate loading tests and uses a practical classification of the soils, according to their weathering level: intact gray clays, lateritic red clays and weathered variagate clays that showed a derease of the modulus in this order. Some correlations were found to predict fair values of \"k\", such as those based on SPT and on DCP. It was also noticed that the values of the modulus of subgrade reaction obtained are higher than the usual recommendations of the literature. The variability and the influence of the subgrade in the final performance of the pavaments make evident the importance of the plate load tests for obtaining reliable design parameters.

Orientador: Claudio Vidrih Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donadon_EmanuelleFazendeiro_M.pdf: 6376843 bytes, checksum: a721bbfe8b90f930873fde3fdf8d5cfe (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: São muito comuns os casos de obras que tem problemas de fundações devidos ao colapso do solo e, em sua grande maioria, essas obras têm como correção o reforço de fundações com estacas "Mega" de concreto que, apesar da grande utilização, ainda existem poucos estudos sobre este tipo de estaca. Com o objetivo adicionar parâmetros ao meio técnico sobre este tipo de fundação e sobre a influência do colapso do solo em sua capacidade de carga, foi feito provas de carga em estacas "Mega" de concreto com comprimentos de 6 e 8 metros, em solo com umidade natural e pré-inundado. Com os resultados obtidos foi possível verificar que a perda na capacidade de carga neste tipo de estaca é significativa e deve ser considerada quando utilizada em solos colapsíveis. / Abstract: There are very common cases of works that have problems due to the collapse of foundations and soil, and in the most of the works, the solution applied is the underpinning with Mega piles of concrete that, despite the wide use, there are few studies on this type of foundation. With the aim of add parameters to the technical means about this type of foundation and the influence of the collapse of the soil in its load capacity, load tests were performed on concrete Mega piles with lengths of 6 and 8 meters, in soil with natural moisture and pre-flooded. With the results it was possible to verify that the decrease in the load capacity in this type of foundations is significant and should be considered when used in collapsible soils. / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Paulo Jose Rocha de Albuquerque / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-27T16:49:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_JeanRodrigo_D.pdf: 14218038 bytes, checksum: cdf7e3c252a38593da86399a1b22a73a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesta pesquisa, analisou-se o comportamento de quatro radiers estaqueados, executados a partir de conjuntos de blocos compostos por estacas mecanicamente escavadas a trado, com 5 m de comprimento e 0,25 m de diâmetro (D), executados em solo de diabásio da região de Campinas/SP. Para tanto, foram executados blocos de fundação tipo radier estaqueado, compostos de uma, duas, três e quatro estacas, espaçadas de 5D. Esses blocos de fundação foram ensaiados a partir de provas de carga do tipo estática e lenta (SML), seguindo as prescrições da NBR12131/2006. As estacas foram instrumentadas em profundidade com strain-gages posicionados no topo e na ponta, com a finalidade de avaliar o mecanismo de distribuição de carga em profundidade, assim como avaliar as parcelas de contribuição de cada elemento (estaca e radier) na capacidade do radier estaqueado. Para melhor entender o comportamento desse tipo de fundação utilizou-se de análises tridimensionais (3D) por elementos finitos, por meio do software LCPC-Cesar. O modelo constitutivo utilizado foi de Mohr-Coulomb, que leva em consideração o comportamento elastoplástico do solo. Os resultados experimentais apontaram uma contribuição média devido ao contato radier-solo de 21% e 79% devido às estacas (lateral + ponta), em relação à capacidade total delas. Os resultados numéricos, justificados pela dificuldade em representar o efeito de escorregamento do contato entre o elemento de fundação e o solo, demonstraram maior participação pelo contato (36%) e menor parcela devido às estacas (64%). As análises numéricas de grupos de estacas, comparadas aos radiers estaqueados, demonstraram que a maior participação da resistência de ponta é gerada em função da existência do efeito de contato / Abstract: This research analyzed the behavior of four piled rafts executed from sets of blocks composed by mechanically augered piles. The piles, with 5m long, 0.25m diameter (D) were executed in diabase soil from the region of Campinas/SP. With this purpose, foundation blocks comprising one, two, three and four piles with spacing of 5D were executed in contact with the soil. These foundation blocks underwent slow maintained load tests (SML) per prescriptions of NBR12131/2006. The piles were instrumented at depth with strain-gages placed at the top and at the tip in order to assess the mechanism of load distribution in depth, and also to asses the percentage of contribution of each element (pile and radier) on the capacity of the piled rafts. To get a better understanding of this type of foundation, three-dimensional (3D) finite element analyses were made by means of the LCPC-Cesar software program. The constitutive model used was the Mohr-Coulomb, which takes the elastoplastic behavior of the soil in consideration. The experimental results indicated a mean contribution via contact of 21% and 79% due to the piles (lateral + tip) in comparison to their total capacity. The numerical results, justified by the difficulty to represent the effect of 'breaking' the contact between the foundation element and the soil, demonstrated greater participation of the contact (36%) and a smaller percentage due to the piles (64%). In comparison with the foundation blocks with contact, the numerical analyses from which the contact was eliminated demonstrated that the greater participation of tip resistance is generated as a function of the existence of the contact effect / Doutorado / Estruturas e Geotécnica / Doutor em Engenharia Civil

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.

[pt] O presente estudo teve como principal objetivo demonstrar que fibras derivadas da reciclagem de garrafas PET (Polietileno Tereftalato), confeccionadas com 100 porcento do resíduo, pela indústria têxtil, podem ser uma boa alternativa se utilizadas como reforço de solos, quando submetidos a diferentes níveis de cargas. Buscando uma melhor aplicabilidade para este material, foram executados ensaios de compressão triaxial drenados em laboratório, bem como ensaios de prova de carga em placa e também com simulação de um talude em modelo físico reduzido, para a determinação do comportamento mecânico de uma areia e do compósito areia-fibras PET. Para os ensaios triaxiais drenados, foram utilizadas fibras PET com dois títulos (correspondente ao diâmetro das fibras) e comprimentos distintos (1,4 dtex com 38 mm e 3,3 dtex com 56 mm), inseridas aleatoriamente na massa de solo, onde foi utilizado o teor de 0,5 porcento de fibras, em relação ao peso seco do solo, teor de umidade de 10 porcento e densidade relativa de 50 porcento. Os resultados mostraram que o comportamento da areia pura é influenciado pela adição de fibras PET, melhorando os parâmetros de resistência, como o intercepto coesivo e o ângulo de atrito, definidos pelo critério de Mohr-Coulomb. O compósito reforçado com as fibras PET de menor título e menor comprimento apresentou um maior ganho na resistência ao cisalhamento, mas ambos os compósitos, em comparação ao solo não reforçado, apresentaram uma maior resistência. Para os ensaios de prova de carga em placa e para a simulação do talude, ambos realizados em modelo físico reduzido, foram utilizadas as fibras de menor título e menor comprimento como elemento de reforço. Observa-se que a inserção das fibras PET melhora o comportamento carga-recalque da areia pura, onde o compósito reforçado apresenta uma maior capacidade de suporte e a redução dos recalques, bem como uma mudança na propagação e formação das fissuras ao redor da placa. Na simulação do talude, a inserção das fibras PET promove uma alteração completa no mecanismo de ruptura ocorrido no compósito, quando comparado à ruptura da areia pura. Ressalta-se o emprego positivo das fibras PET para aplicação como reforço de solos em obras geotécnicas (como por exemplo, em camadas de aterros sanitários, aterros sobre solos moles, reforço de taludes, base de fundações superficiais e controle de erosão), além de eliminar problemas atuais de disposição de resíduos, dando um fim mais nobre a este material, com benefícios ambientais, sociais e econômicos. / [en] The main objective of this study was to demonstrate that fibers derived from the recycling of PET (Polyethylene Terephthalate) bottle, 100 percent made from the residue by the textile industry, can be a good alternative if used as reinforcement of soil, when submitted to different load levels. Looking for a better applicability for this material, were executed drained triaxial compression tests in laboratory, as well as plate load tests, also with slope simulation in a reduced physic model, to evaluate the mechanical behavior of a sand and a composite sand-PET fibers. For the drained triaxial tests, were used PET fibers with two different titles (corresponding to the fiber diameters) and lenghts (1,4 dtex com 38 mm e 3,3 dtex com 56 mm), distributed randomly in the soil mass, where was used a fiber contente of 0,5 percent by relation to the soil s dry weight, moisture content of 10 percent and relative density of 50 percent. The results showed that the pure sand behavior was influenced by the addition of PET fibers, improving the strenght parameters as the cohesion intercept and the friction angle, defined by the Mohr-Coulomb criteria. The composite reinforced with PET fibers with minor title and lenght presented a better improvement in the shear strenght, but both composites, compared to the non reinforced soil, showed greater resistence. For the plate load tests and for the slope simulation, both performed in a reduced physic model, it was used the fiber with minor title and lenght as reinforcement element. The addiction of PET fibers improve the load-settlement behavior of the sand, where the reinforced composite shows a greater bearing capacity, a reduction of the settlements and a change in the propagation and formation of fissures around the plate. In the slope simulation, the addiction of PET fibers promove a complete alteration in the rupture mechanism that occurred in the composite, when compared to the rupture of the pure sand. It is highlighted the positive use of PET fibers for application as soil reinforcement in geotechnical works (as an example, in landfill layers, embankment on soft soil, slope reinforcement, base of shallow foundations and erosion control), eliminating current problems of waste disposal, giving a noble end to this material, with environmental, social and economical benefits.

O ensaio SPT (Standard Penetration Test), é o ensaio de campo geotécnico mais usado no Brasil e grande parte do mundo. A ampla utilização deste ensaio no âmbito da engenharia geotécnica deve-se à sua simplicidade, baixo custo, grande experiência prática e facilidade de aplicação dos seus resultados. Os principais objetivos do ensaio são a determinação do índice de resistência do solo (NSPT) e amostragem. Apesar de ser muito utilizado na estimativa da capacidade de carga de fundações, o ensaio SPT tem sido questionado pelo fato de que o índice NSPT é utilizado em correlações empíricas baseadas em observações práticas, sem nenhum fundamento científico. Além do mais, seus resultados apresentam significativas dispersões. Para analisar racionalmente os resultados do ensaio e de possibilitar a comparação dos diferentes resultados de distintas equipes, é necessário conhecer as quantidades de energia envolvidas na penetração do amostrador no solo. Tais análises requerem o conhecimento da eficiência do equipamento (η) e a força de reação dinâmica do solo à cravação do amostrador (RD). Neste cenário, o presente trabalho aborda a interpretação racional dos resultados de ensaios SPT a partir de simulações numéricas realizadas com o software Abaqus/Explicit®. Esse programa fornece os deslocamentos do amostrador (Δρ), força de reação dinâmica do solo (RD), e as forças de reação nas paredes laterais externa e interna do amostrador (R1 e R2). Baseando-se nos resultados dos modelos numéricos, foi possível calcular a eficiência do equipamento, a partir da força de reação dinâmica do solo, as resistências unitárias de atrito atuantes nas paredes e a resistência unitária na ponta do amostrador. Também foi possível determinar a relação entre as resistências unitárias de atrito desenvolvidas no interior e exterior do amostrador (fator de atrito a). Os resultados obtidos foram comparados com resultados de trabalhos experimentais e valores teóricos determinados com base no Princípio de Hamilton da conservação da energia. Também foi possível simular uma prova de carga dinâmica com energia crescente no amostrador, variando a altura de queda do martelo. Isso confirmou que a resistência mobilizada do solo para certa energia aplicada pode estar bem abaixo da ruptura e apenas representar um ponto na curva de resistência mobilizada versus deslocamento. / The Standard Penetration Test (SPT) is one of the most used geotechnical tests in the world. The wide use of this test in the context of geotechnical engineering is due to its simplicity, low cost, large practical experience and its ease of application of results. The main objectives of the test are the determination of soil resistance index (NSPT) and sampling. Despite being widely used in estimating the bearing capacity of foundations, the SPT test has been questioned by the fact that the NSPT index is used in empirical correlations based on practical observations, with no scientific basis. Furthermore, its results show significant dispersions. To analyze rationally the test results and to make possible to compare different results obtained from different equipment, it is necessary to know the amounts of energy existing during the penetration of the sampler into soil. Such analyses require information about the equipment efficiency (η) and the dynamic soil reaction force during the sampler penetration (RD). In this scenario, this work addresses the rational interpretation of SPT test results from numerical simulations performed with the Abaqus/Explicit software. This program provides the sampler displacements (Δρ), the dynamic soil reaction force (RD) and the external and internal reaction forces acting on the sampler walls (R1 e R2). Based on the results of the numerical models, it was possible to calculate the efficiency of the equipment, from the dynamic soil reaction force, the unit friction resistance acting on the sampler walls and the unit resistance at the sampler tip. In addition, it was possible to estimate the relationship between the unit friction resistance acting on the internal and external walls of the sampler (friction factor a). The numerical results were compared with experimental results and theoretical values, obtained using the Hamilton\'s principle of conservation of energy. Furthermore, it was possible to simulate a dynamic load test with increasing energy applied to the sampler, by varying the height of fall of the hammer. It was obtained the confirmation that resistance mobilized for a certain level of energy applied to the sampler may be below the failure load and represent only a point on the graph curve mobilized resistance versus displacement.

A utilização de métodos de análise apoiados na Teoria da Equação da Onda, a partir da instrumentação de medidas dinâmicas, como controle do comportamento de estacas, tem evoluído continuamente nos últimos anos. Após importantes considerações sobre a prova de carga dinâmica de energia crescente e o mecanismo de transferência de carga, procedem-se análises CAPWAP em um caso real de obra com o objetivo de analisar o comportamento do sistema estaca-solo perante a aplicação de níveis crescentes de energia. São apresentados nesta dissertação, os resultados do comportamento de vários sistemas isolados estaca-solo em maciço de argila mole, submetidos à prova de carga dinâmica de energia crescente. São feitas análises de: transferência de carga, atrito lateral local, quake da ponta, tensões dinâmicas e correlação entre prova de carga estática e dinâmica. / The use of analysis methods to control pile behavior employing the Stress-Wave Theory from results of dynamic pile driving measurements has evolved in recent years. After important considerations about the increasing energy dynamic loading test and the load transfer mechanism, CAPWAP analyses are proceed in a pilework with objective of analyzing the behavior of the pile-soil system before the application of growing levels of energy. Therefore, they are presented in this dissertation, the results of the behavior of several isolated pile-soil systems in soft clay formation, submitted to the dynamic loading test of growing energy. Among the analyses, load transfer diagrams, local friction, quake, dynamic tensions, and the correlation between static and dynamic loading test are presented.

Esta Tese aborda, de modo original e pioneiro, importantes aspectos da Engenharia de Fundações do Sul de Minas: a) sistematização de conhecimentos sobre a Geologia regional; b) identificação e caracterização da prática de fundações; c) definição (com a formação de um banco de dados) dos perfis mais representativos do subsolo de suas principais cidades; d) estudo dos parâmetros físicos, químicos e geomecânicos de um solo típico; e) implantação de campo experimental de fundações da Universidade Federal de Lavras, com a realização de provas de carga. Grande ênfase foi dada aos itens (a), (c) e (e). Priorizou-se o estudo das fundações de baixa capacidade de carga, no estudo do comportamento carga-recalque de ensaios de placa, de provas de carga a compressão em estacas-broca isoladas e de tubulões curtos instrumentados. Destacam-se as análises sobre os efeitos de forma, profundidade, melhoramento do terreno de fundação e de inundação nas fundações rasas e da variação L/d na resistência lateral unitária das estacas, sendo valorizadas as fórmulas empíricas com base no SPT. São apresentadas fórmulas de previsão de carga, em função do SPT, para sapatas, estacas de pequeno diâmetro e tubulões curtos e um estudo de custos, onde se mostra que a opção indiscriminada por tubulões é inadequada para certas faixas de carga de trabalho. Adicionalmente, são feitas recomendações para intensificar o uso de sondagens tendo em vista a grande variabilidade das propriedades dos solos regionais e para aumentar os fatores de segurança nestas fórmulas onde houver possibilidade de ocorrência de colapso no solo. / This work presents, at time, important aspects of Foundation Engineering at Southern Region of Minas Gerais State: a) systematization of the knowledge about regional geology; b) identification and characterization of practice in foundations; c) definition (though establishment of a data base) of most representative sub-soil profiles at main cities at the region; d) study of physical, chemical and geomechanical parameters of a typical soil; e) implementation of a experimental field for foundation studies at Federal University of Lavras, by execution of load tests. A large emphasis was given to items a, c and e. The study of foundations of low load capacity was prioritized when testing plates, isolated piles under compression and short drilled piers with sensors. Analysis such as form effects, depth, soil improvement and flooding on shallow foundations and variation of L/d on the lateral unity resistance by emphasizing the empiral equations based on SPT were all pointed out. Mathematical equations are presented for load estimation as function of SPT for small diameter piles and short drilled piers as well as a cost study where it can bem shown that the undistinguished alternative for piers is inadequate for some load values. In addition, due to soil spatial variability and safety factor increment on soils subject for colapse, recommendations on intensive use of SPT test are given.