Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-16T18:30:57Z No. of bitstreams: 1 2016_EdgarRodriguezRincon.pdf: 13579167 bytes, checksum: fc48e1cd75e0f48c4cbf6ae89a81c9a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-19T15:20:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_EdgarRodriguezRincon.pdf: 13579167 bytes, checksum: fc48e1cd75e0f48c4cbf6ae89a81c9a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T15:20:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_EdgarRodriguezRincon.pdf: 13579167 bytes, checksum: fc48e1cd75e0f48c4cbf6ae89a81c9a8 (MD5) / Os sistemas de fundação denominados radier estaqueado (RE), estão sendo cada dia mais utilizados para edificações de altura média (até sete níveis), construídos em solos moles submetidos a processos de subsidência pela mudança nas condições internas de tensões. Estas mudanças acontecem especialmente pela variação da poropressão como consequência da extração de água e da perda da recarga dos aquíferos. A pesquisa apresentada tem por objetivo avaliar o comportamento destes sistemas RE, quando assentes em argilas moles, em processo de adensamento devido ao peso da estrutura e ao abatimento da poropressão gerado pelo bombeamento de água das camadas permeáveis profundas. Pretende-se que a pesquisa seja o ponto de partida para um melhor entendimento do comportamento, e que no futuro permita a proposição de uma metodologia simplificada de análise, que leve em conta os fenômenos de atrito negativo. O trabalho experimental foi realizado com o uso de modelos em escala reduzida na centrifuga geotécnica. Foram utilizados dois equipamentos que permitiram trabalhar em diferentes escalas para obter as respostas de recalques, poropressão ao interior do solo, e distribuição da carga no sistema, em condições controladas de presença de água. Como resultado da pesquisa foi determinada a influência do número e espaçamento das estacas na resposta do radier, demonstrando-se que, normalmente, grupos de estacas com maior espaçamento controlam melhor os recalques. No entanto, os recalques são maiores quando o solo é submetido a um processo de abatimento das poropressões, se comparado com recalques medidos em condições de poropressão constante (ou somente afetados pelo carregamento). Observou-se que existe um número de estacas além do qual os controles no recalque se apresentam insignificantes. Foi possível observar também, que pelo processo de abatimento das poropressões, o radier perde parcialmente o contato com o solo e transmite uma carga maior às estacas que formam parte do sistema RE. Assim, se as estacas foram projetadas para trabalhar muito próximas da carga ultima, estas poderiam atingir a carga de ruptura e acontecer a falha geral do sistema. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Piled Raft Foundations systems (PRF), are commonly used for medium height buildings (up to seven levels), built on soft soils subjected to subsidence processes by changing the internal conditions of stress. These variations are especially related to the change in pore water pressure as a result of water extraction and loss of groundwater recharge. This research aims to evaluate the behavior of PRF systems, built on soft clay in consolidation process due to the structural loads and the reduction of the pore water pressure generated by pumping water from deep permeable layers. It is intended that the research is the starting point for a better understanding of the system PRF behavior and that in the future, allow the proposal of a simplified method of analysis that takes into account the negative friction phenomena. The experimental work was performed using reduced scale models in geotechnical centrifuge. Two devices operating at different scales for the evaluation of settlement, pore water pressure within the soil and the load distribution in the system, under water controlled conditions. As a result of this research, was determined the influence of the number and spacing of the piles in PRF response, demonstrating that typically, piles groups with greater spacing have a more effective settlement control. Moreover, settlements are larger when the soil is exposed to a reduction process of pore water pressure, if compared with settlement measured under conditions of constant pore water pressure (or only affected by the load). It was observed that there are a number of piles beyond which settlement controls are negligible. Further, due to the reduction process of pore water pressure, the raft partially loses contact with the soil and therefore transfers a higher load to the piles into the PRF system. Thus, if the piles are designed to work very close to the ultimate load, the risk of a total system failure is greater.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-03T11:24:44Z No. of bitstreams: 1 EduardoDeCastroBittencourt_DISSERT.pdf: 5316061 bytes, checksum: be3a5cddd8a4237ce02148bbeb4f2961 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-09T13:57:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EduardoDeCastroBittencourt_DISSERT.pdf: 5316061 bytes, checksum: be3a5cddd8a4237ce02148bbeb4f2961 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoDeCastroBittencourt_DISSERT.pdf: 5316061 bytes, checksum: be3a5cddd8a4237ce02148bbeb4f2961 (MD5) Previous issue date: 2018-04-06 / Observa-se nas últimas décadas, a busca da otimização de fundações estaqueadas a partir da consideração do benefício que o contato do bloco ou radier com o solo pode conferir para aumento de capacidade de carga e aumento de rigidez. Contribuição que não é inserida no dimensionamento do sistema de fundação pela metodologia tradicional de grupo de estacas. Assim, nesta dissertação foi realizada uma análise do comportamento de uma fundação que foi concebida pela metodologia de grupo de estacas, à luz da técnica de radier estaqueado, através de modelagens numéricas. A obra em estudo é do Instituto do Cérebro, localizada no Campus Central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), cidade de Natal-RN. Pesquisas teóricas e experimentais, destacando trabalhos pioneiros e mais recentes a respeito da temática deste trabalho, foram utilizados como subsídios para apresentar o estado da arte de fundações em radier estaqueado. A fundação analisada é constituída por estacas escavadas do tipo hélice contínua, com comprimentos de 15, 17 e 20 m e diâmetros de 250, 400 e 500 mm. Para análise do comportamento desta fundação, foi utilizado o programa numérico PLAXIS 3D Foundation, baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Para averiguar se o programa foi manuseado de maneira correta, foi realizada a verificação do software por meio de análises comparativas de casos previamente estudados por outros pesquisadores. Os dados de entrada do programa e retroanálise dos parâmetros geotécnicos do solo foram subsidiados por ensaios de simples reconhecimento (SPT), realizados em campo conforme procedimentos recomendados pela NBR 6484/2001 e provas de carga estática em estaca (PCE), realizadas segundo método de execução apresentado na NBR 12131/2006. O subsolo local, modelado assumindo o seu comportamento elástico perfeitamente plástico, é formado por camadas de areia fina e média, pouco siltosa, compacta, até atingir o impenetrável. Observou-se nos resultados obtidos que a interação do bloco de fundação incrementou a capacidade de carga e a rigidez do sistema. O bloco de fundação apresentou até 21% de contribuição no recebimento dos esforços aplicados na fundação. Além disso, observou-se que a capacidade de carga do sistema de fundação em radier estaqueado não se configura apenas na soma algébrica das resistências isoladas do bloco e estaca(s). Diante destes resultados, pode-se concluir que a metodologia de fundação em radier estaqueado se configura como uma técnica positiva para a cidade de Natal para obras de médio porte. / It is observed in the last decades, the search of the optimization of pile foundations from the analysis of the benefit that the contact of the pile cap or raft with the ground can confer to increase the load capacity and stiffness. Contribution that is not inserted in the design of the foundation system by the traditional methodology of pile group. Thus, in the present dissertation an analysis of the behavior of a foundation conceived by the pile group methodology was carried out, in light of the piled raft, through numerical modeling. The study work is from Instituto Cérebro, located in the Central Campus of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN), Natal-RN. Theoretical and experimental studies, highlighting pioneering and more recent searchs on the theme of this work, were used as subsidies to present the state of the art of foundations in piled raft. The study foundation consists of bored piles of the continuous flight auger, composed of lengths of 15, 17 and 20 m and diameters of 250, 400 and 500 mm. For the analysis of the behavior of this foundation, the numerical program PLAXIS 3D Foundation, based on the Finite Element Method (FEM). To verify if the program was handled correctly, the verification of the software was done through comparative analysis of cases previously studied by other researchers. The program input data and back-analysis of soil geotechnical parameters were subsidized by Standard Penetration Test (SPT), carried out in the field according to the procedures recommended by NBR 6484/2001 and static load tests (PCE), carried out according in NBR 12131/2006. The local subsoil, which was modeled assuming its elastic behavior perfectly plastic, is formed by layers of fine and medium sand, little compact silt, until reaching the impenetrable. The water level was not detected in any of the 13 boring performed. It was observed in the results obtained that the interaction of the pile cap with the soil increased the load capacity and stiffness of the system. The pile cap presented up to 21% contribution in receiving the efforts applied in the foundation. In addition, it has been observed that the load capacity of the piled raft foundation system is not confined to the algebraic sum of the isolated resistances of the pile cap and pile(s). Considering these results, it can be concluded that the methodology of foundation in piled raft is configured as a positive foundation technique for the city of Natal for medium-sized buildings.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Mestrado Ruiter da S Souza 2010.pdf: 3795319 bytes, checksum: ce03329bc9c991e1ebf4ddcb63aeada9 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / Researches done in the last decades concerning the settlement of pile foundations, mainly when it s considered as piled raft, had greatly evolved due the progress on computational tools used in the analysis. However, the tridimensional analysis of a pile foundation, taking into account the interaction between your components (soil, piles and raft), is still a very complex problem. To achieve a satisfactory evaluation of the interaction between the foundation's elements, numerical tools like Boundary Elements Method (B.E.M.), Finite Elements Method (F.E.M.) and hybrid methods, that combines two or more methods, are available, each one with its own advantages and drawbacks. The F.E.M. is considered in the technical sphere as the most complete method for piled raft evaluation, but your high processing time requirements, required in the analyses, prevents your usual employment. For this reason, a necessity to compare this methodology with others, as the one used in simplified programs, that decreases the processing time, arises. To evaluate the results proximity achieved by different methods, this work presents the simulation of some pile blocks, calculated as piled rafts, employing two programs (GARP and DIANA) to foresee your behavior. GARP is a hybrid program which analyzes the raft by using F.E.M. and the pilessoil set by B.E.M. and, like the other programs of same kind published in the literature, it doesn't take the influence between intermediary piles into account for the analysis. DIANA is a purely finite elements program, based on the displacement method. Thus, the main objective of this work was to evaluate how taking or not the interaction factor between piles into consideration can modify the predictions of settlement and pile loads. For that, it was evaluated how the attribution or omission of these interaction factors into specific regions that comprise some or all the piles, modifies the predictions of the foundation performance and makes them approximate or distant from the F.E.M. results, considering the most exact one. The way that the simplified programs handle the problem, makes the settlement previsions excessive. To contour this and to make the settlement results from the simplified methods become close of the expected ones from F.E.M., the discovered way was the imposition of a limit in the distance used in the calculation of the piles interaction, based on the raft's size and the number of piles in that case. Many examples of pile rafts in homogeneous soils was evaluated and the maximum distance limits of interaction between piles that generated the best results in the settlement prevision are shown. In all examples, the effect of raft stiffness in these results was also taken into account. Also, an analysis case in heterogeneous soil was done, where it was observed that this fact also interferes in the piles interaction process. For pile load predictions, the results were distinct from settlement prediction and was noticed that not limiting the maximum interaction distance between the piles generated the best previsions. / As pesquisas realizadas nas últimas décadas sobre o recalque de fundações estaqueadas, principalmente quando a mesma é considerada como radier estaqueado, tiveram grande evolução devido ao avanço das ferramentas computacionais utilizadas nas análises. Porém, a análise tridimensional de uma fundação estaqueada considerando a interação entre seus componentes (solo, estacas e radier), continua sendo um problema muito complexo. Para uma avaliação satisfatória da interação entre os elementos da fundação, ferramentas numéricas como o Método de Elementos de Contorno (M.E.C.), o Método de Elementos Finitos (M.E.F.) e métodos híbridos, que combinam dois ou mais métodos, estão disponíveis, cada uma com suas vantagens e desvantagens. O M.E.F. é considerado pelo meio técnico como o método mais completo para avaliação de um radier estaqueado, mas seu alto tempo de processamento, tomado em grande parte das análises, impede que seu uso se torne mais corriqueiro. Com isso, surge a necessidade de se comparar essa metodologia com outras, como a usada em programas simplificados, que diminuem o tempo de processamento. Para a avaliação da proximidade dos resultados determinados por diferentes métodos, esta dissertação apresenta a simulação de alguns blocos de estacas, calculados como radiers estaqueados, utilizando dois programas para prever seus comportamentos, o GARP e o DIANA. O GARP é um programa híbrido que analisa o radier pelo M.E.F. e o conjunto estacas-solo pelo M.E.C. e, como os demais programas do gênero divulgados na literatura, não considera a influência de estacas intermediárias na análise. O DIANA é um programa de elementos finitos puro, baseado no método dos deslocamentos. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar como a consideração ou não dos fatores de interação entre estacas pode modificar a previsão de recalques e carga nas estacas. Para isso, foi avaliado como a atribuição ou a omissão dos fatores de interação dentro de regiões específicas, que englobam algumas ou todas as estacas, modificam a previsão do desempenho da fundação e fazem com que se aproximem ou se distanciem dos resultados do M.E.F., considerado o mais exato. A forma como os programas simplificados tratam o problema faz com que suas previsões de recalques sejam excessivas. Para contornar este fato e fazer com que os resultados de recalques dos métodos simplificados sejam mais próximos dos previstos pelo M.E.F., a forma encontrada foi a imposição de um limite na distância usada no cálculo da interação entre as estacas, dependendo do tamanho do radier e número de estacas do caso. Vários exemplos de radiers estaqueados em solos homogêneos foram estudados e são apresentados os limites máximos da distância de interação entre estacas que originaram melhores resultados na previsão do recalque. Em todos os exemplos avaliou-se o efeito da rigidez do radier nestes resultados. Também foi analisado um caso em solo heterogêneo, onde se observou que este fato também interfere no processo de interação entre estacas. Para a previsão de carga nas estacas o resultado foi distinto da previsão de recalques e observou-se que a não limitação da distância máxima de interação entre estacas foi o que resultou em melhores previsões.

Submitted by Israel Vieira Neto (israel.vieiraneto@ufpe.br) on 2015-03-04T17:54:03Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Oscar Bezerra Pezo.pdf: 5982903 bytes, checksum: b9759670a74301d6ab644f498ad40ad1 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T17:54:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Oscar Bezerra Pezo.pdf: 5982903 bytes, checksum: b9759670a74301d6ab644f498ad40ad1 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-07-02 / CAPES / A presente dissertação analisa, em termos do comportamento carga-recalque, um banco de dados organizado por Wilson Cartaxo Soares (2011), de fundações em grupo de estacas e radier estaqueados, executados em solo arenoso de várias camadas da área litorânea de João Pessoa/PB, com 07 provas de carga, estáticas, em estacas do tipo Hollow Auger, construídas em escala real, com 300 mm de diâmetro e 4,5 m de comprimento. Os dados foram retroanalisados com o Método dos Elementos Finitos (MEF 3D), utilizando o programa CESAR-LCPC v4 (Cleo 3D versão 1.07). Na modelagem do comportamento tensão-deformação do solo foi utilizado o modelo constitutivo de Mohr-Coulomb. Os parâmetros geotécnicos iniciais utilizados em cada um desses modelos foram obtidos através de correlações a partir de valores de NSPT obtidos por SOARES (2011). Os resultados dessas simulações numéricas foram comparados com os resultados experimentais, medidos nas provas de carga. Definiu-se os parâmetros geotécnicos do solo a partir da retroanálise por meio da modelagem numérica para serem empregados em futuras simulações no maciço. Análises paramétricas são executadas com o intuito de obter um maior conhecimento do comportamento da fundação em radier estaqueado, usando o modelo elásticoplástico de Mohr-Coulomb. Isso ocorre mediante algumas alterações de sua configuração que inclui a espessura do radier, número, diâmetro, espaçamento e comprimento das estacas embutido no solo. Carga vertical central está sendo considerada para a análise paramétrica. O recalque máximo, recalque diferencial e distorção angular do radier diminuem, com o aumento da espessura do radier, do número, comprimento e diâmetro das estacas.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Denise Vaz de Campos.pdf: 1915158 bytes, checksum: a102b2411e2e162cde4e66eeca8bc624 (MD5) Previous issue date: 2011-08-22 / The structural sizing pile caps on piles has traditionally been run in simplified manner, disregarding the three-dimensional effect of structural piece. Use the concept of piled cap in calculating enriches scalability providing an understanding of internal efforts on the basis of a distribution of more realistic reactions in the block. The goal of this work was to check the differences in structural sizing pile caps using traditional methods and two numerical methods, one based on finite elements and other hybrid that combines finite elements with elements of the boundary. The main comparison between methods was the internal moment generated in the block after the application of vertical load, for being one of the main parameters of scaling of the armature. In Brazil the scaling manual methods most used are based on the theory of rods or theory of beams. The method of connecting rods, and rods considers inside the block, at the bottom, tensile stress that are combated by frame, and method of the beams is calculated as an internal moment found by reaction of piles and the lever arms to the section you want, and then the block is sized like a beam. The numerical methods presented using the concept of piled raft in scale of blocks. In numerical methods have been used DIANA and GARP programs, which provide internal moments throughout the block of three-dimensional shape and thus were made a comparison with the manual method by the theory of beams. Were simulated blocks with 2, 4, 9, 25, 64 and 81 piles with loads applied in different ways for an assessment of the effect of the size of blocks, of the comparisons performed can be observed that in the manual method and numerical methods total found moments are very close, but with a differentiated distribution along the sections of the blocks, which becomes more apparent as it increases the amount of piles per block. For the manual methods in the center of the block the internal moments are inferior to scaled as piled raft, necessitating an additional frame in this region. / Tradicionalmente, o dimensionamento estrutural de blocos sobre estacas tem sido executado de forma simplificada, desconsiderando o efeito tridimensional da peça estrutural. Utilizar o conceito de radier estaqueado no cálculo enriquece o dimensionamento proporcionando um conhecimento dos esforços internos com base numa distribuição de reações mais realistas no bloco. O objetivo deste trabalho foi de verificar as diferenças no dimensionamento estrutural de blocos sobre estacas utilizando os métodos tradicionais e dois métodos numéricos, um baseado em elementos finitos e outro híbrido que combina elementos finitos com elementos de contorno. A principal comparação entre os métodos foi o momento interno gerado no bloco após a aplicação de carga vertical, por ser um dos principais parâmetros de dimensionamento da armação. No Brasil, os métodos manuais de dimensionamento mais utilizados são baseados na teoria das bielas ou teoria das vigas. O método das bielas e tirantes considera, no interior do bloco, na parte inferior, tensões de tração que são combatidas pela armação, e no método das vigas é calculado um momento interno encontrado pela reação das estacas e os braços de alavanca até a seção desejada e o bloco é dimensionado como uma viga. Os métodos numéricos apresentados utilizam o conceito de radier estaqueado no dimensionamento dos blocos. Nos métodos numéricos foram utilizados os programas DIANA e GARP, que fornecem os momentos internos em todo o bloco de forma tridimensional. E os resultados foram comparados com o método manual pela teoria das vigas. Foram simulados blocos com 2, 4, 9, 25, 64 e 81 estacas com cargas aplicadas de distintas formas para uma avaliação do efeito do tamanho dos blocos. Das comparações executadas observou-se que no método manual e nos métodos numéricos os momentos totais encontrados são muito próximos, porém com uma distribuição diferenciada ao longo das seções dos blocos, que se torna mais evidente à medida que se aumenta a quantidade de estacas por bloco. Para os métodos manuais no centro do bloco os momentos internos são inferiores aos dimensionados como radier estaqueado, necessitando de uma armação complementar nesta região.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2018-04-12T17:32:49Z No. of bitstreams: 2 luana_vilela_andrade_aguiar.pdf: 3071732 bytes, checksum: b431a6eb212ecd4bf6c1f895a3d92d17 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T17:32:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 luana_vilela_andrade_aguiar.pdf: 3071732 bytes, checksum: b431a6eb212ecd4bf6c1f895a3d92d17 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-11-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES# / #2075167498588264571# / #600 / Economically profitable lands with good geotechnical characteristics to receive loads resulting from the increase in the number of constructions that aggregate more people in a smaller area are increasingly difficult components to be found in large cities. Considering this scenery, the work evidences the importance of knowing better the solution of foundation in radier staked, as its repressions occur, in order to rationalize the choice of the designer. The settling of stacked radiers, obtained from the combination of different factors, such as: the thickness and the geometric form of radiers, the number and diameter of cuttings and soil modulus of elasticity were evaluated, conferring to the implantation of the foundation studied in soils sandy, fluffy, medium-sized and compact. For the simulation of the 288 combinations of the above mentioned factors, three-dimensional (3D) analyzes were used by finite elements, through the ELPLA computational program. From the results are obtained estimated values of average and the coefficient of variation according to the parameters assigned to the combination. The effects indicated that the higher the modulus of elasticity of the soil, the lower the values obtained from the settlements; that the thickness of the radier is the geometric factor that exerts greater influence in the variation in the beliefs of the differential pressures; the diameters of the cuttings play an irrelevant influence on the variation of the amount of repression; the inclusion of cuttings may not mean that there will be a decrease in differential or total balances. In this study, for square radiers with L / B = 1 the ideal quantity was 20 stakes and for square radiers with L / B = 2, the ideal quantity was 40 stakes, being therefore fundamental a previous study to determine the optimal amount of stakes for each thickness and radier size. / Terrenos economicamente rentáveis e com boas características geotécnicas, para receber cargas oriundas do aumento do número de construções que agregam uma maior quantidade de pessoas numa menor área, são componentes cada vez mais difíceis de serem encontrados nas grandes cidades. Considerando este cenário, o trabalho evidencia a importância de conhecer melhor a solução de fundação em radier estaqueado, como ocorrem seus recalques, de maneira a racionalizar a escolha do projetista. Analisou-se o recalque de radiers estaqueados, obtidos a partir da combinação de diferentes fatores, tais como: a espessura e a forma geométrica de radiers, quantidade e diâmetro de estacas e módulos de elasticidade do solo, conferindo à implantação da fundação estudada em solos arenosos do tipo fofo, medianamente compacto e compacto. Para simulação das 288 combinações dos fatores supracitados, utilizou-se de análises tridimensionais (3D) por elementos finitos, através do programa computacional ELPLA. Dos resultados são obtidos valores estimados de recalques médios e do coeficiente de variação em função dos parâmetros atribuídos à combinação. Os resultados apontaram quanto maior o módulo de elasticidade do solo, menores são os valores obtidos dos recalques; que a espessura do radier é o fator geométrico que exerce maior influência na variação nos valores dos recalques diferenciais; os diâmetros das estacas desempenham influência irrelevante na variação dos valores de recalque; a inclusão de estacas pode não representar que haverá diminuição dos recalques diferenciais ou totais. Neste estudo, para radiers quadrados com L/B=1 a quantidade ideal foi de 20 estacas e para radiers quadrados com L/B=2, a quantidade ideal foi de 40 estacas, sendo então fundamental um estudo prévio para determinação da quantidade ótima de estacas para cada espessura e dimensão do radier.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-03-02T20:36:42Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Sofia Leão Carvalho - 2015.pdf: 4334945 bytes, checksum: 4ec90e6600b19acf8087cafcbd7f821f (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-03T12:10:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Sofia Leão Carvalho - 2015.pdf: 4334945 bytes, checksum: 4ec90e6600b19acf8087cafcbd7f821f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T12:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Sofia Leão Carvalho - 2015.pdf: 4334945 bytes, checksum: 4ec90e6600b19acf8087cafcbd7f821f (MD5) Previous issue date: 2015-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The combination of two different types of foundation has become increasingly popular among engineers in the past few decades as a good alternative for large loads due to the trending expansion of taller skyscrapers. This new concept in foundation engineering, called piled raft, combines the raft capacity of withstanding large loads to the reduced settlement provided by a group of piles strategically placed. This new concept of foundation design has stimulated the use of new methodologies that look for understanding the interaction between its elements (raft, piles and soil), the settlement and the distribution of load between them. Over the past decades, the development of faster and more powerful computers has allowed engineers to use numerical methods in the analysis of this type of problem assisted by new software tools. Among all possible numerical methods, the Finite Element Method (FEM) has stood up for being precise and very adaptable to many situations. Despite its extensive applicability, the FEM method has its limitations regarding the processing time and capacity of computers mainly when the third dimension of the foundation is considered. For the fore mentioned reason, hybrid tools have been developed combining FEM to other methods aiming faster analysis and better quality results. In this context, this thesis presents a new tool, called Soil-Foundation Interaction Analysis, SoFIA. The code was developed in object-oriented programming with Approximate Computer Methods. The raft in SoFIA is modelled as two-dimensional finite plate elements, and the group soil/piles ins modelled as an elastic base. Each stage of the tool development and a set of application models are described on this report based on literature review. This work aimed creating a self-sufficient tool capable of analyzing a piled raft model with all the interaction analysis. Furthermore, the program SoFIA was modelled using object-oriented programming, anticipating future expansions, such as different finite elements, non-linear response and other types of foundation. Example results showed good agreement when compared to literature regarding settlement, share of load between raft and piles and moments in x and y directions. Moreover, the axisymmetric interaction analysis between elements of piles and soil indicated similar settlement when compared to complete tridimensional analysis and Boundary Element Method. / A união de dois tipos de fundações tornou-se, nas últimas décadas, uma boa alternativa para carregamentos de fundações maiores, necessárias diante da expansão de edificações cada vez mais altas. Esse novo conceito de fundação, chamada de radier estaqueado, uniu o radier com sua boa capacidade portante às estacas que, quando posicionadas estrategicamente, são boas redutoras de recalques, abrindo um novo campo de estudos na engenharia de fundações. A união de dois tipos de fundações tão diferentes entre si estimulou o uso de novas metodologias que buscassem compreender melhor a interação entre os elementos do radier, das estacas e do solo quanto aos recalques e principalmente, distribuição de carregamento. Com a evolução das máquinas computacionais, alguns métodos numéricos passaram a ser utilizados para analisar esse tipo de fundação e novas ferramentas computacionais surgiram nos últimos anos, dentre elas destacando-se principalmente as baseadas em Método dos Elementos Finitos. Esse método, muito eficaz, tem sido cada vez mais utilizado em todos os campos da engenharia, mas ainda possui limitações principalmente relacionadas a capacidade de processamento das máquinas, quando analisada toda a fundação em suas 3 dimensões. Por esse motivo, algumas ferramentas de metodologia híbrida, utilizando mais de um tipo de método, foram implementadas afim de simplificar a análise, sem perder em qualidade de resultados. Dentro deste contexto, esta dissertação descreve a criação do programa Soil-Foundation Interaction Analysis, SoFIA, uma ferramenta híbrida criada em linguagem orientada a objetos, que analisa o radier em elementos finitos de placas de Kirchhoff e o meio solo/estaca através da superposição das interações de seus elementos dentro do próprio programa, obtidas através de elementos finitos axissimétricos. Nesse trabalho foram mostrada as etapas de construção da ferramenta, comparando resultados a trabalhos existentes na literatura e mostrando todas as aplicações da ferramenta. O objetivo principal desse trabalho foi criar uma ferramenta autossuficiente em linguagem orientada a objetos capaz de analisar o radier estaqueado integrando a análise de interação entre estacas e solo. A escolha da linguagem objetivou a expansão a ferramenta, com novos elementos, análises não lineares e outras tipos fundações. Os exemplos analisados mostraram bons resultados comparados à literatura quanto recalque, divisão do carregamento entre radier e estacas e momentos. Além disso a utilização das interações entre elementos de estacas e solo em uma análise axissimétrica é totalmente aceitável quando comparada a uma análise completa tridimensional e a uma análise em Método dos Elementos de Contorno.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-04-24T18:19:07Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mauro Alexandre Paula de Sousa - 2014.pdf: 7399985 bytes, checksum: b0bdd649a43901b5d6a2830d1ba7eed8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-04-24T18:22:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mauro Alexandre Paula de Sousa - 2014.pdf: 7399985 bytes, checksum: b0bdd649a43901b5d6a2830d1ba7eed8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-24T18:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mauro Alexandre Paula de Sousa - 2014.pdf: 7399985 bytes, checksum: b0bdd649a43901b5d6a2830d1ba7eed8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / With the increasing development of large urban centers in the country, the buildings are presenting more audacious forms in respect to the architectural project. The buildings got taller and as a result, the loads imposed to the foundations have also become larger. Knowing this, the concept of piled raft foundations began to be usually employed in many projects. These type of foundations assume that a load portion is supported by the surface layer that is in direct contact with the raft. The piled raft may contain a large number of piles, and some of them bearing high loads and resulting in a pronounced non-linear behavior. Aiming to describe the stress-strain behavior more accurately, a form of nonlinear analysis was implemented in FENF program (Ferramenta Numérica para Análise de Fundações). It is a specific finite element program for 3D foundation analysis of piled rafts. The program was developed at UFG using the language “C” and differs from the others programs by providing a more direct way to access the efforts that the foundation elements are submitted. The dissertation aims to do a literature review of linear and non-linear behavior of foundations and make the implementation of a hyperbolic model for modeling soil behavior. After verifying some literature cases, three different piled rafts (2x2, 4x4 and 6x6) were analyzed considering linear and non-linear soil behavior. The settlement, pile load distribution and internal efforts were compared, discussing the importance of taking into account the non-linear soil behavior. / Com o crescente desenvolvimento dos grandes centros urbanos no país, as edificações passaram a apresentar formas mais arrojadas no que diz respeito à parte arquitetônica, os edifícios ficaram mais altos e como consequência disso as cargas impostas às fundações também passaram a ser maiores. Sabendo disso, o conceito de fundações mistas passou a ser empregado na realização dos projetos. Esses tipos de fundações partem do princípio de que uma parcela do carregamento é absorvida pela camada mais superficial que está em contato direto com o bloco de coroamento ou sapata. Estas fundações mistas, também conhecidas como radier estaqueado, podem conter um número elevado de estacas e algumas delas suportarem carga elevada e com comportamento não linear pronunciado. Visando descrever o comportamento tensão-deformação de maneira mais precisa, foi implementado uma forma de análise não linear no programa FENF (Ferramenta Numérica para Análise de Fundações). Trata-se de um programa de elementos finitos especifico para analise em 3D de fundações estaqueadas e não estaqueadas. O programa foi desenvolvido na UFG em linguagem C e se diferencia dos demais por fornecer de maneira mais direta os esforços nos quais os elementos de fundações estão submetidos. A dissertação tem como objetivo fazer uma revisão bibliográfica do comportamento linear e não linear de fundações e fazer a implementação de um modelo hiperbólico para a modelagem do solo. Após a verificação da literatura, três radiers diferentes (2x2, 4x4 e 6x6), eles foram analisados considerando o solo com comportamento linear e não linear. Os recalques, a distribuição de carga e os esforços internos são comparados, discute-se a importância do comportamento não linear do solo.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-26T11:58:08Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Magalhães Albuquerque Bittencourt - 2012.pdf: 7044749 bytes, checksum: fe5d3f4437aa7025f71647fb8c7850f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-26T12:17:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Magalhães Albuquerque Bittencourt - 2012.pdf: 7044749 bytes, checksum: fe5d3f4437aa7025f71647fb8c7850f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-26T12:17:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Magalhães Albuquerque Bittencourt - 2012.pdf: 7044749 bytes, checksum: fe5d3f4437aa7025f71647fb8c7850f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2012-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A growing demand for better-prepared projects of foundations and able to attend the high degree of structural complexity of the actions has been noted in recent years. However, the current geotechnical design philosophy shows itself outdated or unable to solve these needs, due to the fact that traditional methods of calculating piled foundations often ignore the performance of the block contact with the soil and neglect the influence of the stiffness and the interaction among the elements that makeup the foundation system. To increase the quality of the design of large pile groups, with or without associated columns, there is a need for a more rigorous treatment of the problem and, in order to achieve it, one may employ the concept of piled raft which allows an integrated analysis of the entire set responsible for the performance of the foundation: the raft, the piles and the soil. This approach has a complexity inherent of its formulation; therefore, its development is generally more successful employing numerical methods. In this context, this study aimed to develop a three-dimensional numerical tool in finite elements, using the programming language "C" for the study of piled raft foundations, which was called Ferramenta Numérica para Análise de Fundações (FENF). The program was fully developed during the research period and contrasts the commercial software available at present for outputting the results that are necessary for the project, such as stresses, strains, shear and normal efforts, displacements, and bending moments in the block and the piles etc. In addition, along with the program, a search algorithm was developed which is capable of identifying the best combination of the height and length of the block and cross section of piles that result in a viable solution with the lowest cost. In order to do so, the software employs the linear elastic constitutive model for materials and represents them through finite three-dimensional isoparametric elements with eight nodes and linear interpolation functions for the displacement fields. During its development and after it was complete, the numerical tool has been successfully validated by comparing its results with those of other programs also in finite element or with analytical solutions of the Linear Theory of Elasticity. Two examples of application of FENF have been presented with Exhaustive Search Ordered, in which: one block with 16 and another with 36 piles, allowing us to evaluate the effectiveness of the program and compare its results with those predicted by the simplified manual method. It’s been noticed that the integrated treatment of the foundation system, considering it as a piled raft, allows us to obtain a more economical and safer project. / Tem-se verificado nos últimos anos uma demanda crescente por projetos de fundações mais bem elaborados e capazes de atender ao alto grau de complexidade das ações estruturais. Entretanto, a filosofia de projeto geotécnico atual se mostra defasada ou incapaz de suprir a essas necessidades, uma vez que os métodos tradicionais de cálculo de fundações estaqueadas muitas vezes desprezam o desempenho do contato do bloco com o solo e negligenciam a influência da rigidez e da interação entre os elementos que compõem o sistema de fundação. Para o aumento da qualidade da concepção de grandes grupos de estacas, com ou sem a associação de pilares, é necessário um tratamento mais rigoroso do problema utilizando, por exemplo, o conceito de radier estaqueado. Tal abordagem permite uma análise integrada de todo o conjunto responsável pelo desempenho da fundação: o radier, as estacas e o solo, mas possui uma complexidade inerente a sua formulação sendo que o seu desenvolvimento é geralmente mais bem sucedido empregando-se métodos numéricos. Nesse contexto, este trabalho visou ao desenvolvimento de uma ferramenta numérica tridimensional em elementos finitos, utilizando a linguagem de programação “C”, para o estudo de fundações em radier estaqueado, que foi denominada de Ferramenta Numérica para Análise de Fundações (FENF). O programa foi desenvolvido integralmente durante o período da pesquisa e destaca-se dos programas comerciais atuais por disponibilizar saídas de resultados necessárias ao projeto, como tensões, deformações, deslocamentos, esforços cortantes e normais e momentos fletores para o bloco e para as estacas etc. Além disso, foi desenvolvido e incorporado ao FENF um algoritmo de busca capaz de identificar a melhor combinação de altura de bloco e comprimento e seção transversal de estacas que resultem em uma solução viável tecnicamente e com o menor custo. O programa FENF emprega o modelo constitutivo elástico-linear para os materiais e os representa por meio de elementos finitos tridimensionais isoparamétricos com oito nós e funções de interpolação lineares para os campos de deslocamentos. A ferramenta numérica foi validada com êxito, a partir da comparação de seus resultados com os de outros programas, também em elementos finitos, ou com soluções analíticas da Teoria da Elasticidade Linear. Foram apresentados dois exemplos de aplicação do FENF com a Busca Exaustiva Ordenada, sendo um bloco com 16 e outro com 36 estacas, que permitiram avaliar a eficácia do programa e comparar os seus resultados com os previstos pelo método manual simplificado. Verificou-se que o tratamento integrado do sistema de fundação, considerando-o como um radier estaqueado, permite a obtenção de um projeto mais econômico e mais seguro.

Analisam-se problemas de interação solo-estrutura através de uma formulação tridimensional obtida da combinação entre o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e o Método dos Elementos Finitos (MEF). Os elementos estruturais que interagem com o solo são modelados pelo Método dos Elementos Finitos. E o solo, considerado como um meio semi-infinito, homogêneo, elástico linear e isotrópico, é modelado pelo Método dos Elementos de Contorno, empregando a solução fundamental de Mindlin. A solução fundamental de Mindlin é particularmente adequada para o tipo de problemas em análise, ou seja, problemas envolvendo sólidos tridimensionais semi-infinitos, já que é necessário discretizar apenas a superfície carregada do solo e/ou a linha de carga, e não todo o sólido tridimensional. A discretização da estaca em vários elementos finitos de viga tridimensional, permitindo a consideração de estacas de qualquer tamanho e submetidas a qualquer tipo de carregamento é uma das principais contribuições do trabalho. Outra contribuição diz respeito à consideração da ação horizontal no sistema placa-estaca-solo, diretamente aplicada na placa, e não redistribuída no topo das estacas. Por isso, os elementos estruturais laminares (radiers, sapatas e blocos de fundação) são modelados por elementos finitos de casca plana, possibilitando a consideração dos efeitos de flexão e de membrana. Essa abordagem permite a análise tanto de um grupo de estacas com bloco de capeamento rígido quanto de um radier estaqueado de qualquer rigidez. O acoplamento entre o MEC e o MEF é feito através de uma formulação mista em que a matriz dos coeficientes de influência do solo obtida pelo MEC é adicionada à matriz de rigidez dos elementos estruturais obtida pelo MEF, resultando em uma matriz de rigidez equivalente. Exemplos numéricos de interação estaca-solo, placa-solo e casca plana-estaca-solo são resolvidos para verificar, validar e demonstrar a eficiência das formulações desenvolvidas e implementadas. / Soil-structure interaction problems are analyzed by a tridimensional formulation obtained combining the Boundary Element Method (BEM) and the Finite Element Method (FEM). Structural elements that interact with the soil are modeled by the Finite Element Method. And the soil, considered as a semi-infinite, homogeneous, linear elastic and isotropic medium, is modeled by the Boundary Element Method, using Mindlin\'s fundamental solution. Mindlin\'s fundamental solution is particularly suitable for the type of problems under analysis, viz. problems involving semi-infinite three-dimensional solids, since it is necessary to discretize only the loaded surface of the soil and/or the line-load, and not all the three-dimensional solid. The discretization of the pile in several three-dimensional beam finite elements, allowing the consideration of piles of any size and subjected to any type of loading, is one of the main contributions of this work. Another contribution is about the consideration of the horizontal load in the plate-pile-soil system, directly applied to the plate, and not redistributed on the top of the piles. Therefore, the laminar structural elements (rafts, footings, and foundation blocks) are modeled by flat shell finite elements, making possible the consideration of the effects of flexion and membrane. This approach allows the analysis of both a capped pile group and a piled raft of any stiffness. The coupling between the BEM and the FEM is performed through a mixed formulation in which the matrix of the soil\'s influence coefficients obtained by the BEM is added to the stiffness matrix of the structural elements obtained by the FEM, resulting in an equivalent stiffness matrix. Numerical examples of pile-soil, plate-soil and flat shell-pile-soil interaction are solved to verify, validate and demonstrate the efficiency of the developed and implemented formulations.