The magnitude and long duration of settlements in municipal solid waste landfills are a major problem in these structures. Several studies and surveys have been developed in recent years to estimate future settlements, based on theoretical or empirical methods. A large number of prediction models for settlements, presented in the literature are based on empirical procedures associated with adjustments to experimental data. Experimental data, in general, are obtained in field monitoring and, to a lesser extent, through studies of compressibility in laboratory large cells. This research aims to contribute with the study of the landfills compressibility through the prediction and monitoring of settlements at the Central de Resíduos do Recreio (CRR), Minas do Leão/RS, through the application of predictive models of existing settlements and verifying the prediction through the monitoring of the actual behavior. In order to achieve this goal it was necessary to apply predictive models of settlements and compare them to see which was best suited to the reality of the landfill. The models used in this research were: Yen and Scanlon Model (1975); Hyperbolic Model of Ling et al. (1998); Creep Model of Edil et al. (1990); Bjarngard and Edgers Model (1990) and Observational Method of Asaoka (1978). To study the compressibility of solid waste, topographic surveys of 6 control points with more significant settlements between 2007 and 2012 (1800 days) in Area 1 of Central de Resíduos do Recreio were used. The employment of the Yen and Scanlon Model (1975), as well as the use of simple logarithmic functions for estimating settlements showed unsatisfactory results. The models proposed by Ling et al. (1998) and Bjarngard and Edgers (1990) were those which presented better results with monitoring data. It is noteworthy that the method of Asaoka (1978) is very interesting for the monitoring of settlements and to verify the stabilization and prediction of the final settlement. / A magnitude e o longo tempo de duração dos recalques em aterros de resíduos sólidos urbanos são um dos problemas mais importantes nestes tipos de estrutura. Diversos estudos e pesquisas têm sido desenvolvidos nos últimos anos para estimar os recalques futuros, com base em métodos teóricos ou empíricos. Um grande número de modelos de previsão de recalques, apresentados na literatura, são baseados em procedimentos empíricos associados a ajustes de dados experimentais. Os dados experimentais, em geral, são obtidos em monitoramento de campo e, em menor quantidade, através de estudos de compressibilidade em células de grande dimensão em laboratório. O presente trabalho pretende contribuir para o estudo da compressibilidade dos maciços sanitários, por meio da previsão e monitoramento de recalques da Central de Resíduos do Recreio (CRR), em Minas do Leão/RS, por meio da aplicação de modelos de previsão de recalques já existentes e verificando a previsão de comportamento através do monitoramento do comportamento real. Para alcançar este objetivo foi necessário aplicar os modelos de previsão de recalques e compará-los, a fim de verificar qual estava mais adequado à realidade do aterro em questão. Os modelos utilizados nesta pesquisa foram: Modelo de Yen e Scanlon (1975); Modelo Hiperbólico de Ling et al. (1998); Modelo de Creep de Edil et al. (1990); Modelo de Bjarngard e Edgers (1990) e Método Observacional de Asaoka (1978). Para o estudo de compressibilidade dos resíduos sólidos foram utilizados os controles e levantamentos topográficos de 6 marcos superficiais com recalques mais significativos, entre 2007 e 2012 (1800 dias) na Área 1 Central de Resíduos do Recreio. A aplicação do Modelo de Yen e Scanlon (1975), assim como a utilização de funções logarítmicas simples para estimativas de recalques, apresentaram resultados insatisfatórios. Os modelos propostos por Ling et al. (1998) e Bjarngard e Edgers (1990) foram os que se apresentaram com melhor aderência com os dados de monitoramento. Destaca-se que o método de Asaoka (1978) é muito interessante para o acompanhamento de recalques e verificar a estabilização e previsão do recalque final.

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To consider the effect of a pile in another, several theories have been formulated to better represent the interaction between piles, but there is not yet an established theory which results in factors that best represent the reality. In this way, this work aims to study existing methods in predicting the interaction factor between piles comparing results of analytical methods with numerical solutions. For this comparison was used the program of finite element method DIANA as a reference the values considered closer to the exact solution. The various theories are compared in accordance with the cases already reported in the literature, through the factors interaction between piles. Thus, it can be seen that the theories of Cao and Chen (2008) and Mylonakis Gazetas (1998) showed good agreement with the results of DIANA, but not in all cases of combination relative length (L/d) and relative stiffness (K), as Poulos and Davis (1980). And when one considers the possibility of having end-bearing piles, both Poulos and Davis (1980) and El Sharnouby and Novak (1990) overestimate, largely, the values from the finite element solution. However, this last is more precise in the condition of layered soil than the first theory. Furthermore, analyzes were performed by modeling with varying amounts of piles, in order to evaluate the influence of the presence of intermediate piles in the interaction between the piles. Thus, it was noted that there was increasing variation of factors interaction between piles with increasing amount of piles, such as when the piles are arranged concentrically and not more in line manner. Finally, settlements of pile groups are analyzed, in order to verify the difference between the settlements obtained via modeling by DIANA and through prediction method of settlement of pile groups. The latter analysis showed that small differences between the interaction factors between two piles could change the forecast of settlements by theoretical methods, causing representing differences. / Com a expansão dos centros urbanos, verifica-se a tendência de verticalização das estruturas, com estas sendo cada vez mais esbeltas e construídas em áreas menores. Com isso, por muitas vezes é necessário dimensionar fundações profundas, como as estaqueadas, de modo a resistir a altos esforços solicitantes e com pequena disponibilidade de espaço, implicando em blocos com muitas estacas, e próximos uns aos outros, ou mesmo formando radiers estaqueados. A influência dessa elevada quantidade e proximidade de estacas não pode ser desprezada. Para considerar o efeito de uma estaca em outra, várias teorias vêm sendo formuladas para representar melhor a interação entre estacas, mas ainda não há uma teoria estabelecida como a que resulta em fatores que representam melhor a realidade. Neste caminho, esse trabalho tem por objetivo estudar as metodologias existentes na previsão do fator de interação entre estacas comparando resultados de métodos analíticos com soluções numéricas. Para essa comparação foi utilizado o programa de Método dos Elementos Finitos DIANA como uma referência dos valores considerados mais próximos da solução exata. As diversas teorias são comparadas, de acordo, com os casos já apresentados na literatura, por meio dos fatores de interação entre estacas. Com isso, pode-se verificar que as teorias de Cao e Chen (2008) e Mylonakis e Gazetas (1998) tiveram boa concordância com os resultados do DIANA, mas não em todos os casos de combinação de comprimento relativo (L/d) e rigidez relativa (K), assim como Poulos e Davis (1980). E quando se considera a possibilidade de se ter estacas de ponta, tanto Poulos e Davis (1980) quanto El Sharnouby e Novak (1990) superestimam, em grande parte, os valores provenientes da solução de elementos finitos. Entretanto, esta última é mais precisa na condição de solo estratificado do que a primeira teoria. Ainda, foram realizadas análises por meio de modelagens com variadas quantidades de estacas, de modo a avaliar a influência da presença de estacas intermediárias na interação entre as estacas. Com isso, percebeu-se que há variação crescente dos fatores de interação entre estacas com o aumento da quantidade destas, assim como quando as estacas são dispostas de maneira mais concêntrica e não em linha. Por fim, recalques de grupos de estacas são analisados, visando verificar a diferença entre os recalques obtidos via modelagem pelo DIANA e por meio de método de previsão de recalque de grupos de estacas. Esta última análise demonstrou que diferenças pequenas entre fatores de interação entre duas estacas, podem alterar a previsão de recalques por métodos teóricos, provocando diferenças representativas.

Apresenta-se uma metodologia para análise de interação solo-estrutura aplicada ao estudo da estabilidade global de estruturas de concreto armado sobre fundações profundas. A metodologia de análise de interação solo-estrutura consiste num processo iterativo no qual, inicialmente, determinam-se as reações da superestrutura, considerando os apoios indeslocáveis. Com estas reações, por meio do programa EDRR, calculam-se os deslocamentos dos blocos de fundação. Com as reações e estes deslocamentos calcula-se os coeficientes das molas que substituirão os apoios fixos da superestrutura, cujas reações são recalculadas. Repete-se o processo até que as reações de duas iterações consecutivas sejam aproximadamente iguais. O programa EDRR (estaqueamento, deslocamento horizontal, recalque, rotação), elaborado em linguagem FORTRAN, determina os esforços no estaqueamento através de análise matricial considerando a reação horizontal do solo. Os deslocamentos horizontais e rotações são calculados através da teoria de viga sobre apoio elástico, enquanto os recalques no maciço de solos são calculados considerando o efeito de grupo através da continuidade do meio. Através de exemplos de casos reais, com medida de recalques, demonstra-se a eficiência da metodologia na previsão dos recalques. Além disso, procura-se mostrar que os recalques influenciam na estabilidade global da superestrutura. / This work presents a methodology for the analysis of soil-structure interaction applied to the study of the global stability of reinforced concrete structures on deep foundations. The soil-structure interaction methodology consists of an iterative process in which, at the beginning, the superstructure support reactions are computed, assuming fixed supports. Using the computed reactions, with aid of the EDRR program, foundation cap displacements are computed. Then, with the computed support reactions and displacements, spring coefficients, which will replace the fixed supports, are calculated. The process is repeated until reactions determined in two consecutive iterations are close to each other. The EDRR program, written in FORTRAN language, computes the forces at the top of piles by means of matrix analysis, taking into account the horizontal soil reaction. Horizontal linear displacements and rotations are computed using the elastic foundation beam theory, and soil mass settlements are computed taking into account the group effect considering the mass continuity. Thro ugh real case examples, with settlement monitoring, the proposed methodology efficiency is demonstrated. Furthermore, the influence of settlements on the structure global stability is shown.

Apresenta-se um método para a previsão da curva tensão-recalque a ser obtida em provas de carga em placa circular, instalada a diferentes profundidades e com vários diâmetros, para diversos níveis de sucção em solo não saturado. Também é proposto um procedimento para correção dos recalques medidos em ensaio com carregamento do tipo rápido, para a obtenção dos correspondentes recalques estabilizados de um ensaio lento. A previsão realizada apresenta resultados bastante próximos dos obtidos em provas de carga, verificando-se assim a aplicabilidade do método proposto para reproduzir o comportamento do sistema solo-placa neste tipo de solo. Além disso, este trabalho apresenta um estudo do módulo de deformabilidade a partir de ensaios de campo e de laboratório, para o solo do campo experimental de fundações da EESC/USP, aplicando conceitos da mecânica dos solos não saturados. Em campo, o módulo de deformabilidade foi obtido por meio de provas de carga em placa circular com e sem inundação prévia do solo. Em laboratório, o módulo foi obtido a partir de ensaios de compressão confinada e triaxiais, ambos com sucção controlada. Observou-se que a sucção matricial tem grande influência no módulo de deformabilidade do solo. / This thesis presents a method for prediction the stress-settlement curve to be obtained in circular plate load tests, at different depths and with several diameters, to differents suction levels on unsaturated soil. A procedure is also proposed for correction the settlement measured with a quick maintained load (QML) tests to obtain the stabilized settlement in a slow maintained load (SML) tests. This prediction presents quite results of the real measured stress-settlement curve through load tests, thus verifying the applicability of the proposed method to reproduce the behavior the soil-plate system in this soil. Besides, this work presents a study of the deformation modulus using field and laboratory tests, to the soil of the foundations experimental field of EESC/USP, applying concepts of the unsaturated soil mechanics. In field, the deformation modulus was obtained by means of circular plate load tests with and without previous soaking of the soil. In laboratory, the modulus was obtained using confined compression and triaxial tests, both with controlled suction. It was observed that the matric suction has great influence in the soil deformation modulus.

Orientador: Paulo José Rocha de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-20T07:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Noguchi_LeandroTomio_M.pdf: 6042585 bytes, checksum: 3b22b2450a9ddc40e2911dbb661a0359 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho teve o objetivo estudar às formulações e teorias de capacidade de carga e previsão de recalques para o caso de uma solução em fundação superficial adotado em uma obra de um edifício comercial de 10 pavimentos e 3 subsolos localizado na cidade de São Caetano do Sul/SP, por meio de análise de quatro provas de carga sobre placa. Para tal, o solo local foi submetido a ensaios de laboratório para caracterização e determinação de parâmetros geotécnicos que alimentaram os métodos propostos e apresentados na literatura. Um modelo do ensaio de carga foi simulado em programa de elementos finitos, com os parâmetros dos ensaios de laboratório e assim determinando a curva carga vs recalque. Foram realizadas análises probabilísticas que forneceram o índice de confiabilidade e a probabilidade de ruína, possibilitando a redução do fator de segurança da fundação e o aumento da tensão admissível / Abstract: This work aims to study the methods and theories of bearing capacity and settlement prediction for the solution of a shallow foundation adopted in a commercial building of 10 floors and 3 basements in the city of São Caetano do Sul/SP through analysis of 4 plate loading tests. An undisturbed soil sample was collected that was submitted to laboratory tests for characterization and determination of geotechnical parameters that will support the theoretical methods proposed in the literature. With this it is expected to check the existing calculation methods for bearing capacity and settlement prediction. A model of the load plate test was simulated using a finite element program, with the parameters of laboratory tests, thus determining the load-settlement curve. By the allowable stress obtained, probabilistic analysis were performed, what made possible the calculation of reliability and failure probability indexes, allowing the reduction of the safety factor of the foundation and increase in the allowable stress / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

[pt] Este trabalho consiste na determinação dos valores e da distrbuição dos módulos de elasticidade com a profundidade de maciços de solo estratificados através de retroanálises de provas de carga em estaca instrumentada, com medição de recalques no topo e na base, publicadas na literatura para depósito de solos resuduais, argila rija e areia. Nas retroanálises utilizou-se um programa computacional baseado numa versão simplificada do método dos elementos de contorno, sugerida por Poulos (1968), com adaptações da formulação de Mindlin (1936) para permitir também a consideração de maciços estratificados. Seus resultados foram comparados com aqueles obtidos por vários tipos de ensaios de campo ou de laboratório, com o objetivo de indicar quais destes ensaios são os mais adequados para a determinação dos parâmetros de deformação do solo, visando o cálculo do recalque de estacas. Os valores de módulo de elasticidade computados nas retroanálises compararam-se satisfatoriamente com aqueles determinados com base nos ensaios que, durante a execução, induzem pequenas deformações no solo, ocorrendo, por outro lado, uma significativa subestimativa destes valores quando determinados em ensaios envolvendo grandes deformações. Este comportamento permitiu então concluir que uma escolha adequada do nível de deformações associada ao tipo de ensaio é essencial para a determinação das características de compressibilidade do solo na engenharia de fundações. / [en] This work consists of the determination of values and distribution of the modulus of elasticity with depth in layered soils through backanalysis of instrumented pile load tests, published in literature for residual soils, stiff clay and sand. In the backanalysis was used a simplified version of the boundary element method, originally introduced by Poulos and Davis (1968), with adaptations of Mindlin´s formulation to allow for the consideration of layered soils. The results of the backanalysis were compared with those obtained through many ´in situ´ and laboratory tests, with the aim of indicating which of those tests are more suitable for the determination of the deformation parameters of the soil, to be used in the evaluation of pile settlement. The values of elasticity modulus computed in the backanalysis agreed well with those determined from the tests which transmit small strains to the soil during its execution. On the other hand, these values were subestimated when obtained from tests that involve high strains. This behavior permitted the conclusion that an appropriate choice of the strain level, associated to the type of the test, is essential to the determination of the compressibility characteristics of the soil in foundation engineering problems. / [es] Este trabajo aborda la determinación de los valores de los módulos de elasticidad con profundidad de macizos de suelo estratificados así como su distribución. Dicha determinación se efectua a través de retroanálisis de pruebas de carga en estaca instrumentada, que aparecen publicadas en la literatura para depósito de suelos residuales, arcilla dura y arena. En el retroanálisis se utilizó un programa computacional basado en una versión simplificada del método de los elementos de contorno, sugerida por Polos (1968), con adaptaciones de la formulación de Mindlin (1936) que permiten considerar macizos estratificados. Con el objetivo de indicar cuál de estos ensayos resulta más adecuado para la determinación de los parámetros de deformación del suelo y para el cálculo del recalque de estacas, se compararon sus resultados con los obtenidos por varios tipos de ensayos de campo o de laboratorio. Los valores de módulo de elasticidad computados en el retroanálisis se compararan satisfactoriamente con los determinados con base en los ensayos que, durante la ejecución, inducen pequenas deformaciones en el suelo, teniendo, por otro lado, una significativa subestimación de estos valores cuando son determinados en ensayos con grandes deformaciones. Este comportamiento permitió entonces concluir que una selección adecuada del nível de deformación asociada al tipo de ensayo es esencial para la determinación de las características de compresibilidad del suelo en la ingeniería de fundaciones.

Apresenta-se uma metodologia para análise de interação solo-estrutura aplicada ao estudo da estabilidade global de estruturas de concreto armado sobre fundações profundas. A metodologia de análise de interação solo-estrutura consiste num processo iterativo no qual, inicialmente, determinam-se as reações da superestrutura, considerando os apoios indeslocáveis. Com estas reações, por meio do programa EDRR, calculam-se os deslocamentos dos blocos de fundação. Com as reações e estes deslocamentos calcula-se os coeficientes das molas que substituirão os apoios fixos da superestrutura, cujas reações são recalculadas. Repete-se o processo até que as reações de duas iterações consecutivas sejam aproximadamente iguais. O programa EDRR (estaqueamento, deslocamento horizontal, recalque, rotação), elaborado em linguagem FORTRAN, determina os esforços no estaqueamento através de análise matricial considerando a reação horizontal do solo. Os deslocamentos horizontais e rotações são calculados através da teoria de viga sobre apoio elástico, enquanto os recalques no maciço de solos são calculados considerando o efeito de grupo através da continuidade do meio. Através de exemplos de casos reais, com medida de recalques, demonstra-se a eficiência da metodologia na previsão dos recalques. Além disso, procura-se mostrar que os recalques influenciam na estabilidade global da superestrutura. / This work presents a methodology for the analysis of soil-structure interaction applied to the study of the global stability of reinforced concrete structures on deep foundations. The soil-structure interaction methodology consists of an iterative process in which, at the beginning, the superstructure support reactions are computed, assuming fixed supports. Using the computed reactions, with aid of the EDRR program, foundation cap displacements are computed. Then, with the computed support reactions and displacements, spring coefficients, which will replace the fixed supports, are calculated. The process is repeated until reactions determined in two consecutive iterations are close to each other. The EDRR program, written in FORTRAN language, computes the forces at the top of piles by means of matrix analysis, taking into account the horizontal soil reaction. Horizontal linear displacements and rotations are computed using the elastic foundation beam theory, and soil mass settlements are computed taking into account the group effect considering the mass continuity. Thro ugh real case examples, with settlement monitoring, the proposed methodology efficiency is demonstrated. Furthermore, the influence of settlements on the structure global stability is shown.

[pt] O interesse por análises de confiabilidade em geotecnia tem aumentado muito nos últimos anos. Métodos probabilísticos tem sido utilizados com o objetivo de racionalizar a quantificação das incertezas existentes na geotecnia. Neste âmbito, o presente trabalho apresenta um resumo com os conceitos básicos de probabilidade necessários para a compreensão do assunto. Desenvolve-se o Método do Segundo Momento de Primeira Ordem para quantificação da confiabilidade inerente ao desempenho de fundações. Metodologias são propostas para racionalizar a adoção de fatores de segurança quanto à ruptura de fundações superficiais e quantificar o risco associado à probabilidade do recalque estimado ser superior ao recalque admissível. Os exemplos de cálculo são apresentados com base no desempenho de fundações protótipo submetidas a provas de carga superficiais executadas no campo experimental 1 da PUC-Rio. / [en] The interest for reliability analysis in geotechnical engineering has been growing up in the last two decades. Probabilistic methods are generally used as a way of rationalizing the analysis of the uncertainties presents in the geotechnical properties. The First Order Second Moment method (FOSM) was applied in order to quantify the reliability of foundations. A methodology is proposed for quantifying the probability of faylure of shallow foundations and also the probability of settlements larger than the allowable design value. Example calculations are presented with basis on the results of prototype footings tested in the experimental research site at PUC-Rio. / [es] EL interés por análisis de confiabilidad en geotecnia ha aumentado mucho en los últimos años. Métodos probabilísticos han sido utilizados con el objetivo de racionalizar la cuantificación de las incertezas que existen en la geotecnia. En este ámbito, el presente trabajo presenta un resumen de los conceptos básicos de las probabilidades, necesarios para la comprensión del asunto. Se desarrolla el Método del Segundo Momento de Primer Orden para cuantificar la confiabilidad inherente al desempeño de fundaciones. Se proponen metodologías para racionalizar la adopción de factores de seguridad y cuantificar el riesgo asociado a la probabilidad de que el recalco estimado sea superior al recalco admisible. Los ejemplos de cálculo presentados tienen como base el desempeño de fundaciones prototipos, sometidas a pruebas de carga superficiales, ejecutadas en el campo experimental 1 de la PUC-Rio.

Apresenta-se neste trabalho a aplicação de um método para a previsão da curva tensão-recalque de fundações diretas assentes em solos tropicais arenosos a partir de resultados de ensaios de cone sísmico (SCPT). Os locais estudados foram os campos experimentais de fundações da EESC/USP - São Carlos e da UNESP-Bauru, onde existem resultados de provas de carga realizados a diferentes profundidades, assim como resultados de ensaios SCPT. As previsões realizadas apresentaram bons resultados, após ajustes dos parâmetros f e g, pois as curvas tensão-recalque estimadas foram próximas a aquelas obtidas a partir de provas de carga em placa, para as profundidades maiores que 1,5 metros. Verifica-se assim a aplicabilidade do método, após seu ajuste, para reproduzir a curva tensão-recalque neste tipo de solo, empregando uma abordagem mais racional, com menor dependência de correlações empíricas. Destaca-se nesta pesquisa que existe uma variabilidade dos resultados de ensaios SCPT e de provas de carga que está relacionada com a mudança de sucção no solo. Para o campo experimental de São Carlos foi possível ainda fazer uma avaliação da variabilidade nas previsões realizadas, pois existe maior número de resultados de ensaios de campo e provas de cargas disponíveis. / It is presented in this dissertation the use of a method for predicting the stress-settlement curve of shallow foundations on tropical sandy soils based on seismic cone (SCPT) test results. The studied sites were the experimental research sites from USP - São Carlos, and UNESP - Bauru, Brazil, where there are results from plate load tests conducted at various depths, as well as SCPT test results. The stress-settlement curve predictions show good results, after adjusting the parameters f and g, because the estimated curves were close to those obtained from plate load tests, to depths greater than 1.5 meters. The applicability of the method, after its adjustment, to reproduce the stress-settlement curve for this type of soil, was verified employing a more rational approach with less reliance on empirical correlations. It is highlighted in this research that there is variability on SCPT and plate load test results, which is related to the change in soil suction. It was also possible to access the variability on the prediction for the USP São Carlos site, since there is a greater number of in situ and plate load tests in this site.

Este trabalho se propõe a analisar os efeitos produzidos pela inundação do solo em estacas escavadas, isoladas, submetidas a esforços de compressão. Os resultados obtidos referem-se à execução de três provas de carga lentas em estacas com diâmetros de 0,40 m e 0,50 m (2 provas de carga distintas) e comprimentos de 10,0 m, submetidas anteriormente a uma série de carregamentos (duas provas de carga rápidas e duas lentas). Os resultados relativos aos deslocamentos medidos no topo das estacas e os obtidos pela instrumentação instalada ao longo do fuste são então comparados com a sequência dos resultados anteriores, para avaliação do efeito de umedecimento no comportamento \"carga x recalque\" e nos mecanismos de transferência de carga. É feita ainda uma descrição minuciosa do processo utilizado para inundação do solo e uma breve consideração sobre os efeitos da não reposição de cargas em ensaios lentos, de longa duração. / This work intends to analyze the effects produced by the flooding of the soilexcavated piles, isolated, subjected to compression efforts. The results refer to the execution of three slow load tests on piles with diameters of 0.40 m and 0.50 m (2 distinct load tests) and 10.0 m lengths, submitted previously to a number of shipments (two slow and two quick load). The results concerning offsets measured at the top of the stakes and those obtained by the instrumentation installed along the forend are then compared with the sequence of the previous results, to evaluate the effect of damping in behavior \"load x settlement\" and load transfer mechanisms. It was also made a thorough description of the process used to flood the ground and a brief consideration of the effects of non-replacement of loads in slow, long-term trials.