[pt] Esta pesquisa tem como objetivo a implementação de uma ferramenta numérica que contabiliza as inclusões horizontais e subhorizontais na parcela de solo devidamente discretizada por elementos finitos. Este modelo implementa a análise de esforços axiais e cisalhantes solicitados nas interfaces grampo/nata, nata/solo e no próprio aço (grampo) e, também, esforços fletores de um material “equivalente” formado pela combinação das rigidezes do grampo e da nata. Este objetivo é alcançado através da implementação de mais um “pacote” de subrotinas, denominado grampo, no programa DYNREL, desenvolvido no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio (Figueiredo, 1991). A formulação proposta para contabilizar o efeito das inclusões considera, além dos deslocamentos nodais horizontal e vertical, a influência das rotações no sistema de forças envolvido. A parcela reativa do grampo é calculada iterativamente em função das variáveis primárias obtidas no programa principal para o meio discretizado sem reforço e, assim, acrescida ao vetor de forças internas contrárias. Logo o novo vetor de forças desbalanceadas do sistema incorpora o efeito das inclusões passivas (grampo). O presente trabalho apresenta detalhes da técnica de estruturas grampeadas, do modelo numérico de análise implementado, de exemplos de validação do comportamento das estruturas grampeadas e de exemplos ilustrativos destas estruturas. / [en] The present research has as its main objective the development of a numerical tool capable of simulating the introduction of long structural inclusions in a soil mass discretized by finite elements. Models of the behaviour of the nail/grout system and its interaction with the soil mass were implemented. These models take into account the normal and shear loads transferred at the nail-grout and grout-soil interfaces besides the axial loads and moments acting in the nail itself. The models are able to consider both elastic and inelastic behaviour both at the interfaces and the nail. The proposed models , consisting on a set of subroutines, were implemented in the program DYNREL, developped at the Civil Engineering Department of PUC Rio (Figueiredo,1991). DYNREL is a finite element program which uses dynamic relaxation as the solution algorithm for the equilibrium equations. In the implementation carried out, it is considered that the soil mass is discretized without taking into account the nail. The reactions of the nails are calculated at each time step from the displacements of the elements intercepted by the nails. These displacements are used in the developped subroutines to generate the force reactions from the nails which in turn are transferred back to the finite element mesh for the following time step calculations. The present work presents detais of the implemented models as well as validation and illustrative examples. Conclusions are drawn relative to the numerical implementation carried out and to the results obtained on the analysis of hypothetical nailed retaining structure. / [es] Esta investigación tiene como objetivo principal, el desarrollo de una herramienta numérica capaz de simular la introducción de refuerzos en una masa de suelo discretizada por elementos finitos. Fueron implementados modelos de comportamiento del sistema clavo/nata y sus interacciones con el suelo. Estos modelos consideran las cargas normales y cisallantes que actúan en las interfaces clavo - nata y nata - suelo debido a la acción de momentos y cargas axiales. Los modelos consideran tanto el comportamiento inelástico como el elástico en las interfaces y los clavos. Los modelos propuestos, que consisten en una serie de subrutinas, fueron implementados en el programa DYNREL, desarrollado en el Departamento de Ingeniería Civil de la PUC-Rio (Figueiredo, 1991). O DYNREL es un programa en elementos finitos que utiliza del Relajamiento Dinámico como algoritmo de solución para las ecuaciones de equilibrio. En la implementación se considera una masa de suelo discretizada sin llevar en cuenta el clavo. Las reacciones de los clavos se calculan en cada instante de tiempo por los desplazamientos de los elementos interceptados por los clavos. Estos desplazamientos se utilizan en las subrutinas desarrolladas para generar las fuerzas de reacción de los clavos, que son transferidos nuevamente para la red de elementos finitos para los cálculos en el instante de tiempo siguiente. Este trabajo presenta detalles de los modelos implementados, así como ejemplos de evaluación y aplicación. Se arriban a conclusiones relativas a la implementación numérica y a los resultados obtenidos del análisis de extructuras de contención clavadas hipotéticas.

In the present thesis, studies on the response of soil nail walls subjected to static and seismic conditions using finite element based numerical simulations and the principle of reliability analysis have been performed. The basic methodology constitutes the study of various aspects of soil nail walls such as analyses of important external, internal and facing failure modes, development of axial forces, and displacement observations by considering various typical and prototype cases. For better understanding and presentation, subject matter of the thesis is organised in the following ten chapters. Chapter 1 of the thesis provides an introduction to the soil nailing technique and highlights some of its applications, advantages, and limitations. Chapter 2 provides a detailed review of existing literature on the soil nailing technique. Chapter 3 provides a detailed overview the various methodologies adopted in the thesis for the analyses and response study of the soil nail walls. Chapter 4 deals with the important aspects related to the plane strain finite element based numerical simulations of soil nail walls. In particular, addresses the implications of the use of advanced soil models and the consideration of bending stiffness of soil nails on the overall response of the soil nail walls. Chapter 5 presents finite element simulations based appraisal of the conventional design methodology of soil nail walls, and studies the response of typical soil nail walls under static and seismic conditions. Chapter 6 presents a reliability based study of the important failure modes of soil nail walls subjected to the variability in in-situ soil parameters, and highlights the importance of reliability analysis in context of soil nail walls. Chapter 7 proposes load and resistance factor design (LRFD) methodology in context of soil nail walls, and highlights the need in advancement of the existing conventional design methodology for soil nail walls. Chapter 8 illustrates the use of factorial design of experiment methodology in developing regression models for stability criteria analysis of soil nail walls. Chapter 9 proposes methods for assessing the adequacy of field pullout tests performed in accordance with the prevalent soil nailing guidelines. Further, a reliability based methodology is proposed for the evaluation and various applications of field pullout tests results have been illustrated. Chapter 10 summarises the various studies reported in the thesis and provides a few important conclusions. It is believed that the various studies reported in the thesis contribute to the enhancement of the existing knowledge on soil nailing technique, advancement in the analysis and design methods, and in general, are useful to the soil nailing practice.

The diploma thesis deals with the construction project of the new building of the primary school in Bobrová. The main goal of the thesis is to propose a suitable implementation procedure in relation to the specific place of the site. The thesis deals with the time schedule of the main object, itemized budget, major building machines and mechanisms, project of site equipment, study of the construction realization, material resources plan, technical report, time schedule and financial plan of the main object and also with the situation of the construction. It focuses in detail on the stage of earthworks, including the reinforcement of the walls of the building pit using soil nailing. For this stage a technological regulation and a control and test plan have been developed.

[ES] La técnica de "Soil Nailing" es un procedimiento de refuerzo del terreno utilizado continuamente en la estabilización de taludes y cortes del terreno en proyectos de ingeniería geotécnica. Esta técnica se aplica con frecuencia en la ciudad de Quito (Ecuador) para el refuerzo del terreno, mejorando la estabilidad de los taludes, durante el proceso de excavación de varios niveles de sótanos. Estas excavaciones de gran profundidad son habituales en proyectos inmobiliarios importantes de la ciudad, en los que el "Soil Nailing" se emplea con algunas variantes que la ajusten a los recursos constructivos disponibles en el medio. Pese a lo extendido de su uso, esta técnica, que ha resultado ser efectiva para estabilizar las excavaciones durante los procesos constructivos de estructuras de sótano en los suelos de la ciudad de Quito, actualmente dispone de pocas investigaciones locales, ya sean teóricas, numéricas o experimentales, basadas en las propiedades geotécnicas de los suelos volcánicos característicos de la ciudad. Esta Tesis Doctoral que contó con el soporte del Laboratorio de Ingeniería Geotécnica y el Laboratorio de Estructuras del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudio experimental y numérico del comportamiento de dos excavaciones reforzadas con la técnica de "Soil Nailing" para la construcción de las estructuras de sótano de dos importantes edificios ubicados en la zona centro-norte de la ciudad de Quito. Tanto el estudio experimental como el numérico se enfocan principalmente en la evolución de las fuerzas de tensión en las barras de acero de los "Soil Nails", el análisis de desplazamientos horizontales de las pantallas y el análisis de asentamientos en el terreno que se encuentra detrás de las pantallas y que fueron inferidos por la construcción de cada nivel de sótano. Como parte del análisis numérico a través de elementos finitos se han considerado diferentes modelos constitutivos de suelo, cuyos parámetros se determinaron detalladamente de acuerdo a los ensayos de laboratorio del estudio de caracterización geotécnica de esta investigación. Por tanto, esta Tesis Doctoral constituye una de las primeras investigaciones completas de la región encaminada a explicar el comportamiento experimental y numérico de excavaciones mediante la técnica de "Soil Nailing" y respaldada con un completo trabajo de caracterización geotécnica, llevado a cabo a propósito como parte de este estudio. / [CA] La tècnica de "Soil Nailing" és un procediment de reforç del terreny utilitzat contínuament en l'estabilització de talussos i talls del terreny en projectes d'enginyeria geotècnica. Esta tècnica s'aplica ben sovint en la ciutat de Quito (Equador) per al reforç del terreny, millorant l'estabilitat dels talussos, durant el procés d'excavació de diversos nivells de soterranis. Estes excavacions de gran profunditat són habituals en projectes immobiliaris importants de la ciutat, en els que el "Soil Nailing" s'empra amb algunes variants que l'ajusten als recursos constructius disponibles en el mig. A pesar d'allò que s'ha estés del seu ús, esta tècnica que ha resultat ser efectiva per a estabilitzar les excavacions durant els processos constructius d'estructures de soterrani en els sòls de la ciutat de Quito, actualment disposa de poques investigacions locals, ja siguen teòriques, numèriques o experimentals basades en les propietats geotècniques dels sòls volcànics característics de la ciutat. Esta Tesi Doctoral que va comptar amb el suport del Laboratori d'Enginyeria Geotècnica i el Laboratori d'Estructures de l'Institut de Ciència i Tecnologia del Formigó (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudi experimental i numèric del comportament de dos excavacions reforçades amb la tècnica del "Soil Nailing" per a la construcció de les estructures de soterrani de dos importants edificis ubicats en la zona centre-nord de la ciutat de Quito. Tant l'estudi experimental com el numèric s'enfoquen principalment en l'evolució de les forces de tensió en les barres d'acer dels "Soil Nailing", l'anàlisi de desplaçaments horitzontals de les pantalles i l'anàlisi d'assentaments en el terreny que es troba darrere de les pantalles i que van ser inferits per la construcció de cada nivell de soterrani. Com a part de l'anàlisi numèrica a través d'elements finits s'han considerat diferents models constitutius de sòl, els paràmetres de la qual es van determinar detalladament d'acord amb els assajos de laboratori de l'estudi de caracterització geotècnica d'esta investigació. Per tant, esta Tesi Doctoral constituïx una de les primeres investigacions completes de la regió encaminada a explicar el comportament experimental i numèric d'excavacions per mitjà de la tècnica del "Soil Nailing" i protegida amb un complet treball de caracterització geotècnica, dut a terme a propòsit com a part d'este estudi. / [EN] The "Soil Nailing" technique is a ground reinforcement procedure used consistently to stabilize slopes and land sections in geotechnical engineering projects. This technique is frequently used in the city of Quito (Ecuador) to reinforce the ground and improve slope stability during the excavation process for various underground parking levels. Such deep excavations are common in the city's most important real estate projects, in which "Soil Nailing" is used with different variations that are adjusted in accordance with the construction resources available in the particular environment. Despite its widespread use, this technique which has proven to be so effective in stabilizing excavations during the construction of underground structures in the soils of the city of Quito, currently suffers from a lack of local theoretical, numerical or experimental research based on the geotechnical properties of the city's characteristic soils. This Doctoral Thesis was supported by the Geotechnical Engineering Laboratory and the Structures Laboratory of the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València. It presents an experimental and numerical study of the behavior of two excavations reinforced with the Soil Nailing technique for the construction of the basement structures of two important buildings located in the north-central area of the city of Quito. Both the experimental and the numerical study focus mainly on the stress of tension forces exerted on the steel bars of the "Soil Nails", analysis of horizontal wall displacements and analysis of settlements of the ground behind the walls, which were induced by the construction of each underground level. As part of the numerical analysis through finite elements, different constitutive soil models were considered, the parameters of which were determined in detail in accordance with laboratory testing from the geotechnical characterization study for this research. This Doctoral Thesis, therefore, constitutes one of the first complete studies in the region aimed at explaining the experimental and numerical behavior of excavations through the Soil Nailing technique, supported by complete geotechnical characterization work which was carried out for the purpose of forming part of this study. / Capa Guachón, VE. (2021). Estudio experimental y numérico del comportamiento de excavaciones ejecutadas mediante la técnica de suelo claveteado (soil nailing) en suelos de la ciudad de Quito (Ecuador) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164174