Este trabalho apresenta a análise de provas de carga dinâmica realizadas em estaca metálicas tipo trilho (TR - 68) cravadas no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. As estacas possuem segmentos de 12 e de 3 m, soldados segundo a NBR 8800/86, totalizando um comprimento máximo 27 m. Os objetivos desta análise são: 1) realizar um estudo abrangente da capacidade de carga do tipo trilho, 2) verificar a utilização de trilho usado como elemento estrutural de fundação, 3) comprovar o uso do repique como método de controle do estaqueamento, 4) demostrar a importância da energia crescente na prova de carga dinâmica. As medidas de repique foram realizadas com o uso de papel e lápis em vinte estacas, para níveis crescentes de energia. A energia foi aplicada pelo martelo de gravidade caindo de uma altura de 0,20 - 0,40 - 0,60 - 0,80 - 1,00 - 1,20 e 1,50 m. A capacidade de carga das estacas, determinada pela extrapolação da curva carga mobilizada - deslocamento, foi comparada com os valores obtidos pelos métodos de previsão da prática brasileira, bem como com os resultados de dois ensaios com PDA (Pile Driving Analyzer) e também com uma prova de carga estática, realizados em estacas representativas. / This paper presents an analysis of dynamic load tests performed on steel crane rails piles (TR-68) at the Experimental Foundation Field of USP/São Carlos. The piles have segments of 12 and 3 m, welded according to NBR 8800/86, comprising a maximum driving length of 27 m. The objectives of this analysis are: 1) to carry out a wide study of steel track pile bearing capacity, 2) verify the utilization of the steel crane rails piles with structural element of foundation, 3) to prove the use of the rebound with the control method of driving piles. 4) to demonstrate the importance of increasing energy in the dynamic load test. The rebound measurements were performed with paper and pencil in twenty piles and were analyzed by applying increasing energy level. The energy was applied by the gravity hammer falling of a drop heights of 0.2 - 0.4 - 0.6 - 0.8 - 1.0 - 1.2 and 1.5 m. The pile bearing capacity, determined by the extrapolations of the mobilized resistance - displacement curves was compared to the Brazilian experience methods, as well as to two load tests employing the Pile Driving Analyzer (PDA) and to one static load test carried out on representative piles.

Este trabalho apresenta a análise de provas de carga dinâmica realizadas em estaca metálicas tipo trilho (TR - 68) cravadas no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos. As estacas possuem segmentos de 12 e de 3 m, soldados segundo a NBR 8800/86, totalizando um comprimento máximo 27 m. Os objetivos desta análise são: 1) realizar um estudo abrangente da capacidade de carga do tipo trilho, 2) verificar a utilização de trilho usado como elemento estrutural de fundação, 3) comprovar o uso do repique como método de controle do estaqueamento, 4) demostrar a importância da energia crescente na prova de carga dinâmica. As medidas de repique foram realizadas com o uso de papel e lápis em vinte estacas, para níveis crescentes de energia. A energia foi aplicada pelo martelo de gravidade caindo de uma altura de 0,20 - 0,40 - 0,60 - 0,80 - 1,00 - 1,20 e 1,50 m. A capacidade de carga das estacas, determinada pela extrapolação da curva carga mobilizada - deslocamento, foi comparada com os valores obtidos pelos métodos de previsão da prática brasileira, bem como com os resultados de dois ensaios com PDA (Pile Driving Analyzer) e também com uma prova de carga estática, realizados em estacas representativas. / This paper presents an analysis of dynamic load tests performed on steel crane rails piles (TR-68) at the Experimental Foundation Field of USP/São Carlos. The piles have segments of 12 and 3 m, welded according to NBR 8800/86, comprising a maximum driving length of 27 m. The objectives of this analysis are: 1) to carry out a wide study of steel track pile bearing capacity, 2) verify the utilization of the steel crane rails piles with structural element of foundation, 3) to prove the use of the rebound with the control method of driving piles. 4) to demonstrate the importance of increasing energy in the dynamic load test. The rebound measurements were performed with paper and pencil in twenty piles and were analyzed by applying increasing energy level. The energy was applied by the gravity hammer falling of a drop heights of 0.2 - 0.4 - 0.6 - 0.8 - 1.0 - 1.2 and 1.5 m. The pile bearing capacity, determined by the extrapolations of the mobilized resistance - displacement curves was compared to the Brazilian experience methods, as well as to two load tests employing the Pile Driving Analyzer (PDA) and to one static load test carried out on representative piles.

Para proporcionar menores prazos e custos, o projeto de ampliação da sede da Petrobras, na cidade de Salvador, estado da Bahia, contemplou estacas barretes de grandes dimensões para grandes capacidades de carga. Porém, para atingir as cargas escolhidas, foi necessário embutir as estacas no topo rochoso. Portanto, foram projetadas estacas barretes embutidas em rocha, escavadas com hidrofresa. Esta pesquisa apresenta o estudo de duas provas de carga estáticas executadas em uma mesma estaca barrete teste embutida em rocha, a fim de proporcionar um melhor entendimento de seu comportamento, assim como os principais fatores que influenciam resistência e deformabilidade. Em março de 2012, foram realizadas duas provas de carga estáticas na mesma estaca barrete teste embutida em rocha. Os ensaios foram executados a partir das metodologias normativas NBR 12131 (2006) e NBR 6122 (2010), com carregamentos lento e rápido, respectivamente e subsequentemente. No primeiro ensaio (lento), aplicou-se a carga máxima de 12 MN, enquanto que no segundo (rápido), aplicou-se a carga máxima de 14 MN. Os dados obtidos nos ensaios, de acordo com a bibliografia utilizada, são pioneiros no Brasil, por se tratar da primeira estaca barrete embutida em rocha com utilização de hidrofresa, submetida à prova de carga de desempenho. A estaca foi instrumentada em profundidade, o que propiciou a avaliação da distribuição de carga nas camadas atravessadas. Foram realizadas comparações entre resultados obtidos da instrumentação e do topo, por meio do repique elástico. Além da avaliação e interpretação dos dados obtidos nos ensaios de provas de carga estáticas, esta pesquisa apresenta previsões de comportamento, com diferentes conceitos, para estacas embutidas em rocha, sem reação de ponta, com intuito de comparar seus resultados com os obtidos nos ensaios. Em conjunto com as previsões, foram apresentados métodos para estimativa de adesão lateral na interface da estaca com o maciço rochoso. / To use high loads on foundations of the Petobras Headquarters, the designers chose the barrette pile with great dimensions and a few units compared with others types, to shorten the deadline and optimize costs. However, to reach these assumptions, it was necessary make the piles deeper than the soil strata, and, therefore, made a rock socket design. This research presents two static load tests study and analysis in the same barrette test pile, to forecast behavior and find resistance and strain influences. In March, 2012, two static load tests were made in the same barrette test pile located in Salvador Bahia, in Petrobras headquarters. The first essay was made according to a slow maintained test with 12 MN maximum compressive loads. The second essay was made immediately after, according to a quick load test and 14 MN maximum compressive loads. The data obtained from both tests, far as is known, were the first results on rock socket barrette pile in Brazil, using hydromill for the excavations in rock. The pile had depth instrumentation with expansible strain gages and an expanded polystyrene block below the cage, to make the tip useless. Beyond the data assessment and interpretation from static load tests, this research presents forecasting methods to only shear resistance rock socket piles, with the aim of comparison. Lastly but not least, side resistance empirical methods between pile and rock interface were presented.

A técnica da fotoelasticidade pode ser particularmente útil na análise de tensões em sistemas com geometrias complexas. Em um equipamento chamado polariscópio, um feixe de luz polarizada atravessa o modelo fotoelástico que representa o protótipo. Ao submeter este modelo a um carregamento, faixas de diferentes cores poderão ser visualizadas. Cada cor é associada a um nível de tensão. As tensões observadas no modelo fotoelástico podem ser comparadas com as tensões determinadas nos modelos numéricos ou analíticos. Em casos específicos, o problema da distribuição de tensões em uma fundação pode ser analisado com emprego da fotoelasticidade. A análise do comportamento de estacas helicoidais através da técnica da fotoelasticidade pode ser então de grande valia para estudos mais aprofundados deste sistema. O principal objetivo desta pesquisa foi viabilizar este método experimental para ser aplicado no Departamento de Geotecnia da EESC em análises de tensões em sistemas geotécnicos. Para validar as análises experimentais, tensões observadas em modelos de geometria simples foram comparadas com as tensões determinadas por meio de modelagem numérica com o método dos elementos finitos. O comportamento da fundação por estaca helicoidal observado pela técnica da fotoelasticidade mostrou semelhança ao observado na modelagem numérica. Por meio da distribuição de tensões, foi possível avaliar a influência da geometria helicoidal da lâmina e da profundidade de instalação da ancoragem no terreno. / The photoelastic method can be particularly useful for stress analysis with complex geometry systems. In equipment called polariscope, a polarized light beam crosses the photoelastic model that represents the prototype. Submitting this model to a load, fringes of different colors can be visualized. Each color is associated to a stress level. The stresses corresponding to the observed fringes on the photoelastic model can be compared to the stresses obtained through analytical or numerical models. In specific cases, the stress distribution problem can be analyzed with the use of photoelasticity. The photoelastic analysis of the helical pile behavior can then be valuable for further studies of this system. The main objective of this research was enabling this experimental method to be applied in the Department of Geotechnical Engineering of EESC in geotechnical systems stress analysis. To validate the experimental analysis, stresses observed in simple geometry models have been compared to those stresses determined by numerical modeling with the finite element method. The observed behavior of the helical pile foundation by photoelastic method showed similarity to that one observed through numerical modeling. Stress distribution analyses allowed evaluating the influence of helical blade geometry and the depth of installation.

O Pinus elliotti representa o principal produtor atual de exploração de resina no setor florestal brasileiro. Recentemente, plantios de P. elliottii X P. caribaea vêm se destacando, principalmente, pela sua maior produtividade em biomassa. Além disto, a resina do híbrido apresenta características químicas semelhantes aos seus parentais. Porém, poucas são as informações quanto a estaquia de espécies do gênero Pinus, e se focarmos na propagação de árvores adultas, tal carência é ainda maior, principalmente ao se considerar a dificuldade de rejuvenescimento/revigoramento do material genético. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar o enraizamento adventício do P. elliottii var. elliottii e P. elliottii X P. caribaea adultos. Para tanto, o trabalho foi dividido em três diferentes estudos. O primeiro (Capítulo 2) avaliou o enraizamento adventício de estacas das matrizes adultas de P. elliottii e P. elliottii X P. caribaea no 5° estágio de enxertia seriada com e sem podas sucessivas, sob ação do AIB, talco com fungicida Cerconil® e terebentina. O segundo (Capítulo 3) foi baseado na avaliação do enraizamento adventício de estacas no 2° estágio de enxertia seriada de uma matriz adulta de P. elliottii var. elliottii submetida a um ano de podas sucessivas, sob ação do AIB, terebentina e paclobutrazol. Por sua vez, o terceiro estudo (Capítulo 4) consistiu na avaliação do enraizamento adventício de braquiblastos e brotos de duas matrizes adulta de P. elliottii e P. elliottii X Pinus caribaea, sob ação do AIB e paclobutrazol. Os resultados permitiram inferir que a sobrevivência e o enraizamento adventício aos diferentes tratamentos variaram de acordo com o genótipo e com as características morfológicas das estacas (grau de lignificação e tipo de estacas, brotos e braquiblastos). De maneira geral, os resultados evidenciaram a atuação das enxertias seriadas e das podas sucessivas na restauração da competência rizogênica das estacas dos brotos das matrizes adultas de P. elliottii e P. elliottii X P. caribaea, promovido pelo rejuvenescimento/ revigoramento parcial das matrizes. Além disto, a estaquia de braquiblastos mostrou ser uma ferramenta promissora para a propagação de espécies do gênero Pinus. / Pinus elliottii is the main current resin extraction producer in the Brazilian forest sector. Recently, plantations of P. elliottii X P. caribaea play a great importance in the production systems mainly by its high biomass productivity. In addition, the hybrid resin has chemical characteristics similar to their parents. However, there is little information on obtaining clones, and considering the propagation of mature trees, this lack of information is even greater, mainly concerning the difficulty to achieve the rejuvenation/ reinvigoration of the genetic material. Based on theses information, the present work was aimed to evaluate the adventitious rooting of mature P. elliottii var. elliottii and P. elliottii X P. caribaea cuttings. Therefore, the work was divided into three basic studies. The first study (Chapter 2) was based on the evaluation of adventitious rooting of mature P. elliottii and P. elliottii X caribaea cuttings of grafts up five sequential grafting with and without pruning, under the action of AIB, talc with fungicide and turpentine. The second (Chapter 3) was based on the evaluation of adventitious rooting of mature P. elliottii cuttings of grafts up two sequential grafting with pruning, under the action of IBA, paclobutrazol and turpentine. The third (Chapter 4) evaluated the adventitious rooting of brachyblast and shoots of mature P. elliottii and P. elliottii X caribaea cuttings, under the action of IBA and paclobutrazol. Results showed that the cutting survival and root growth, under the action of different treatments, varied according to the genotype and morphological characteristics of the material (cutting lignifications and type, brachyblast or shoot). Overall, our results showed the performance of serial grafting and pruning on the restoration of rooting competence in P. elliottii and P. elliottii X P. caribaea stem cuttings, promoted by the rejuvenation of trees. Moreover, the cutting of brachyblast can be a promising tool for the propagation of Pinus species.

A recente descoberta das reservas de petróleo do Pré-Sal no Brasil obrigou a indústria a enfrentar condições de extração adversas, a mais de 1000m de lâmina de água e 5000m de sedimentos. Com o aumento da procura, justificou-se investir em pesquisa e tecnologia para dar resposta aos diversos problemas de exploração em águas ultra profundas. Em condições desfavoráveis de exploração, diversos sistemas tecnológicos submersos autônomos no fundo do mar, nearshore e offshore, tem que ser instalados para resistir a esforços solicitados por plataformas devido a manobras de navios, ondas, correntes marinhas, ventos, etc.. Atualmente a Petrobras utiliza um sistema desenvolvido e patenteado, as estacas torpedo metálicas, para resistir às solicitações e ancorar no leito oceânico as suas plataformas flutuantes. Sua instalação consiste na queda livre e penetração no solo argiloso marinho, por ação da aceleração da gravidade nas suas massas, e que apresenta ainda alguns desafios na instalação. O presente trabalho avalia uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo e outras estruturas, que serve de alternativa e/ou melhoria à técnica já utilizada, e que consiste na instalação de uma haste metálica pela ação do seu peso próprio e por aplicação de jatos de água verticais, provenientes de tubos metálicos inseridos em solos argilosos. O estudo, na primeira etapa descrita nesta tese, concentra-se em modelos reduzidos, seguindo as leis de semelhança pelo número de Froude, e futuramente pretende-se transitar para o protótipo. Os ensaios de hidrojateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques em forma de paralelepípedo, com paredes em acrílico, preenchidos com solo argiloso. O estudo foi realizado em modelos reduzidos para duas escalas de comprimento, correspondentes a 1:67 e 1:76, com o objetivo de estudar o mecanismo de penetração dos torpedos metálicos e nos fenômenos de hidrojateamento em solo argiloso. O solo foi caracterizado e nos ensaios foram identificados e avaliados: (a) a influência do fluxo de água a partir das variáveis vazão, pressão, velocidade e diâmetro do jato, (b) a influência da massa e diâmetro das hastes metálicas e (c) a interação solo-estaca pós instalação. Os resultados apresentados indicaram que as maiores profundidades de penetração das estacas torpedo foram atingidas para os modelos de maior massa, e também para as maiores vazões do fluxo de água, para maiores pressões de fluxo de água e menor resistência não drenada do solo. Com base nas variáveis controladas foi possível estabelecer um modelo e uma equação para estimar a profundidade máxima atingida por estacas metálicas instaladas por fluidização. Estes resultados complementaram estudos anteriores e permitiram uma avaliação, baseada em modelos reduzidos, na eficiência do jateamento, parâmetros de controle do mecanismo de erosão, profundidade máxima de penetração no leito marinho e capacidade de carga das estacas, sempre utilizando conceitos de similaridade para relacionar modelo e protótipo. / Deep water oil fields discovered by Petrobras in Brazil in 2006 brought new challenges to the offshore industry. Thus, for exploring these basins, research and technology investments are necessary to ensure production conditions, which require development of technological foundation systems, nearshore and offshore. Petrobras designed and patented an anchoring system, the torpedo pile, which serves as foundation to various types of production structures in ultra-deepwater. Torpedo is a steel pile, filled with ballast, having a cone-shaped tip. The anchor installation consists in the free fall of the torpedo from a designated height above the seafloor, which dynamically penetrates into marine clay by the action of gravity acceleration of the torpedo mass. This thesis presents an alternative installation technique for torpedo anchors based on tests carried out in reduced physical models following the law of similarity by the Froude number. The goal was to install model piles by applying downward vertical water jets. The water jetting tests were performed in the laboratory using parallelepiped-shaped tanks with acrylic walls, filled with clayey soil. The study was conducted on reduced scale models for two length scales, corresponding to 1:67 and 1:76, with the aim of studying the penetration mechanism of metal torpedoes and water jetting phenomena in clayey soil. The soil was characterized and tests were performed to identify and evaluated: (a) the influence of water flow, pressure, penetration rate and diameter of the jet, (b) the influence of the mass and diameter of the metal rods and (c) soil-pile interaction after installation. The results presented indicated that the greatest depth of penetration of torpedo piles was achieved for higher mass models, also for the higher flow rates, the Reynolds number, higher water flow pressures and lower undrained resistance of the soil. Based on these variables it was possible to establish a model and an equation to estimate the maximum depth of penetration of metal piles installed by fluidization. These results complement previous studies and allowed an assessment based on reduced models, the jetting efficiency, the control parameters of the erosion mechanism, the maximum penetration depth on the seabed and load capacity of the piles, always using concepts of similarity to relate model and prototype.

Para proporcionar menores prazos e custos, o projeto de ampliação da sede da Petrobras, na cidade de Salvador, estado da Bahia, contemplou estacas barretes de grandes dimensões para grandes capacidades de carga. Porém, para atingir as cargas escolhidas, foi necessário embutir as estacas no topo rochoso. Portanto, foram projetadas estacas barretes embutidas em rocha, escavadas com hidrofresa. Esta pesquisa apresenta o estudo de duas provas de carga estáticas executadas em uma mesma estaca barrete teste embutida em rocha, a fim de proporcionar um melhor entendimento de seu comportamento, assim como os principais fatores que influenciam resistência e deformabilidade. Em março de 2012, foram realizadas duas provas de carga estáticas na mesma estaca barrete teste embutida em rocha. Os ensaios foram executados a partir das metodologias normativas NBR 12131 (2006) e NBR 6122 (2010), com carregamentos lento e rápido, respectivamente e subsequentemente. No primeiro ensaio (lento), aplicou-se a carga máxima de 12 MN, enquanto que no segundo (rápido), aplicou-se a carga máxima de 14 MN. Os dados obtidos nos ensaios, de acordo com a bibliografia utilizada, são pioneiros no Brasil, por se tratar da primeira estaca barrete embutida em rocha com utilização de hidrofresa, submetida à prova de carga de desempenho. A estaca foi instrumentada em profundidade, o que propiciou a avaliação da distribuição de carga nas camadas atravessadas. Foram realizadas comparações entre resultados obtidos da instrumentação e do topo, por meio do repique elástico. Além da avaliação e interpretação dos dados obtidos nos ensaios de provas de carga estáticas, esta pesquisa apresenta previsões de comportamento, com diferentes conceitos, para estacas embutidas em rocha, sem reação de ponta, com intuito de comparar seus resultados com os obtidos nos ensaios. Em conjunto com as previsões, foram apresentados métodos para estimativa de adesão lateral na interface da estaca com o maciço rochoso. / To use high loads on foundations of the Petobras Headquarters, the designers chose the barrette pile with great dimensions and a few units compared with others types, to shorten the deadline and optimize costs. However, to reach these assumptions, it was necessary make the piles deeper than the soil strata, and, therefore, made a rock socket design. This research presents two static load tests study and analysis in the same barrette test pile, to forecast behavior and find resistance and strain influences. In March, 2012, two static load tests were made in the same barrette test pile located in Salvador Bahia, in Petrobras headquarters. The first essay was made according to a slow maintained test with 12 MN maximum compressive loads. The second essay was made immediately after, according to a quick load test and 14 MN maximum compressive loads. The data obtained from both tests, far as is known, were the first results on rock socket barrette pile in Brazil, using hydromill for the excavations in rock. The pile had depth instrumentation with expansible strain gages and an expanded polystyrene block below the cage, to make the tip useless. Beyond the data assessment and interpretation from static load tests, this research presents forecasting methods to only shear resistance rock socket piles, with the aim of comparison. Lastly but not least, side resistance empirical methods between pile and rock interface were presented.

O Pinus elliotti representa o principal produtor atual de exploração de resina no setor florestal brasileiro. Recentemente, plantios de P. elliottii X P. caribaea vêm se destacando, principalmente, pela sua maior produtividade em biomassa. Além disto, a resina do híbrido apresenta características químicas semelhantes aos seus parentais. Porém, poucas são as informações quanto a estaquia de espécies do gênero Pinus, e se focarmos na propagação de árvores adultas, tal carência é ainda maior, principalmente ao se considerar a dificuldade de rejuvenescimento/revigoramento do material genético. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar o enraizamento adventício do P. elliottii var. elliottii e P. elliottii X P. caribaea adultos. Para tanto, o trabalho foi dividido em três diferentes estudos. O primeiro (Capítulo 2) avaliou o enraizamento adventício de estacas das matrizes adultas de P. elliottii e P. elliottii X P. caribaea no 5° estágio de enxertia seriada com e sem podas sucessivas, sob ação do AIB, talco com fungicida Cerconil® e terebentina. O segundo (Capítulo 3) foi baseado na avaliação do enraizamento adventício de estacas no 2° estágio de enxertia seriada de uma matriz adulta de P. elliottii var. elliottii submetida a um ano de podas sucessivas, sob ação do AIB, terebentina e paclobutrazol. Por sua vez, o terceiro estudo (Capítulo 4) consistiu na avaliação do enraizamento adventício de braquiblastos e brotos de duas matrizes adulta de P. elliottii e P. elliottii X Pinus caribaea, sob ação do AIB e paclobutrazol. Os resultados permitiram inferir que a sobrevivência e o enraizamento adventício aos diferentes tratamentos variaram de acordo com o genótipo e com as características morfológicas das estacas (grau de lignificação e tipo de estacas, brotos e braquiblastos). De maneira geral, os resultados evidenciaram a atuação das enxertias seriadas e das podas sucessivas na restauração da competência rizogênica das estacas dos brotos das matrizes adultas de P. elliottii e P. elliottii X P. caribaea, promovido pelo rejuvenescimento/ revigoramento parcial das matrizes. Além disto, a estaquia de braquiblastos mostrou ser uma ferramenta promissora para a propagação de espécies do gênero Pinus. / Pinus elliottii is the main current resin extraction producer in the Brazilian forest sector. Recently, plantations of P. elliottii X P. caribaea play a great importance in the production systems mainly by its high biomass productivity. In addition, the hybrid resin has chemical characteristics similar to their parents. However, there is little information on obtaining clones, and considering the propagation of mature trees, this lack of information is even greater, mainly concerning the difficulty to achieve the rejuvenation/ reinvigoration of the genetic material. Based on theses information, the present work was aimed to evaluate the adventitious rooting of mature P. elliottii var. elliottii and P. elliottii X P. caribaea cuttings. Therefore, the work was divided into three basic studies. The first study (Chapter 2) was based on the evaluation of adventitious rooting of mature P. elliottii and P. elliottii X caribaea cuttings of grafts up five sequential grafting with and without pruning, under the action of AIB, talc with fungicide and turpentine. The second (Chapter 3) was based on the evaluation of adventitious rooting of mature P. elliottii cuttings of grafts up two sequential grafting with pruning, under the action of IBA, paclobutrazol and turpentine. The third (Chapter 4) evaluated the adventitious rooting of brachyblast and shoots of mature P. elliottii and P. elliottii X caribaea cuttings, under the action of IBA and paclobutrazol. Results showed that the cutting survival and root growth, under the action of different treatments, varied according to the genotype and morphological characteristics of the material (cutting lignifications and type, brachyblast or shoot). Overall, our results showed the performance of serial grafting and pruning on the restoration of rooting competence in P. elliottii and P. elliottii X P. caribaea stem cuttings, promoted by the rejuvenation of trees. Moreover, the cutting of brachyblast can be a promising tool for the propagation of Pinus species.

O objetivo desta tese foi verificar a viabilidade de utilização de jatos de água verticais circulares, únicos e contínuos, provenientes da ponteira de uma estaca torpedo, para auxiliar sua instalação por peso próprio no leito marinho, através da fluidização do solo. Foram realizados ensaios de laboratório, em modelo reduzido, utilizando hastes para simular estacas torpedo (sem aletas) seguindo a lei de semelhança pelo número de Froude. Os ensaios de instalação por peso próprio, com e sem fluidização, ocorreram sem altura de queda, com a estaca modelo em contato com a superfície do leito. Trabalhou-se com três diâmetros de estacas, seis massas, quatros vazões e areia fina saturada compactada em duas densidades relativas iniciais (média e densa). Os ensaios de arrancamento, em leito arenoso fluidizado e não fluidizado, foram realizados imediatamente, 4, 24 e 48 horas após a instalação dos modelos. A metodologia de instalação proposta mostrou-se viável, quando o jateamento é aplicado desde a superfície em solo arenoso. As profundidades instaladas atingidas por fluidização (L/de > 50) foram consideravelmente superiores às profundidades cravadas por apenas peso próprio (L/de < 5). A geometria da zona perturbada durante a instalação por fluidização dos modelos, permaneceu constante e paralela ao fuste, com geometria de aproximadamente 2de em relação ao modelo, independentemente da vazão aplicada e da densidade relativa inicial do solo. A partir das leis de análise dimensional, uma expressão para a profundidade instalada das estacas modelo foi proposta, mostrando que a mesma é função do peso e da geometria do modelo, das propriedades físicas do solo e do fluido, e de sua vazão. Quanto maior a massa do modelo e a vazão aplicada e menor a densidade relativa, maior a profundidade atingida e maior a velocidade inicial de instalação. Constatou-se que a capacidade de carga axial dos modelos depende da densidade relativa, do diâmetro do modelo e do método de instalação (com e sem fluidização). Independentemente da densidade relativa inicial, o solo fluidizado convergiu para a mesma densidade relativa final, próxima as suas condições no estado crítico. As estacas em solo fluidizado apresentaram ganho resistência com o tempo (efeito de setup), com capacidade de carga inferior às estacas cravadas em solo não fluidizado. / The aim of this thesis was to investigate the feasibility of using circular vertical water jets, single and continuous, from the tip of a torpedo pile, to assist its installation by own weight on the seabed, through soil fluidization. Laboratory model tests were carried out, using tubes to simulate torpedo piles (without wings) following the law of similarity defined by the Froude number. The installation tests by the pile own weight, with and without fluidization, occurred without drop height, with the piles in contact with the surface of the bed. Three diameters of model piles and six masses, four flow rates and saturated sand at two initial relative densities (medium and dense) have been used in this set of experiments. Pullout tests in fluidized and nonfluidized soils were performed immediately, 4, 24 and 48 hours after the installation of the models. The proposed installation methodology proved to be feasible when the fluidization is applied from the surface in sandy soils. The installation depths achieved by fluidization (L/de > 50) were significantly higher than the depths reached by pile own weight (L/de < 5). The geometry of the perturbed zone during model installation by fluidization remained constant and parallel to the shaft in a geometry of about 2de of the pile model, regardless of the applied flow rate and the initial relative density of the soil. Following the laws of dimensional analysis, an expression for the embedment of fluidized piles is derived, showing that the penetration depth is a function of pile weight and geometry, fluidized water jet flow rate and velocity, as well as the soil and fluid properties. Increasing the model mass and fluidized flow rate and decreasing the relative density leads to an increase in the depth reached and the initial speed of installation. The axial load capacity of the models depends on the soil relative density, piles diameter and installation method (with and without fluidization). Regardless the initial relative density, the fluidized soil converged to the same final relative density, near its conditions of critical state. Piles installed in fluidized soil presented gain of axial capacity over time (setup effect) with lower resistance than piles driven in nonfluidized soil.

A recente descoberta das reservas de petróleo do Pré-Sal no Brasil obrigou a indústria a enfrentar condições de extração adversas, a mais de 1000m de lâmina de água e 5000m de sedimentos. Com o aumento da procura, justificou-se investir em pesquisa e tecnologia para dar resposta aos diversos problemas de exploração em águas ultra profundas. Em condições desfavoráveis de exploração, diversos sistemas tecnológicos submersos autônomos no fundo do mar, nearshore e offshore, tem que ser instalados para resistir a esforços solicitados por plataformas devido a manobras de navios, ondas, correntes marinhas, ventos, etc.. Atualmente a Petrobras utiliza um sistema desenvolvido e patenteado, as estacas torpedo metálicas, para resistir às solicitações e ancorar no leito oceânico as suas plataformas flutuantes. Sua instalação consiste na queda livre e penetração no solo argiloso marinho, por ação da aceleração da gravidade nas suas massas, e que apresenta ainda alguns desafios na instalação. O presente trabalho avalia uma nova técnica de instalação de âncoras para plataformas marítimas de petróleo e outras estruturas, que serve de alternativa e/ou melhoria à técnica já utilizada, e que consiste na instalação de uma haste metálica pela ação do seu peso próprio e por aplicação de jatos de água verticais, provenientes de tubos metálicos inseridos em solos argilosos. O estudo, na primeira etapa descrita nesta tese, concentra-se em modelos reduzidos, seguindo as leis de semelhança pelo número de Froude, e futuramente pretende-se transitar para o protótipo. Os ensaios de hidrojateamento foram realizados em laboratório, utilizando tanques em forma de paralelepípedo, com paredes em acrílico, preenchidos com solo argiloso. O estudo foi realizado em modelos reduzidos para duas escalas de comprimento, correspondentes a 1:67 e 1:76, com o objetivo de estudar o mecanismo de penetração dos torpedos metálicos e nos fenômenos de hidrojateamento em solo argiloso. O solo foi caracterizado e nos ensaios foram identificados e avaliados: (a) a influência do fluxo de água a partir das variáveis vazão, pressão, velocidade e diâmetro do jato, (b) a influência da massa e diâmetro das hastes metálicas e (c) a interação solo-estaca pós instalação. Os resultados apresentados indicaram que as maiores profundidades de penetração das estacas torpedo foram atingidas para os modelos de maior massa, e também para as maiores vazões do fluxo de água, para maiores pressões de fluxo de água e menor resistência não drenada do solo. Com base nas variáveis controladas foi possível estabelecer um modelo e uma equação para estimar a profundidade máxima atingida por estacas metálicas instaladas por fluidização. Estes resultados complementaram estudos anteriores e permitiram uma avaliação, baseada em modelos reduzidos, na eficiência do jateamento, parâmetros de controle do mecanismo de erosão, profundidade máxima de penetração no leito marinho e capacidade de carga das estacas, sempre utilizando conceitos de similaridade para relacionar modelo e protótipo. / Deep water oil fields discovered by Petrobras in Brazil in 2006 brought new challenges to the offshore industry. Thus, for exploring these basins, research and technology investments are necessary to ensure production conditions, which require development of technological foundation systems, nearshore and offshore. Petrobras designed and patented an anchoring system, the torpedo pile, which serves as foundation to various types of production structures in ultra-deepwater. Torpedo is a steel pile, filled with ballast, having a cone-shaped tip. The anchor installation consists in the free fall of the torpedo from a designated height above the seafloor, which dynamically penetrates into marine clay by the action of gravity acceleration of the torpedo mass. This thesis presents an alternative installation technique for torpedo anchors based on tests carried out in reduced physical models following the law of similarity by the Froude number. The goal was to install model piles by applying downward vertical water jets. The water jetting tests were performed in the laboratory using parallelepiped-shaped tanks with acrylic walls, filled with clayey soil. The study was conducted on reduced scale models for two length scales, corresponding to 1:67 and 1:76, with the aim of studying the penetration mechanism of metal torpedoes and water jetting phenomena in clayey soil. The soil was characterized and tests were performed to identify and evaluated: (a) the influence of water flow, pressure, penetration rate and diameter of the jet, (b) the influence of the mass and diameter of the metal rods and (c) soil-pile interaction after installation. The results presented indicated that the greatest depth of penetration of torpedo piles was achieved for higher mass models, also for the higher flow rates, the Reynolds number, higher water flow pressures and lower undrained resistance of the soil. Based on these variables it was possible to establish a model and an equation to estimate the maximum depth of penetration of metal piles installed by fluidization. These results complement previous studies and allowed an assessment based on reduced models, the jetting efficiency, the control parameters of the erosion mechanism, the maximum penetration depth on the seabed and load capacity of the piles, always using concepts of similarity to relate model and prototype.