A norma Brasileira NBR 6122/1996 - Projeto e Execução de Fundações utiliza o conceito de coeficiente de segurança global e parcial na verificação da segurança de fundações. Esta dissertação ressalta que essa verificação, utilizada na prática, é necessária, para que se atenda às exigências da norma, porém, não é suficiente para garantir a segurança de uma fundação. Pois, qualquer medida de segurança deve estar associada a uma determinada probabilidade de ruína. Neste contexto, apresenta-se nessa dissertação uma metodologia de verificação da segurança na qual, a escolha da carga admissível de um estaqueamento é baseada na probabilidade de ruína de um elemento isolado de fundação e, a aplicação dessa metodologia em diversas fundações executadas em diferentes regiões do país. / The Brazilian code NBR 6122/1996 for Foundation Design and Execution is based on the concept of Limit States Design (LSD) and on the traditional Working Stress Design (WSD). This paper shows that this approach, as usually carry out in the foundation engineering practice, although being necessary, is not enough to assure a safe foundation, once any safety measurement should be associated to a given probability of failure. Therefore, in the proposed methodology, the safety verification of the piling allowable load is based on the probability of failure of an isolated foundation element.

Relatos da observação do comportamento de obras de engenharia em escala natural, especialmente no caso de edifícios apoiados em fundações profundas, são pouco freqüentes em nossa literatura, embora estimulados por vários autores e pela Norma Brasileira de Projeto e Execução de Fundações. Este trabalho apresenta resultados de medidas de carga e recalque em 20 pilares contíguos de uma estrutura em concreto armado pré-moldada, apoiada em fundações do tipo estaca cravada. Os recalques foram medidos por meio de nivelamento ótico de precisão, tendo sido determinado valores máximos variáveis entre 1,1 e 4,3 mm. Foram observados deslocamentos sob carga constante, fluência da fundação, com taxa variável entre 0,8 e 3,2 mm/log t. As solicitações normais nos pilares foram avaliadas indiretamente por meio da variação de seu comprimento, utilizando-se um extensômetro mecânico removível. Apresenta-se a metodologia para interpretação das medidas efetuadas pelo extensômetro mecânico, levando em conta as variações dos fatores ambientais e a reologia do concreto, a qual conduz a uma boa concordância entre os valores medidos e os fornecidos pelo cálculo estrutural. Os dados coletados são retroanalisados sob o enfoque da interação solo estrutura pela modelagem da superestrutura por meio de pórtico espacial apoiado em molas representativas das fundações por estacas. No cálculo das molas foi utilizada a integração numérica da solução de Mindlin para a modelagem do efeito de grupo do sistema formado pelas estacas e o maciço de solo. Verificou-se que a elevada variabilidade dos solos da formação geológica do local foi refletida no comportamento da obra, como mostra o resultado da retroanálise efetuada. Conclui-se que as variabilidades da formação geotécnica devem ser consideradas para que previsões de comportamento sejam mais realistas / Although encouraged by several authors and by the Brazilian Foundation Code, reports of actual column loads measurement in natural scale are not frequent in our technical literature, especially in the case of buildings supported by deep foundations. Results of load and settlement measurements at 20 contiguous columns of a structure built in pre-cast reinforced concrete and supported by driven piles are presented. Settlements were measured by means of optical level and a range of values between 1.1 to 4.3 mm were observed. Settlement under constant load were observed under variable creep rates from 0.8 to 3.2 mm/log t. Loads over columns were indirectly evaluated through column length variation, using a demountable mechanical extensometer. The methodology for interpretation of measurements made with the mechanical extensometer is described, considering corrections due to the variation of environmental conditions and to the concrete’s rheology; this methodology leads to a good agreement between measured values and those supplied by conventional structural design. The collected data is back analysed taking into account the soil structure interaction. The superstructure was modelled as a spatial frame supported by springs with the same rigidity of the pile foundation element. The equivalent spring parameter for each column support has considered the settlement group effect for all piles embedded in soil, using the numerical integration of Mindlin's equations. Results of this back analysis show a high variability, reflecting the high degree of variability of local subsoil conditions. Therefore, one can conclude that predictions, in order to be reliable, must consider these soil variations

Relatos da observação do comportamento de obras de engenharia em escala natural, especialmente no caso de edifícios apoiados em fundações profundas, são pouco freqüentes em nossa literatura, embora estimulados por vários autores e pela Norma Brasileira de Projeto e Execução de Fundações. Este trabalho apresenta resultados de medidas de carga e recalque em 20 pilares contíguos de uma estrutura em concreto armado pré-moldada, apoiada em fundações do tipo estaca cravada. Os recalques foram medidos por meio de nivelamento ótico de precisão, tendo sido determinado valores máximos variáveis entre 1,1 e 4,3 mm. Foram observados deslocamentos sob carga constante, fluência da fundação, com taxa variável entre 0,8 e 3,2 mm/log t. As solicitações normais nos pilares foram avaliadas indiretamente por meio da variação de seu comprimento, utilizando-se um extensômetro mecânico removível. Apresenta-se a metodologia para interpretação das medidas efetuadas pelo extensômetro mecânico, levando em conta as variações dos fatores ambientais e a reologia do concreto, a qual conduz a uma boa concordância entre os valores medidos e os fornecidos pelo cálculo estrutural. Os dados coletados são retroanalisados sob o enfoque da interação solo estrutura pela modelagem da superestrutura por meio de pórtico espacial apoiado em molas representativas das fundações por estacas. No cálculo das molas foi utilizada a integração numérica da solução de Mindlin para a modelagem do efeito de grupo do sistema formado pelas estacas e o maciço de solo. Verificou-se que a elevada variabilidade dos solos da formação geológica do local foi refletida no comportamento da obra, como mostra o resultado da retroanálise efetuada. Conclui-se que as variabilidades da formação geotécnica devem ser consideradas para que previsões de comportamento sejam mais realistas / Although encouraged by several authors and by the Brazilian Foundation Code, reports of actual column loads measurement in natural scale are not frequent in our technical literature, especially in the case of buildings supported by deep foundations. Results of load and settlement measurements at 20 contiguous columns of a structure built in pre-cast reinforced concrete and supported by driven piles are presented. Settlements were measured by means of optical level and a range of values between 1.1 to 4.3 mm were observed. Settlement under constant load were observed under variable creep rates from 0.8 to 3.2 mm/log t. Loads over columns were indirectly evaluated through column length variation, using a demountable mechanical extensometer. The methodology for interpretation of measurements made with the mechanical extensometer is described, considering corrections due to the variation of environmental conditions and to the concrete’s rheology; this methodology leads to a good agreement between measured values and those supplied by conventional structural design. The collected data is back analysed taking into account the soil structure interaction. The superstructure was modelled as a spatial frame supported by springs with the same rigidity of the pile foundation element. The equivalent spring parameter for each column support has considered the settlement group effect for all piles embedded in soil, using the numerical integration of Mindlin's equations. Results of this back analysis show a high variability, reflecting the high degree of variability of local subsoil conditions. Therefore, one can conclude that predictions, in order to be reliable, must consider these soil variations

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 INICIO1.pdf: 76456 bytes, checksum: 67582e2139003c6e0cbd33eceb443ce2 (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / The joined structure-foundation analysis of buildings is one of the studied themes of Soil- Structure Interaction (SSI). In this research, a numerical tool was developed using the Matlab program to evaluate the soil-structure interaction in buildings, where the problem has been studied in the last years, but has not became a current practice in civil engineering. The developed program, here named as AIEFE, predict the settlement using the Aoki and Lopes (1975) method, using as input data the reaction loads of building columns, calculated in any subroutine of spatial-portico analysis. The commercial program TQS was chosen as this subroutine in the present research. The found foundation settlements were converted in stiffness values and, then, inputted again in the structural analysis, predicting new settlements, but no more considering the foundations as fixed points . The method is iterative, aiming to reach the settlement (or load) convergence. Two examples of buildings supported by piled foundations were analyzed. The first one presented an almost square plant and the other one was typically rectangular. The SSI effects were analyzed in terms of column loads and also stiffness and foundations settlements during the constructive process of the 15-levels studied cases. During the construction of the first building levels, it was observed a greater load and settlement redistribution, due the lower structural stiffness. Using the foundation stiffness instead of settlement values was considered as an efficient process of convergence. It was also observed that the non-linear foundation behavior had a great influence in the structure load redistribution, even on advanced construction stages when the structure stiffness has a great value. / A análise conjunta da estrutura e da fundação de uma edificação é um dos temas estudados dentro do conceito interação solo-estrutura (ISE). Neste trabalho, desenvolveu-se uma rotina de cálculo no ambiente Matlab para avaliar a interação solo-estrutura em edifícios, onde o tema é estudado há algum tempo, mas que ainda não se tornou prática corrente na engenharia civil. O programa desenvolvido, denominado AIEFE, calcula os recalques das fundações utilizando o método de Aoki e Lopes (1975), utilizando como dados de entrada as reações de apoio dos pilares do edifício vindas de uma sub-rotina de cálculo de pórtico espacial, aqui empregando-se o programa TQS. Os recalques encontrados para as fundações são convertidos em rigidezes e então são inseridos na sub-rotina de cálculo estrutural, onde se processa a estrutura novamente, não mais com apoios indeslocáveis. A metodologia é iterativa de forma a buscar a convergência de recalques ou reações de apoio. Dois exemplos de edifícios apoiados sobre blocos de estacas foram analisados. Um possuía uma geometria em planta aproximadamente quadrangular e o outro retangular. Foram avaliados os efeitos da ISE nas reações de apoio, rigidezes e recalques dos pilares durante o processo construtivo dos 15 pavimentos dos exemplos estudados. Observou-se que nos primeiros pavimentos, devido a menor rigidez da estrutura, tem-se maior redistribuição de carga, recalques e rigidezes nos pilares, e que o processo iterativo em termos de rigidez é bastante eficaz. Verificou-se, também, que o comportamento carga-recalque não-linear das fundações influenciou bastante no comportamento de carga, rigidezes e recalques dos pilares, mesmo em estágios avançados da obra, quando a rigidez da estrutura já era bastante grande.

A norma Brasileira NBR 6122/1996 - Projeto e Execução de Fundações utiliza o conceito de coeficiente de segurança global e parcial na verificação da segurança de fundações. Esta dissertação ressalta que essa verificação, utilizada na prática, é necessária, para que se atenda às exigências da norma, porém, não é suficiente para garantir a segurança de uma fundação. Pois, qualquer medida de segurança deve estar associada a uma determinada probabilidade de ruína. Neste contexto, apresenta-se nessa dissertação uma metodologia de verificação da segurança na qual, a escolha da carga admissível de um estaqueamento é baseada na probabilidade de ruína de um elemento isolado de fundação e, a aplicação dessa metodologia em diversas fundações executadas em diferentes regiões do país. / The Brazilian code NBR 6122/1996 for Foundation Design and Execution is based on the concept of Limit States Design (LSD) and on the traditional Working Stress Design (WSD). This paper shows that this approach, as usually carry out in the foundation engineering practice, although being necessary, is not enough to assure a safe foundation, once any safety measurement should be associated to a given probability of failure. Therefore, in the proposed methodology, the safety verification of the piling allowable load is based on the probability of failure of an isolated foundation element.

Considera-se neste trabalho o projeto de estruturas de concreto para edifícios de múltiplos andares, com fundação profunda, levando-se em conta a interação solo-estrutura. Essa interação é analisada por meio de um método numérico em que a superestrutura (lajes, vigas e pilares) e os elementos estruturais de fundação (blocos e estacas) são considerados uma estrutura única, modelada pelo método dos elementos finitos e implementada no código computacional PEISE (Pórtico Espacial com Interação Solo-Estrutura), desenvolvido nesta pesquisa. O maciço de solos é representado por um modelo geotécnico proposto por Aoki e Lopes, em 1975, que utiliza a solução de Mindlin para o cálculo de deslocamentos em meio semi-infinito, elástico, contínuo e isótropo, e que considera a existência de uma superfície indeslocável, abaixo da qual as deformações do maciço podem ser desprezadas. A resposta elástica da interação solo-estrutura é subordinada a valores limites, observados em ensaios de capacidade de carga das estacas. Como forma de validar o programa e mostrar sua aplicação em problemas práticos de engenharia, resultados de exemplos foram comparados com os obtidos por outras metodologias presentes na literatura. Também, acompanhou-se o desempenho estrutural de um edifício de 26 pavimentos, com fundação em estaca hélice contínua, em sua fase construtiva, com o monitoramento de recalques e a medida de deformações em pilares, para obtenção indireta de suas solicitações normais. Os recalques foram obtidos por meio de nivelamento ótico de precisão, e as solicitações normais nos pilares foram avaliadas indiretamente, pela variação de seu comprimento, utilizando-se extensômetro mecânico removível e considerando-se as variações dos fatores ambientais e a reologia do concreto. / Design of concrete structures for multi-story buildings with deep foundation is considered in this work, taking in account the soil-structure interaction. This interaction is analysed with a numerical method where the superstructure (slabs, beams, and columns), and the foundation structural elements (blocks and piles) are considered a unique structure, modeled by the finite element method and implemented in the PEISE (soil-structure interaction in spatial frame), software that was developed in this search. The geo-technical model proposed by Aoki and Lopes (1975) represents the soil, where Mindlin\'s solution is used to calculate displacements in a semi-infinite, elastic, continuous, and isotropic environment. This solution also considers the existence of an unmovable surface, under which the soil deformations shall be neglected. The elastic response of soil-structure interaction is subordinated to limit values observed in \"in situ\" loading capacity piles tests. The examples elaboration proves the developed formulation validity through results comparison with others methodologies. Also the structural performance of a 26 story building with augercast piles was observed during the construction by measurement of settlements and columns length variation. Settlements were measured by means of optical level. Loads over columns were indirectly evaluated through column length variation, using a demountable mechanical extensometer and considering corrections due to the variation of environmental conditions and to the concrete\'s rheology.

Considera-se neste trabalho o projeto de estruturas de concreto para edifícios de múltiplos andares, com fundação profunda, levando-se em conta a interação solo-estrutura. Essa interação é analisada por meio de um método numérico em que a superestrutura (lajes, vigas e pilares) e os elementos estruturais de fundação (blocos e estacas) são considerados uma estrutura única, modelada pelo método dos elementos finitos e implementada no código computacional PEISE (Pórtico Espacial com Interação Solo-Estrutura), desenvolvido nesta pesquisa. O maciço de solos é representado por um modelo geotécnico proposto por Aoki e Lopes, em 1975, que utiliza a solução de Mindlin para o cálculo de deslocamentos em meio semi-infinito, elástico, contínuo e isótropo, e que considera a existência de uma superfície indeslocável, abaixo da qual as deformações do maciço podem ser desprezadas. A resposta elástica da interação solo-estrutura é subordinada a valores limites, observados em ensaios de capacidade de carga das estacas. Como forma de validar o programa e mostrar sua aplicação em problemas práticos de engenharia, resultados de exemplos foram comparados com os obtidos por outras metodologias presentes na literatura. Também, acompanhou-se o desempenho estrutural de um edifício de 26 pavimentos, com fundação em estaca hélice contínua, em sua fase construtiva, com o monitoramento de recalques e a medida de deformações em pilares, para obtenção indireta de suas solicitações normais. Os recalques foram obtidos por meio de nivelamento ótico de precisão, e as solicitações normais nos pilares foram avaliadas indiretamente, pela variação de seu comprimento, utilizando-se extensômetro mecânico removível e considerando-se as variações dos fatores ambientais e a reologia do concreto. / Design of concrete structures for multi-story buildings with deep foundation is considered in this work, taking in account the soil-structure interaction. This interaction is analysed with a numerical method where the superstructure (slabs, beams, and columns), and the foundation structural elements (blocks and piles) are considered a unique structure, modeled by the finite element method and implemented in the PEISE (soil-structure interaction in spatial frame), software that was developed in this search. The geo-technical model proposed by Aoki and Lopes (1975) represents the soil, where Mindlin\'s solution is used to calculate displacements in a semi-infinite, elastic, continuous, and isotropic environment. This solution also considers the existence of an unmovable surface, under which the soil deformations shall be neglected. The elastic response of soil-structure interaction is subordinated to limit values observed in \"in situ\" loading capacity piles tests. The examples elaboration proves the developed formulation validity through results comparison with others methodologies. Also the structural performance of a 26 story building with augercast piles was observed during the construction by measurement of settlements and columns length variation. Settlements were measured by means of optical level. Loads over columns were indirectly evaluated through column length variation, using a demountable mechanical extensometer and considering corrections due to the variation of environmental conditions and to the concrete\'s rheology.