Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T21:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Okabe_EduardoPaiva_D.pdf: 3699501 bytes, checksum: 9a744709014d0fd925784d9408f38690 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho são investigados os efeitos da estrutura de suporte e de mancais hidrodinâmicos no comportamento de uma máquina rotativa. A estrutura de suporte, também conhecida como fundação, foi analisada experimentalmente, e através da análise modal das funções resposta em freqüência (FRF) foram calculados seus parâmetros modais. Estes parâmetros foram refinados através de dois métodos de otimização, o primeiro foi baseado na busca áurea, e segundo no método de mínimos quadrados não-linear. O modelo modal da fundação foi integrado ao sistema rotor-mancais através do método das coordenadas mistas, para o cálculo da resposta ao desbalanceamento do sistema completo. A análise modal complexa do sistema rotor-mancais-fundação foi utilizada para determinar a função resposta em freqüência direcional (dFRF), na qual foram observados os efeitos dos parâmetros testados sobre os modos diretos e retrógrados do rotor. Duas abordagens diferentes foram adotadas para a modelagem dos mancais hidrodinâmicos: o método das diferenças finitas e uma solução analítica usando a teoria de mancal curto. O método das diferenças finitas foi empregado no cálculo dos coeficientes de amortecimento e rigidez de um mancal hidrodinâmico finito, e estes foram aplicados no cálculo da resposta ao desbalanceamento e dFRF do rotor. A solução analítica foi usada no cálculo da resposta harmônica do rotor para demonstrar o comportamento não-linear do mancal. Os resultados das simulações foram verificados experimentalmente em um banco de testes / Abstract: This work investigates the effects of the support structure and the hydrodynamic bearings on the dynamic behaviour of rotating machinery. The support structure, also known as foundation, was analysed experimentally and its modal parameters determined through the modal analysis of its frequency response functions (FRF). These parameters were refined through two optimization methods, the first one based on the Golden Search, and the other one on the Nonlinear Least Squares method. The modal model of the foundation was integrated to the rotorbearings system through the Mixed Coordinates method for the calculation of the unbalance response of the complete system. The complex modal analysis of the rotor-bearings-foundation system was applied to calculate the directional frequency response function (dFRF), and determine the effects of the tested parameters on the forward and backward modes. Two different aproaches were adopted to model hydrodynamic bearings: the finite difference method and an analytical solution using the short bearing theory. The finite difference method was employed to calculate the stiffness and damping coefficients of a finite journal bearing, and they were applied in the calculation of unbalance response and dFRF of the rotor. The analytical solution was used to calculate the harmonic response of the rotor and demontrate the bearing nonlinear behaviour. The results of the simulations were verified through experimental tests in laboratory / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Engenheiros geotécnicos, defrontam-se frequentemente com solos de baixa capacidade de suporte. Para viabilizar projetos nestes materiais, pode-se utilizar fundações com grandes dimensões e/ou melhorar a propriedades mecânicas destes solos. Fundações de grandes dimensões podem ser extremamente onerosas e gerar impactos ambientais indesejáveis provocados por grandes movimentações de solo. Em contrapartida, o melhoramento das propriedades mecânicas do solo pode ser obtido por meio de tratamento com agentes cimentantes. Esta técnica tem-se mostrado bastante promissora nas diversas subáreas da geotecnia, como por exemplo, leito e subleito de pavimentação, estabilidade de taludes e terrenos para assentamento de fundações à compressão. A utilização desta técnica em fundações escavadas submetidas à tração ainda é incipiente. Até meados dos anos 1950, os métodos de previsão de desempenho consideravam somente o peso do solo contido em uma superfície ruptura somado ao peso da fundação, como contribuindo na capacidade de carga ao arrancamento. Estudos recentes passaram a incluir uma terceira parcela de resistência devido à resistência ao cisalhamento do solo. A partir de então diversos autores passaram a estudar técnicas de melhoramento e reforços dos reaterros. Num primeiro momento, foi estudada a influência das técnicas de compactação do reaterro e a substituição do material por outro com melhores propriedades. Atualmente, os estudos concentram-se no reforço dos reaterros com geossintéticos e adição de agentes cimentícios. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo avaliando os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga, de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea (proveniente da cidade de Osório/RS), cimentada, avaliando sua influência em termos das propriedades geométricas (diâmetro das fundações, profundidade de assentamento e diâmetro de tratamento) e geotécnicas (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade, influenciados pelo teor de cimento). Para tanto foram realizadas provas de carga à tração, variando-se o diâmetro (30 e 45 cm), profundidades de embutimentos (entre 0,5 e 2,0), e teores de cimento (0%, 3% e 7%). Através das provas de carga, verificou-se que o aumento do teor de cimento e da profundidade de assentamento aumentam a capacidade de carga à tração. Os resultados experimentais foram reproduzidos pelo método de elementos finitos por meio de retroanálise. A partir do modelo numérico gerado pela retroanálise, foram executadas duas análises paramétricas. Na primeira foram definidos os parâmetros significativos – coesão e embutimento – e determinada uma equação adimensional para determinação da carga máxima para tratamento de uma camada infinita. Na segunda análise foram definidos ábacos para determinação da perda de carga em função da redução do diâmetro de tratamento, para três níveis de cimentação – baixa, média e alta. / Geotechnical engineers frequently have to deal with soils that have reduced strength. In order to carry out the design of footings in such materials, their base has to be quite large and/or mechanical properties of the soils have to be improved. Shallow foundations of large dimensions can be extremely expensive and generate undesirable environmental impacts due to large soil movements. As an alternative, the improvement of mechanical properties of the local soil can be obtained by treating it with cementitious agents. Such technique has been used with success in several earthworks such as the improvement of base and sub-base of pavements, slope stability and particularly as a soil-cement mixture of a compacted layer over a low bearing capacity soil. The use of such technique in footings subjected to pullout forces is still insipient. Until middle 1950’s, pullout design methodologies of shallow foundations embedded in soil backfills considered only the weight of the soil contained inside a specific failure surface plus the foundation self-weight as the pullout failure load. Further studies included the shear strength of the soil at the failure surface. Since then several authors considered several techniques to improve and/or reinforce the backfills. At first the influence of backfill compaction and material substitution to improve soil properties were considered. Nowadays, studies concentrate in the reinforcement of backfills with geosynthetics and in the addition of cementitious agents. In such context, the main aim of present work is to carry out a research evaluating the benefits towards the improvement of uplift performance of footings embedded in cemented stabilized backfill, analyzing the influence of the geometrical characteristics of the problem (diameter of the footings, depth of embedment and size of the improved area) and geotechnical properties of the backfill (cohesion intercept, friction angle and Young’s modulus), the latter influenced by the amount of cementitious agents inserted on the soil. For doing so, several pullout tests were carried out varying foundation diameter (0.30 and 0.45 m), embedment depth according foundation diameter (ranging from 0.5 e 2.0) and cement contents (0%, 3% and 7%) in the stabilized backfill. Results of pullout tests have shown that the increase of cement content and embedment depth of the backfill increased uplift capacity. Field results were reproduced through a back-analysis using the finite element technique. In the sequence, two distinct parametrical analyses were also carried out. In the first analysis the parameters that show significance were cohesion intercept and embedment depth – a non-dimensional equation determining the failure pullout load (considering infinite horizontal improvement) was determined. In the second analysis distinct abacus were produced to allow considering reduction of horizontal treatment area for three cementation levels – low, medium e high.

Freqüentemente, a utilização de técnicas tradicionais da engenharia geotécnica depara-se com obstáculos de caráter econômico e ambiental. A técnica do solo-cimento torna-se atrativa quando a melhora das propriedades do solo do local constitui-se numa alternativa de projeto. A técnica de tratamento de solos com cimento encontra aplicação, por exemplo, na construção de bases para pavimentos, na proteção de taludes em barragens de terra e como camada de suporte para fundações superficiais. Entretanto, ainda não existem metodologias de dosagem e projeto das misturas de solo-cimento baseadas em critérios racionais como existe, por exemplo, para o concreto, onde a relação água/cimento desempenha papel fundamental na obtenção da resistência desejada. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência do teor de cimento, da porosidade e do teor de umidade de moldagem, sobre a resistência mecânica de um solo arenoso artificialmente cimentado e avaliar a adequação do uso das relações água/cimento e vazios/cimento na estimativa da sua resistência à compressão simples. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples, triaxiais não-drenados e medidas de sucção matricial. Os resultados mostram que a resistência à compressão simples cresceu linearmente com o aumento do teor de cimento e exponencialmente com a redução na porosidade da mistura compactada. Além disso, a variação do teor de umidade de moldagem afetou significativamente a resistência à compressão simples em misturas compactadas numa mesma massa específica aparente seca. Verificou-se que, para o solo-cimento no estado não-saturado (estado em que normalmente se encontram os aterros compactados), o fator água/cimento não é um bom parâmetro para estimativa da resistência à compressão simples. Ao contrário, a relação vazios/cimento, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cimento, ajustado por um expoente, demonstrou ser o parâmetro mais adequado na estimativa da resistência à compressão simples do solo-cimento estudado. / Often, the use of traditional techniques in geotechnical engineering faces obstacles of economical and environmental nature. The soil-cement technique becomes attractive when the improvement of the local soil is a project alternative. The treatment of soils with cement finds application, for instance, in the construction of pavement base layers, in slope protection of earth dams and as a support layer for shallow foundations. However, there are no dosage methodologies based on a rational criteria as it exists in the case of the concrete technology, where the water/cement ratio plays a fundamental role in the assessment of the target strength. In that sense, this study aims to quantify the influence of the amount of cement, the porosity and the moisture content on the strength of a sandy soil artificially cemented, as well as to evaluate the use of a water/cement ratio and a voids/cement ratio to assess its unconfined compression strength. A number of unconfined compression tests, undrained triaxial tests and measures of matric suction were carried out. The results show that the unconfined compression strength increased linearly with the increase of the amount of cement and exponentially with the reduction in the porosity of the compacted mixture. Besides, the change in moisture content has remarkably affected the unconfined compression strength of mixtures compacted in a same dry density. It was verified that, for the soil-cement in the unsaturated state (state usually met by compacted fills), the water/cement ratio is not a good parameter for assessment of unconfined compression strength. In the other hand, the voids/cement ratio, defined by the reason between the porosity of the compacted mixture and the volumetric cement content, adjusted by an exponent, demonstrated to be the most appropriate parameter in the assessment of unconfined compression strenght of the studied soil-cement.

O dimensionamento de fundações apoiadas sobre solos reforçados por colunas representa um desafio devido à natureza composta do mesmo e à grande quantidade de inclusões envolvidas no processo de reforço. Do ponto de vista do cálculo da capacidade de carga, as metodologias de dimensionamento propostas na literatura tratam ou de cálculos empíricos, ou de cálculos analíticos para carregamentos puramente verticais, ou utilizam o método de elementos finitos através de análises elasto-plásticas incrementais. No presente trabalho estuda-se, através da análise limite, a capacidade de carga de fundações superficiais apoiadas sobre solos argilosos reforçados por colunas submetidas a cargas inclinadas. Assim, este trabalho constitui uma primeira referência em analisar o efeito do reforço no diagrama de interação que relaciona às componentes da carga. Inicialmente, realizou-se uma análise em estado plano de deformação para um solo reforçado por uma coluna isolada. Foram construídos campos de tensões lineares por trecho, estaticamente admissíveis e que satisfazem o critério de resistência, determinando limites inferiores da capacidade de carga. Trata-se da abordagem estática da análise limite. Na sequência, através da utilização de mecanismos de ruptura cinematicamente admissíveis, foram encontrados limites superiores da capacidade de carga. Trata-se da abordagem cinemática da análise limite. A construção de ábacos permitiu realizar um estudo paramétrico da melhora da capacidade de carga em função dos parâmetros adimensionais, definidos pela geometria e propriedades de resistência. Finalmente, realizou-se uma generalização à situação de um solo reforçado por um grupo de colunas, em estado plano de deformação, mediante a aplicação da abordagem estática e cinemática da análise limite e posterior estudo paramétrico. Os resultados mostraram que, a medida que aumenta a componente horizontal da força, a componente vertical de ruptura diminui. Este fato constitui um risco na edificação de estruturas submetidas a carregamentos inclinados. Os parâmetros adimensionais que controlam a capacidade de carga são: o ângulo de atrito interno do material de reforço e a relação entre o intercepto coesivo do reforço e do solo. Foi encontrado que, para fins práticos, a carga limite é independente da quantidade de colunas, sempre que o volume de reforço seja mantido. / From a practical engineering viewpoint, design of column-reinforced foundations turns to be a challenging task owing to the strong heterogeneity of the geo-composite resulting from the association of native soft soil and the reinforcing soil columns. The design procedures conceived to estimate bearing capacity improvement from this reinforcement technique have mainly dealt with foundations under vertical loading. The purpose of the present work is to investigate the ultimate bearing capacity problem of column-reinforced foundations under inclined loading, within the framework of limit analysis theory. Special emphasis is given to the effect of reinforcement on the interaction diagram relating the foundation load components. Starting from the situation of an isolated column, a lower bound solution for the bearing capacity is derived, in plain strain analysis, by considering statically admissible piecewise linear stress fields that comply with the failure condition everywhere in the foundation soil. On the other hand, the kinematic approach of limit analysis makes it possible, through the implementation of failure mechanisms on the column-reinforced structure, to derive upper bound estimates of the bearing capacity for each value of the inclination angle of applied load. The semi-analytical expressions of both lower and upper bound estimates allow for a parametric study on the improvement of the bearing capacity as a function of dimensionless parameters, which are defined from geometrical and strength properties. In this context, design charts are presented to provide an insight into the reinforcement mechanism. Finally, the generalization of the approaches to the situation of a soil reinforced by a group of columns is presented, considering plain strain analysis. As soon as the horizontal component of the force increases, the vertical component of the bearing capacity decreases. This fact constitutes a risk for structures submitted to inclined loading. The dimensionless parameters that control the bearing capacity are: the reinforcement material friction angle and the relation between the coesion intercept of the reinforcement and the soil. For practical purposes, the bearing capacity doesn’t depend on the column number, but on the reinforcement volume.

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_RenatoMarquesde_M.pdf: 29996661 bytes, checksum: 4ad59a26788d8dfab7be1c94a4ccce46 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta uma revisão e uma implementação numérica do método dos elementos finitos (MEF) no qual foram incluídos os chamados ¿elementos infinitos¿ visando a modelagem da condição de radiação de Sommerfeld ou do amortecimento geométrico em meios contínuos (visco-) elastodinâmico sem regime estacionário e cujos domínios são ilimitados. Após uma revisão geral sobre os tipos de elementos infinitos, o trabalho aborda formulações e implementações de elementos infinitos unidimensionais. Em particular são discutidos os elementos de decaimento exponencial e de mapeamento. Suas propriedades são investigadas através da modelagem da propagação de ondas em colunas ilimitadas de seção transversal variável, cônica e exponencial. Uma análise dos elementos infinitos propostos para tratamento de problemas multidimensionais segue à revisão da teoria da propagação de ondas em meios (visco-)elastodinâmicos. A análise bidimensional contida no trabalho utiliza um elemento de decaimento exponencial. As propriedades deste elemento são discutidas através da simulação da dinâmica de fundações rígidas, superficiais e engastadas, interagindo com solos modelados como semi-espaço, homogêneo e estratificado. Estas análises, de caráter inovador, revelam que o elemento escolhido é capaz de reproduzir acuradamente o comportamento de ondas não refletidas, se propagando ao infinito, ou seja a condição de radiação ou amortecimento geométrico / Abstract: The present thesis reports an overview and a numerical implementation of the Finite Element Method (FEM) in wich the so called ¿infinite elements¿ are included to model the Sommerfeld's radiation condition or the geometric damping in the stationary response of unbounded (visco-) elastic domains. Initially one dimensional infinite elements are formulated and implemented. The properties of the exponencial decay type and the mapping elements are investigated by means of the stationary response of semi-infinitecolumns of variable cross-section, conical and exponential. In the sequence the main issues of multidimensional (visco-) elastic wave propagation are presented, followed by a revision of the proposed infinite elements for two-and three dimensional analysis. For the two dimensional case a exponential decay type element is formulated and implemented. The properties of the 2D element are discussed on hand of the dynamic analysis of rigid foundations, surface and embeded, interacting with homogeneous and layered half-spaces. This rather innovative analysis reveals that the considered element is able to model accurately the rdiation condition on homogeneous and stratified unbounded domains / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T17:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_PaulaFrassinetti_M.pdf: 4909244 bytes, checksum: f9f88e5874d8b1727ede08f5831d24eb (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A análise do comportamento da fundação e sua influência na resposta do sistema completo rotor-suportes-fundação é fundamental para análise dinâmica deste sistema. Dessa forma, este trabalho apresenta uma metodologia para a análise do comportamento da fundação, usando técnicas de análise modal para determinar os parâmetros modais da fundação (massa, fator de amortecimento e freqüência natural). Para a identificação desses parâmetros, foi feita a análise das funções de transferências do modelo numérico da estrutura, onde a técnica utilizada foi a discretização da fundação pelo método dos elementos finitos. O cálculo das funções de transferência do modelo é feito para uma força de excitação harmônica unitária, atuando em um determinado nó do modelo discretizado. Em seguida, foram definidos alguns nós de interesse no modelo discretizado e aplicadas técnicas de análise modal para calcular as freqüências naturais da estrutura. A transformada de Fourier da resposta em freqüência do sistema é calculada e através do espectro de freqüências do sistema, é feita a escolha dos modos de vibrar mais significativos, associados às freqüências naturais que significantemente participam da resposta do sistema. Em seguida, é feito o cálculo dos parâmetros de massa, fator de amortecimento e rigidez dos modos considerados. A matriz de impedâncias mecânicas é obtida para estes modos. Os resultados obtidos foram plotados e analisados. Resultados adicionais mostrando todo comportamento da estrutura, cujos parâmetros foram identificados a partir de uma função de transferência analítica, são apresentados, cuja importância é relevante na implementação e comparação com o modelo físico / Abstract: The behavior analysis of foundation and its influence on the complete system response, rotor-bearings-foundation, is of great importance in its dynamic analysis. In this way, this work presents a methodology for behavior analysis of the foundation using modal analysis technique to determine the modal parameters of the foundation (damping factor, natural frequency and generalized mass). The analysis of the numeric modeI transfer functions of the structure was done in order to identify these parameters, where it was the discretization technique of the foundation using the finite element method. The functions of the model was obtained for a unit harmonic force exciting one node. Afterwards, some nodes of interest in the discretized modal was defined and modal analysis techniques used calculate the natural frequencies of the structural the Fourier Transform of the frequency response of the system is calculated. The shapes modes associated to the natural frequencies which participate of the system response significantly are chosen using the frequency spectrum. The mass, damping factor and stiffness of the considered modes are obtained afterwards. The mechanical impedance matrix is obtained for these modes. The results was plotted and analyzed. Further results showing the behaviour of the structure are presented whose parameter were identified by the analytical transfer functions its importance is relevant to implement and compare to the model physical / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Jose Rocha de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_BarbaraNardi_M.pdf: 6782464 bytes, checksum: 2db509605b90c7d9ce2ae5bbdafbb1c1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A dificuldade de se atingir a ruptura dos elementos de fundação nos ensaios estáticos fez com que, ao longo de várias décadas, diversos métodos de extrapolação da curva carga vs recalque fossem sugeridos por inúmeros pesquisadores, no intuito de determinar a carga de ruptura, destacando-se os métodos propostos por Van der Veen (1953), Mazurkiewics (1972), Décourt (1996) e NBR 6122/1996. Porém, a experiência confirma que os resultados podem variar consideravelmente entre um método e outro. Este trabalho destaca o Conceito de Rigidez proposto por Décourt (1996, 2008), método que, nos últimos anos, vem sendo utilizado pela comunidade geotécnica e é destacado pelo autor como um método que oferece informações de resistência de ponta e atrito lateral, além da carga de ruptura em provas de carga comuns, ou seja, sem instrumentação. Com a interpretação dos resultados, levantados em estacas do tipo escavadas, hélice contínua, raiz, ômega, pré-moldadas, apiloadas e metálicas em seis campos experimentais localizados nas cidades de Campinas/SP, Recife/PE, Vitória/ES, Londrina/PR, Ilha Solteira/SP e Brasília/DF obtiveram-se valores satisfatórios de carga de ruptura convencional em provas de carga levadas a grandes deslocamentos e algumas restrições em provas de carga interrompidas prematuramente. Os resultados de atrito lateral comparados com resultados de estacas instrumentadas trazem valores satisfatórios, ou seja, dentro dos domínios. / Abstract: The difficulty of reaching the rupture of the foundation elements in the static loading made that along several decades several methods of extrapolation of the load - settlement curve were suggested by many researchers, with the intent of determining the load failure, such as the methods proposed by Van der Veen (1953), Mazurkiewics (1972), Décourt (1996) and NBR 6122/1996. But the experience confirms that the obtained results can vary considerably from one method to another. This work details the Concept of Rigidity, proposed by Décourt (1996, 2008), a method that in the last years it has been used by the geotechnical community and which the author claims as a method that provides information on tip resistance and lateral friction, along with the load at failure in common load tests, it means, without instrumentation. Whit the interpretation results raised in bored piles, continuous flight auger, root, omega, driven concrete, "hamered" and metal pile in six experimental fields localized in Campinas/SP, Recife/PE, Vitória/ES, Londrina/PR, Ilha Solteira/SP and Brasilia/DF got satisfactory values of conventional load failure in load tests carried to big movements and some restrictions in load tests not carried to failure. The lateral friction results compared with load tests on instrumented piles results show satisfactory values, it means, in the domains. / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: David de Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T05:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MirandaJunior_Gentil_D.pdf: 36304791 bytes, checksum: 88909d0a8735e0e6ebf6251c718ba4cb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O problema de estacas carregadas horizontalmente no topo é freqüente em obras de construção civil e há uma reduzida bibliografia sobre os parâmetros a serem adotados em projetos. Uma situação mais crítica é a de estacas carregadas horizontalmente em solos de alta porosidade, não saturados e colapsíveis. Os objetivos deste trabalho são: (1) proporcionar subsídios para o projeto de fundações com carregamento horizontal, chamando a atenção para o danoso efeito de uma inundação de um solo colapsível; (2) fornecer valores do coeficiente de reação horizontal ('n IND. h') para uma argila silto arenosa de alta porosidade, solo de diabásio, comum na região de Campinas, para condições de umidade natural, solo pré-inundado, solo melhorado com solocimento e solo-cimento pré-inundado; (3) compararos valores obtidos com valores de 'n IND. h' para solos freqüentemente encontrados no interior do Estado de São Paulo e em outras regiões do Brasil; (4) propor uma melhoria das condições do sistema solo-estaca através da troca do solo ao redor do topo da estaca por solo-cimento compactado. Para a análise deste problema, foram realizadas vinte e uma provas de cargas horizontais no Campo Experimental de Fundações da Unicamp, em catorze estacas de quatro tipos, nas quatro condições de solo citadas acima. E foram analisadas outras provas de carga realizadas em Campos Experimentais do Estado de São Paulo, todos localizados em regiões com solos superficiais com características desfavoráveis ao carregamento horizontal. Comparam-se valores do coeficiente de reação horizontal do solo ('n IND. h') para diferentes condições do solo, destacando-se a importância de se obter parâmetros do solo regionalmente. Os principais resultados encontrados foram, além dos valores de coeficiente de reação horizontal para o solo de basalto do local e a compilação de valores para solos de alta porosidade de outras regiões - encontrando-se valores diferentes dos propostos na bibliografia -, a acentuada redução do 'n IND. h' (valoresem tomo de 40 vezes menores) ocasionada pela préinundação do solo, o acentuado aumento do 'n IND. h'(valores em média 5 vezes maiores) com a melhora do solo através do solo-cimento compactado,e a redução do 'n IND. h' com a pré-inundação do solo-cimento (valores em média 7 vezes menores). Nota-se que a redução devido à préinundação do solo-cimento é bem inferior a da pré-inundaçãodo solo na umidade natural. Conclui-se que, num projeto onde há a atuação de esforços horizontais e presença de solo colapsível, é necessário contar com a possibilidade de uma inundação do solo, tomar medidas preventivas contra a mesma e utilizar parâmetros do solo adequados. Ou adotar soluções de melhoria do solo, como a utilização do solo-cimento compactado ao redor da cabeça da estaca, que também podem ser adotadas em casos de baixa resistência do solo superficial (seja o solo colapsível ou não) / Abstract: The problem with piles loaded horizontally at the top is frequently met in civil construction projects and there is a reduced bibliography on the parameters to be adopted in designoA more critical situation is that of horizontally loaded piles in high porosity, non saturated and collapsible soils. The objectives of this paper are: (1) produce subsidies for the design of foundations with horizontalloads, calling attention to the damaging effect of flooding on a collapsible soil; (2) supply values for the horizontal reaction coefficient ('n IND. h') for the soil of the Experimental Field at Unicamp, for the conditions of natural humidity, pre-flooded soil, soil improved with soil-cement and pre-flooded soil-cement; (3) compare values of nh for the soils frequently found in the interior of the State of São Paulo and in other regions in Brazil; (4) propose an improvement in the conditions of the soil-pile system soils by changing the soil around the top of the pile for compacted soil-cement. To analyze this problem, twenty one horizontal loading tests were made in the Experimental Foundation Field at Feagri-Unicamp, on fourteen piles of four types, under the four soil conditions mentioned above. Other loading tests made in Experimental Fields in the State of São Paulo were analyzed, alI of them located in regions with surface soils with unfavorable characteristics for horizontal loading. The coefficients of horizontal soil reaction ('n IND. h') for different soil conditions are compared, emphasizing the importance of obtaining regional soil parameters. The principal results found were, besides the values for the coefficient of horizontal reaction for the basalt soil at the location and the compilation of values for high porosity soils of other regions - encountering different values from °those proposed in literature - an accentuated reduction of nh (values around 40 times less) caused by the pre-flooding of the soil, the accentuated increase in 'n IND. h' values (as a mean, 5 times greater) with the soil improvement by compacted soil-cement and the reduction in 'n IND. h' with pre-flooding of the soilcement (mean values 7 times smaller). It is seen that the reduction due to pre-flooding of the soil-cement is much less than that for pre-flooding the soil at natural humidity. One concludes that in a project where horizontal forces act and in collapsible soil, one must count with the possibility of soil flooding, taking preventive measures against this and using adequate soil parameters or, adopt solutions for soil improvement, as by using compacted soil-cement around the pile head, a procedure which can also be adopted in cases of low surface soil resistance (collapsible soil or not) / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Labaki_Josue_D.pdf: 3777054 bytes, checksum: 98096129397b78d6f60e69e7d8210b9b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta novos modelos para descrever o comportamento harmônico de placas rígidas e flexíveis incrustadas em meios estratificados. Incrustações profundas das placas são representadas por interfaces bi-materiais de meios viscoelásticos transversalmente isotrópicos. Incrustações rasas são representadas por meios estratificados viscoelásticos transversalmente isotrópicos. Os modelos de meios circundantes são obtidos com base em modelos clássicos disponíveis na literatura, que estão em coordenadas cilíndricas. O método usado para obter esses modelos envolve transformadas de Hankel, com o objetivo de obter as equações de movimento em um domínio no qual elas possam ser manipuladas algebricamente. Algumas funções de interesse são expandidas em séries de Fourier, para decompor grandezas como deslocamentos, tensões e carregamentos em termos axissimétricos e antissimétricos. No modelo de placa rígida, a incrustação da placa é descrita assumindo que uma superfície circular do meio circundante é rígida. Um conjunto de equações integrais acopladas, que relaciona deslocamentos e força de superfície atuantes nesta superfície, é resolvido por meio de discretização da superfície em discos anulares concêntricos. A teoria de Kirchhoff para placas finas é usada como modelo de placa flexível. Uma tentativa de solução para o perfil de deflexão da placa é definido em termos de série de potência. Uma função envolvendo as energias de deformação da placa e do meio é definida, cuja minimização, sob as restrições impostas pelas condições de contorno da placa, resulta no perfil de deflexão da placa incrustada. Os modelos de placa rígida e flexível incrustadas são comparados com resultados da literatura para incrustações em meios isotrópicos. Novos resultados são fornecidos para os casos de incrustações rasas ou profundas em meios viscoelásticos estratificados transversalmente isotrópicos, sob a ação de forças harmônicas verticais e transversais, assim como momentos. Os resultados deste trabalho contribuem para o estudo de fundações e âncoras em solos estratificados / Abstract: This work presents new models to describe the time-harmonic behavior of rigid and flexible circular plates embedded in layered media. Deep embedments of the plates are represented by bimaterial viscoelastic transversely isotropic interfaces. Shallow embedments are represented by multilayered viscoelastic transversely isotropic media. The models of surrounding media are derived according to classical models available in the literature, which are in cylindrical coordinates. The method used to derive these models involves Hankel transforms, in order to bring the equations of motion to a domain in which they can be dealt with algebraically. A few functions of interest are expanded in Fourier series, in order to describe quantities such as displacements, stresses and loadings in terms of axisymmetric or antisymmetric components. In the model of rigid plate, the embedded plate is described by considering that a circular surface within the surrounding medium is rigid. A set of coupled integral equations, which relate the displacements and the unknown tractions across this surface, is solved by discretizing the surface into concentric annular disc elements. Kirchhoff theory of thin elastic plates is used to describe the flexible plate. A trial function to describe the deflection profile of the plate is defined in terms of a power series. An energy functional is established, which involves the strain energy of the plate and of its surrounding medium. The minimization of this functional, under the restriction that is must satisfy the boundary conditions at the plate edge, results in the deflection profile of the embedded plate. The models of embedded plates are compared with previous results from the literature for the case of different embedments in isotropic media. New research results are provided for the case of shallow and deep embedments in layered viscoelastic transversely isotropic media, under time-harmonic vertical and transverse loads and rocking moments. The results of this work contribute to the study of embedded foundations and anchors in layered soil / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:18:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_thiago_moraes.pdf: 4232360 bytes, checksum: 3cd7d95cea5e9a7652fc84f7b5b45c23 (MD5) Previous issue date: 2011-04-01 / This presented work analysis of the load capacity of the dynamic load test carried through in the props used in the construction of the Atlântico Sul Shipyard and Internal Wharf IV (Port of Suape - PE). The assayed piles are of the type continuos fly anger and pre cast concrete. Also the location of the piles and soundings are presented, characteristics, executive proceeding and instrumentation of the studied piles, as well as the compilation of the results found through the registers of monitoring of the piles. With the results of load capacity of cuttings obtained through and dynamic loading test surveys SPT (Stand penetration test), comparisons were made with the methods: Aoki and Velloso (1975) and Décourt (1996). From the curves load x settlement generated for method CAPWAP of the props had been carried through attempts of verification of load capacity, through the intersection of the curve with the extrapolation of the straight line proposal for NBR 6122/1996, Method of Davisson (1972), rupture load corresponds stresses to it for the method of Terzaghi (1942) and Method of De Beer (1967). Discussed in this work the influence of damping coefficient (J), the efficiency of the system of crimping and proposed an expression for the calculation of tension in pile driving pre-shaped, from the back analysis of the expression of Broms and e analysis of the lateral attrition by means of the comparison between methods half-empiricists and established hypotheses. One concludes that the presented results of the load capacity in the methods Aoki and Velloso (1975) and Décourt (1996) based in the soundings of reference of the assay in general does not demonstrate compatibility with the load capacity of the assay of the ECD; with regard to the curves load x it stresses, the methods and adopted hypotheses indicate that the reached maximum shipment level in the assay, was not enough to mobilize the total load capacity of the props / Este trabalho apresenta a análise da capacidade de carga dos ensaios de carregamento dinâmico realizados nas estacas utilizadas na construção do Estaleiro Atlântico Sul e Cais Interno IV (Porto de Suape PE). As estacas ensaiadas são do tipo hélice contínua e prémoldadas. Estão também apresentadas as locações das estacas, sondagens, características, processo executivo e instrumentação das estacas estudadas, bem como a compilação dos resultados encontrados através dos registros de monitoração das estacas. Com os resultados de capacidade de carga das estacas obtidos através dos ensaios de carregamento dinâmico e sondagens SPT (Stand Penetration Test), foram realizadas comparações com os métodos: Aoki e Velloso (1975) e Décourt (1996). A partir das curvas carga x recalque das estacas, gerados pelos métodos CAPWAP e DLTWAVE foram realiza das tentativas de verificação de capacidade de carga, através da interseção da curva com a extrapolação da reta proposta pela NBR 6122/2010, método de Davisson (1972), carga de ruptura corresponde ao recalque pelo método de Terzaghi (1942) e método de De Beer (1967). Discutiu-se também neste trabalho a influência do coeficiente de amortecimento (J), a eficiência do sistema de cravação e se propôs uma expressão para o cálculo da tensão na cravação de estacas pré-moldadas, a partir da retro análise da expressão de Broms e análise do atrito lateral mediante a comparação entre métodos semi-empíricos e hipóteses estabelecidas. Conclui-se que os resultados apresentados da capacidade de carga nos métodos Aoki e Velloso (1975) e Décourt (1996) baseados nas sondagens de referência do ensaio não demonstram em geral compatibilidade com a capacidade de carga do ensaio do ECD; com relação às curvas carga x recalque, os métodos e hipóteses adotados indicam que o nível de carregamento máximo atingido no ensaio, não foi suficiente para mobilizar a capacidade de carga total das estacas