Procurando diminuir as incertezas a respeito do comportamento de estacas em perfis arenosos, desenvolveu-se um campo experimental localizado em Araquari-SC, conduzido pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, no qual foram executados (a) ensaios de campo para definir as condições geotécnicas do solo, (b) estacas escavadas e hélice continua e (c) provas de carga estática nos elementos estruturais. O presente trabalho tem como objetivo estudar as variáveis que intervêm no mecanismo de transferência de carga ao solo. Mediante ensaios de laboratório, caracterizou-se o solo presente no campo experimental, definiram-se os parâmetros de resistência, mineralogia, forma, distribuição e tamanho das partículas, para serem usadas na retro análise do coeficiente de pressão de solo (ks) das provas de carga. Para esta finalidade foram analisados os resultados medidos em estacas escavadas executadas com bentonita e polímero. A retro análise foi realizada através do método beta (β), abordagem que permite a obtenção da capacidade lateral das estacas construídas em perfis arenosos, baseado nas tensões verticais, no coeficiente de pressão de solo e no ângulo de atrito da interface solo-estaca. Devido à interação entre as partículas do solo e concreto da estaca, estas são mobilizadas a elevados níveis de deformações, o ângulo de atrito da interface é considerado próximo ao ângulo de atrito no estado crítico da areia. O solo presente no campo experimental corresponde a areia fina com lentes de silte. Assim, os parâmetros de resistência definidos foram o ângulo de atrito no estado crítico e de pico com valores de 33,0° e 33,4° respetivamente. O ângulo no estado crítico foi utilizado na retro análise das provas de carga e como resultado foi obtido o ks, para posteriormente ser comparado ao coeficiente de empuxo no repouso (k0). Os resultados mostraram que com a profundidade o valor ks aproxima-se ao valor de k0, apresentado uma relação de ks/k0 próxima a unidade. Conclui-se que, o mecanismo de transferência de carga entre o solo e a estaca pode ser avaliado em função das tensões iniciais do depósito, expressas a partir de k0 estimado com base nos ensaios de laboratório. / In order to reduce the uncertainties regarding the behavior of piles in sandy profiles, an experimental field was developed by the Federal University of Rio Grande do Sul in Araquari-SC, where were executed (a) field tests to define soil geotechnical conditions, (b) bored and continuous flight auger piles and (c) static load tests on the structural elements. The aim of this research was to study the variables that intervene in the soil load transfer mechanism. The soil at the experimental field was characterized by laboratory tests, and parameters of resistance, mineralogy, particle shape, distribution and size were obtained for use in the back analysis of the soil pressure coefficient (ks) of the load tests. For this purpose, were analyzed the results measured on bored piles executed with bentonite and polymer. The back analysis was made using the beta method (β), which allows to estimate the lateral capacity of the piles constructed in sandy profiles, based on vertical stresses, soil pressure coefficient and friction angle of the soil-pile interface. Due to the interaction between the soil particles and the pile concrete, the first are mobilized at high deformation levels, the friction angle of the interface is considered close to the friction angle in the sand critical state. The soil present in the experimental field corresponds to fine sand with silt lenses. Thus, the resistance parameters defined were the critical state and peak friction angle with values of 33.0 ° and 33.4 ° respectively. The critical state angle was used in the back analysis of the load tests, and as a result the ks was obtained, to be subsequently compared to the at rest lateral earth pressure coefficient (k0). The results showed that, with depth, the value ks approaches the value of k0, with a relation of ks / k0 close to unity. It is concluded that the load transfer mechanism between the soil and the pile can be evaluated as a function of the initial stresses of the deposit, expressed from an estimated k0 based on the laboratory tests.

Procurando diminuir as incertezas a respeito do comportamento de estacas em perfis arenosos, desenvolveu-se um campo experimental localizado em Araquari-SC, conduzido pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, no qual foram executados (a) ensaios de campo para definir as condições geotécnicas do solo, (b) estacas escavadas e hélice continua e (c) provas de carga estática nos elementos estruturais. O presente trabalho tem como objetivo estudar as variáveis que intervêm no mecanismo de transferência de carga ao solo. Mediante ensaios de laboratório, caracterizou-se o solo presente no campo experimental, definiram-se os parâmetros de resistência, mineralogia, forma, distribuição e tamanho das partículas, para serem usadas na retro análise do coeficiente de pressão de solo (ks) das provas de carga. Para esta finalidade foram analisados os resultados medidos em estacas escavadas executadas com bentonita e polímero. A retro análise foi realizada através do método beta (β), abordagem que permite a obtenção da capacidade lateral das estacas construídas em perfis arenosos, baseado nas tensões verticais, no coeficiente de pressão de solo e no ângulo de atrito da interface solo-estaca. Devido à interação entre as partículas do solo e concreto da estaca, estas são mobilizadas a elevados níveis de deformações, o ângulo de atrito da interface é considerado próximo ao ângulo de atrito no estado crítico da areia. O solo presente no campo experimental corresponde a areia fina com lentes de silte. Assim, os parâmetros de resistência definidos foram o ângulo de atrito no estado crítico e de pico com valores de 33,0° e 33,4° respetivamente. O ângulo no estado crítico foi utilizado na retro análise das provas de carga e como resultado foi obtido o ks, para posteriormente ser comparado ao coeficiente de empuxo no repouso (k0). Os resultados mostraram que com a profundidade o valor ks aproxima-se ao valor de k0, apresentado uma relação de ks/k0 próxima a unidade. Conclui-se que, o mecanismo de transferência de carga entre o solo e a estaca pode ser avaliado em função das tensões iniciais do depósito, expressas a partir de k0 estimado com base nos ensaios de laboratório. / In order to reduce the uncertainties regarding the behavior of piles in sandy profiles, an experimental field was developed by the Federal University of Rio Grande do Sul in Araquari-SC, where were executed (a) field tests to define soil geotechnical conditions, (b) bored and continuous flight auger piles and (c) static load tests on the structural elements. The aim of this research was to study the variables that intervene in the soil load transfer mechanism. The soil at the experimental field was characterized by laboratory tests, and parameters of resistance, mineralogy, particle shape, distribution and size were obtained for use in the back analysis of the soil pressure coefficient (ks) of the load tests. For this purpose, were analyzed the results measured on bored piles executed with bentonite and polymer. The back analysis was made using the beta method (β), which allows to estimate the lateral capacity of the piles constructed in sandy profiles, based on vertical stresses, soil pressure coefficient and friction angle of the soil-pile interface. Due to the interaction between the soil particles and the pile concrete, the first are mobilized at high deformation levels, the friction angle of the interface is considered close to the friction angle in the sand critical state. The soil present in the experimental field corresponds to fine sand with silt lenses. Thus, the resistance parameters defined were the critical state and peak friction angle with values of 33.0 ° and 33.4 ° respectively. The critical state angle was used in the back analysis of the load tests, and as a result the ks was obtained, to be subsequently compared to the at rest lateral earth pressure coefficient (k0). The results showed that, with depth, the value ks approaches the value of k0, with a relation of ks / k0 close to unity. It is concluded that the load transfer mechanism between the soil and the pile can be evaluated as a function of the initial stresses of the deposit, expressed from an estimated k0 based on the laboratory tests.

Procurando diminuir as incertezas a respeito do comportamento de estacas em perfis arenosos, desenvolveu-se um campo experimental localizado em Araquari-SC, conduzido pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, no qual foram executados (a) ensaios de campo para definir as condições geotécnicas do solo, (b) estacas escavadas e hélice continua e (c) provas de carga estática nos elementos estruturais. O presente trabalho tem como objetivo estudar as variáveis que intervêm no mecanismo de transferência de carga ao solo. Mediante ensaios de laboratório, caracterizou-se o solo presente no campo experimental, definiram-se os parâmetros de resistência, mineralogia, forma, distribuição e tamanho das partículas, para serem usadas na retro análise do coeficiente de pressão de solo (ks) das provas de carga. Para esta finalidade foram analisados os resultados medidos em estacas escavadas executadas com bentonita e polímero. A retro análise foi realizada através do método beta (β), abordagem que permite a obtenção da capacidade lateral das estacas construídas em perfis arenosos, baseado nas tensões verticais, no coeficiente de pressão de solo e no ângulo de atrito da interface solo-estaca. Devido à interação entre as partículas do solo e concreto da estaca, estas são mobilizadas a elevados níveis de deformações, o ângulo de atrito da interface é considerado próximo ao ângulo de atrito no estado crítico da areia. O solo presente no campo experimental corresponde a areia fina com lentes de silte. Assim, os parâmetros de resistência definidos foram o ângulo de atrito no estado crítico e de pico com valores de 33,0° e 33,4° respetivamente. O ângulo no estado crítico foi utilizado na retro análise das provas de carga e como resultado foi obtido o ks, para posteriormente ser comparado ao coeficiente de empuxo no repouso (k0). Os resultados mostraram que com a profundidade o valor ks aproxima-se ao valor de k0, apresentado uma relação de ks/k0 próxima a unidade. Conclui-se que, o mecanismo de transferência de carga entre o solo e a estaca pode ser avaliado em função das tensões iniciais do depósito, expressas a partir de k0 estimado com base nos ensaios de laboratório. / In order to reduce the uncertainties regarding the behavior of piles in sandy profiles, an experimental field was developed by the Federal University of Rio Grande do Sul in Araquari-SC, where were executed (a) field tests to define soil geotechnical conditions, (b) bored and continuous flight auger piles and (c) static load tests on the structural elements. The aim of this research was to study the variables that intervene in the soil load transfer mechanism. The soil at the experimental field was characterized by laboratory tests, and parameters of resistance, mineralogy, particle shape, distribution and size were obtained for use in the back analysis of the soil pressure coefficient (ks) of the load tests. For this purpose, were analyzed the results measured on bored piles executed with bentonite and polymer. The back analysis was made using the beta method (β), which allows to estimate the lateral capacity of the piles constructed in sandy profiles, based on vertical stresses, soil pressure coefficient and friction angle of the soil-pile interface. Due to the interaction between the soil particles and the pile concrete, the first are mobilized at high deformation levels, the friction angle of the interface is considered close to the friction angle in the sand critical state. The soil present in the experimental field corresponds to fine sand with silt lenses. Thus, the resistance parameters defined were the critical state and peak friction angle with values of 33.0 ° and 33.4 ° respectively. The critical state angle was used in the back analysis of the load tests, and as a result the ks was obtained, to be subsequently compared to the at rest lateral earth pressure coefficient (k0). The results showed that, with depth, the value ks approaches the value of k0, with a relation of ks / k0 close to unity. It is concluded that the load transfer mechanism between the soil and the pile can be evaluated as a function of the initial stresses of the deposit, expressed from an estimated k0 based on the laboratory tests.

O tema \"segurança de fundações\" tem merecido especial atenção, tanto na lide acadêmica quanto na prática profissional, em virtude da necessidade de se buscar soluções cada vez mais otimizantes para a dicotomia custo versus segurança, soluções essas que diferem pela forma de tratamento das incertezas envolvidas no projeto e execução das fundações. As provas de carga sobre as fundações têm desempenhado papel central na redução dessas incertezas. Ultimamente, tem-se discutido muito, particularmente no âmbito da revisão da NBR 6122, o papel das provas de carga na redução das incertezas inerentes a qualquer obra de fundações. Se é ponto pacífico que as provas de carga devem reduzir as incertezas, já não há consenso quanto aos níveis dessa redução em função do tipo e da quantidade de provas de carga, nem tampouco como a variabilidade dos resultados das provas de carga efetuadas em dada obra influenciam no fator de segurança. Desta feita, o presente trabalho apresenta uma formulação consistente para combinação das previsões de capacidade de carga de estacas de deslocamento com as informações derivadas da realização de provas de carga estáticas conduzidas até a ruptura ou ensaios de carregamento dinâmico, propiciando a atualização racional dos indicadores de segurança, segundo os conceitos da inferência bayesiana. Os resultados permitem consignar que a inferência bayesiana se apresenta com grande vantagem em relação à inferência clássica, pois permite a incorporação das informações anteriores existentes, muitas vezes de caráter subjetivo, sendo menos dependente de amostragem. Além disso, a inferência bayesiana se mostrou um instrumento legítimo para a incorporação dos resultados de provas de carga, decorrendo em medidas de segurança fundamentadas e com paralelo na prática da engenharia de fundações. / The theme of \"foundations safety\" deserves special attention in theory and practice, due to the need to find optimized solutions, which balance cost and safety, solutions that differ in their method of uncertainty treatment. An important way of coping with these uncertainties is the proof pile load tests. Recently, the importance of proof load tests in the reduction of uncertainty has been widely discussed, mainly in the context of the NBR 6122 update. Despite their importance, there is no universally accepted standard regarding how the type and the number of proof load tests influence the safety factor. This work uses the bayesian inference concepts to present a consistent approach, which matches predictions of precast pile capacity with proof pile load tests results, thus providing a rational updating of safety indicators. The results of this study lead to the conclusion that bayesian inference methods have advantages compared with classical approaches. Since they allow the consideration of previous information, sometimes of a subjective nature, these methods do not require as large a sample as frequency approaches do. Furthermore, these methods have proved to be more robust than classical approaches whilst providing results which are consistent with current practice of foundation engineering.

[pt] Este estudo avaliou a influência da inclusão de fibra de coco como reforço de solo. A fibra de coco utilizada foi obtida por processo mecânico na empresa ECOFIBRA, que possui uma parceria com a Companhia de Limpeza Urbana da cidade do Rio de Janeiro (COMLURB) em projeto piloto de coleta seletiva das cascas de coco verde. Foi realizada uma comparação entre a areia pura e a areia reforçada com fibras de coco para avaliar o comportamento carga-recalque por meio de ensaios de placa em verdadeira grandeza. O objetivo é usar a fibra de coco que normalmente é descartada em grande quantidade, após o consumo do fruto. Procura-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da inclusão de fibras aleatoriamente distribuídas e de fibras colocadas no formato de manta entre as camadas de solo. Os ensaios foram realizados utilizando uma densidade relativa padrão de 50 por cento e um teor de umidade de 10 por cento. Foi observado nas curvas carga-recalque que o reforço de fibra em manta conseguiu uma diminuição maior do recalque, mas com um maior fissuramento superficial, enquanto que o reforço com as fibras colocadas aleatoriamente conseguiu uma menor redução dos recalques, mas uma melhor inibição da propagação de fissuras. Ambos os resultados, comparados com a areia sem adição de fibras, demostraram uma maior resistência e redução do recalque ocorrido na areia pura. Os resultados são satisfatórios para a aplicação de reforço de solo com fibras de coco em camadas de aterros sanitários e aterros sobre solos moles, dentre outros, dando um fim mais nobre para este material e obtendo-se uma solução para o problema da acumulação da fibra de coco, devido ao grande consumo existente na cidade de Rio de Janeiro. / [en] This study evaluated the influence of the inclusion of coconut fiber as reinforcement of soil. The coconut fiber used is obtained by a mechanical process in ECOFIBRA Company, which has a partnership with the Urban Cleaning Company of the city of Rio de Janeiro (COMLURB) in a pilot project about separate collection of green coconut. Sandy soil reinforced and unreinforced were compared, evaluating load-settlement behavior through real-scale plate load testing. The aim is to use the coconut fiber, discarded in large quantities after consumption of the fruit. It seeks to establish patterns of behavior that may explain the influence of the inclusion of fibers randomly (individual) and as a reinforcing mat (composed) between layers of soil. The tests were performed using as a standard, a relative density of 50 per cent and a humidity content of 10 per cent. The load-settlement curves showed a better stress distribution using fiber rug but a greater degree of surface fissuring was noted. Instead using randomization distribution, stress distribution was lower but was inhibited surface fissuring propagation; both results were compared with soil without addition of fibers increased resistance to settlement. The results are satisfactory for an application of reinforcement layers of soil in landfills and platforms over soft ground, giving a nobler end to this material, trying to give a solution to the problem of accumulation due to the large consumption existing in Rio de Janeiro city.

The shear capacity of headed studs in precast concrete hollow-core slab construction has been determined experimentally in 12 full-scale push-off tests. The tests were used to study the effects of the size of the gap between the ends of the precast slabs, and the amount of tie steel placed transversely across the joint, and the strength of concrete infill. Under certain situations the capacity of the stud is reduced compared with that in a solid reinforced concrete slab. Maximum resistances are compared with the predictions of BS 5950 and EC4, and a reduction formula for the precast effect is derived.

To better manage deteriorating infrastructure, quantitative data about the performance of infrastructure assets is required. Rayleigh based distributed fibre optic strain sensing (FOS) is a technology that has the potential to offer this type of data and unlike traditional strain sensors it can measure the strain along the full length of the structure. A series of experiments were undertaken to develop installation techniques and evaluate sensor accuracy for typical civil engineering materials: steel, concrete and reinforced concrete. The results of these experiments showed that the choice of sensing fibre and adhesive was dependent on the material being monitored. When the sensing fibre and adhesive are chosen correctly, the Rayleigh system can provide the same accuracy as a strain gauge for steel and concrete, and useful measurements can be obtained even in areas of concrete cracking. The FOS technique was utilized to determine whether distributed strain measurements could be used to detect and quantify localized deterioration of the steel reinforcement (localized area reductions of 0-30%) at service loads. A series of specimens was tested, the sensing system was able to detect the presence of localized deterioration with embedded nylon and polyimide fibres, but the nylon fibre cannot quantify large strain gradients due to slip within the sensing fibre. The strain profiles gave insights to the failure mechanism occurring in the reinforced concrete specimens. The strain profiles for both test series indicated that the tension reinforcement was acting as a tension tie and the strain profiles suggested the presence of compressive struts indicative of an arching mechanism in the specimens. The Black River bridge in Madoc, Ontario was instrumented with fibre optics sensors to determine whether the use of FOS is both practical and beneficial for reinforced concrete bridge assessment when compared to conventional instrumentation. The FOS showed reasonably good agreement with conventional sensors. The fibre optic strain results are used to calculate curvature, slope and displacement but careful consideration of the boundary conditions is required. The results from the fibre optic sensors can be used to show the bridge load distribution and give insights into the support conditions of the beams. / Thesis (Master, Civil Engineering) -- Queen's University, 2013-08-21 11:56:53.276

Les ancrages hélicoïdaux, largement utilisés pour résister à des efforts de traction pour une variété d’applications comme les pylônes électriques, les pipelines, les structures offshore, etc., sont soumis à des chargements cycliques qui influent sur la performance d’encrage et peuvent induire une rupture par fatigue. Cependant, l’influence des sollicitations cycliques sur le comportement d’encrage hélicoïdal est mal connue. Une évaluation approfondie de l’effet des charges cycliques sur la réponse effort – déplacement des ancrages avec une seule hélice dans les sols sableux est présentée, incluant un diagramme d’interaction pour aider à évaluer l’impact des différentes conditions de chargement cyclique. La partie expérimentale de cette thèse comprend des essais en centrifugeuse géotechnique et des essais de chargement in situ. Les essais en centrifugeuse ont été effectués sur des modèles réduits d’encrages hélicoïdaux dans du sable à l’IFSTTAR (Nantes, France). Les essais de chargement in situ ont été réalisés sur des ancrages hélicoïdaux installés dans le sol tropical résiduel du site expérimental de l’Université de Sao Paulo (Sao Carlos, Brésil). De plus la modélisation numérique a été utilisée pour prédire les réponses pré et post cycliques des ancrages d’une hélice testée en centrifugeuse. Les principales conclusions de cette recherche sont : (a) le comportement d’un ancrage hélicoïdal est régi par la capacité portante de l’hélice, et aucune perte de capacité portante d’hélice n’a été observée pour la gamme de charges cycliques testée, (b) la dégradation de la résistance par frottement latéral sur le fut a été remarquée principalement pendant les 100 premiers cycles, lorsque l’accumulation des déplacements permanents est plus importante, (c) un diagramme d’interaction montrant les différentes conditions de stabilité cyclique est proposé à partir des résultats des données expérimentales, (d) des valeurs modifiées du facteur de capacité portante (Nq) sont proposées pour l’estimation de la capacité et post-cyclique des ancrages avec une hélice dans du sable, (e) l’effet de l’installation de l’ancrage doit être pris en compte dans le modèle numérique afin d’obtenir des prédictions fiables de la performance de l’ancrage hélicoïdal. / Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on hekical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of Sao Paulo (Sao Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and post-cyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are : (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degardation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagramshowing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance.

Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on helical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of São Paulo (São Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and postcyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are: (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance, and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degradation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagram showing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance. / As estacas helicoidais são largamente utilizadas para resistir a carregamentos de tração em uma variedade de aplicações como torres de linhas de transmissão de energia, dutos enterrados, estruturas offshore, etc. Estes tipos de estruturas são normalmente submetidos a carregamentos cíclicos que influenciam o desempenho de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração, e podem induzir ruptura por degradação da capacidade de carga. Contudo, a influência do carregamento cíclico no comportamento das estacas helicoidais (ou ancoragens helicoidais, quando submetidas apenas a esforços de tração) é pouco conhecida. Uma avaliação abrangente do efeito de carregamentos cíclicos sobre o comportamento das ancoragens helicoidais é apresentada nesta tese, incluindo um diagrama de interação para auxiliar na avaliação do impacto de diferentes condições de carregamento cíclico. O trabalho experimental desta tese inclui modelagem em centrífuga geotécnica e ensaios de carregamento cíclico em estacas na grandeza real em campo. Os ensaios em centrífuga foram realizados com modelos reduzidos de estacas helicoidais em areia, no IFSTTAR (Nantes, França). Os ensaios de campo foram realizados em ancoragens helicoidais instaladas no solo residual tropical do Campo Experimental de Fundações da Universidade de São Paulo (São Carlos, Brasil). Além disso, modelos numéricos foram utilizados para simular os resultados do comportamento das ancoragens helicoidais ensaiadas em centrífuga nas condições pré- e pós-ciclos. Os principais resultados desta pesquisa são: (a) a capacidade de carga à tração da ancoragem helicoidal é controlada pela capacidade de carga da hélice, (b) a degradação da resistência por atrito lateral foi observada principalmente durante os primeiros 100 ciclos, período em que a acumulação dos deslocamentos permanentes é mais significante, (c) um diagrama de interação mostrando as diferentes condições de estabilidade cíclica é proposto a partir dos resultados experimentais em centrífuga, (d) valores modificados do fator de capacidade de carga em tração (Nq) são sugeridos para estimativa da capacidade pós-ciclos de ancoragens helicoidais com uma hélice em areia, (e) o efeito da instalação da ancoragem deve ser levado em consideração no modelo numérico para que se obtenha previsões confiáveis do desempenho de ancoragens helicoidais.

Helical anchors, used widely to resist uplift loading for a variety of applications, including in transmission towers, pipelines, offshore structures, etc., are subjected to environmental cyclic loads that influence the anchor performance and may induce fatigue failure. However, the influence of cyclic loading on helical anchor behaviour is unknown. A comprehensive evaluation of the effect of cyclic loading on the load-displacement response of single-helix anchors in sandy soils is presented here, including an interaction diagram to help designers evaluate the impact of different conditions in cyclic loadings. The experimental work of this thesis includes geotechnical centrifuge modelling and field load tests. The centrifuge model tests were carried out with reduced scale models of helical anchors in sand, at IFSTTAR (Nantes, France). The field load tests were performed on helical anchors installed in a tropical residual soil of the Experimental Site of the University of São Paulo (São Carlos, Brazil). In addition, numerical modelling was used to predict the pre- and postcyclic responses of the single-helix anchors tested in a centrifuge. The main findings of this research are: (a) helical anchor behaviour is governed by helix bearing resistance, and no loss of helix bearing capacity was observed in the range of cyclic loadings tested, (b) the degradation of shaft resistance was noticed mainly during the first 100 cycles, when the accumulation of permanent displacements is more significant, (c) an interaction diagram showing the different conditions of cyclic stability is proposed from the results of the experimental data, (d) modified values of the bearing capacity factor in tension (Nq) are suggested for the estimation of post-cyclic uplift capacity of single-helix anchors in sand, (e) the installation effect of the anchor should be taken into account in the numerical model in order to obtain reliable predictions of the helical anchor performance. / As estacas helicoidais são largamente utilizadas para resistir a carregamentos de tração em uma variedade de aplicações como torres de linhas de transmissão de energia, dutos enterrados, estruturas offshore, etc. Estes tipos de estruturas são normalmente submetidos a carregamentos cíclicos que influenciam o desempenho de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração, e podem induzir ruptura por degradação da capacidade de carga. Contudo, a influência do carregamento cíclico no comportamento das estacas helicoidais (ou ancoragens helicoidais, quando submetidas apenas a esforços de tração) é pouco conhecida. Uma avaliação abrangente do efeito de carregamentos cíclicos sobre o comportamento das ancoragens helicoidais é apresentada nesta tese, incluindo um diagrama de interação para auxiliar na avaliação do impacto de diferentes condições de carregamento cíclico. O trabalho experimental desta tese inclui modelagem em centrífuga geotécnica e ensaios de carregamento cíclico em estacas na grandeza real em campo. Os ensaios em centrífuga foram realizados com modelos reduzidos de estacas helicoidais em areia, no IFSTTAR (Nantes, França). Os ensaios de campo foram realizados em ancoragens helicoidais instaladas no solo residual tropical do Campo Experimental de Fundações da Universidade de São Paulo (São Carlos, Brasil). Além disso, modelos numéricos foram utilizados para simular os resultados do comportamento das ancoragens helicoidais ensaiadas em centrífuga nas condições pré- e pós-ciclos. Os principais resultados desta pesquisa são: (a) a capacidade de carga à tração da ancoragem helicoidal é controlada pela capacidade de carga da hélice, (b) a degradação da resistência por atrito lateral foi observada principalmente durante os primeiros 100 ciclos, período em que a acumulação dos deslocamentos permanentes é mais significante, (c) um diagrama de interação mostrando as diferentes condições de estabilidade cíclica é proposto a partir dos resultados experimentais em centrífuga, (d) valores modificados do fator de capacidade de carga em tração (Nq) são sugeridos para estimativa da capacidade pós-ciclos de ancoragens helicoidais com uma hélice em areia, (e) o efeito da instalação da ancoragem deve ser levado em consideração no modelo numérico para que se obtenha previsões confiáveis do desempenho de ancoragens helicoidais.