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Previous issue date: 2012-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A growing demand for better-prepared projects of foundations and able to attend the high
degree of structural complexity of the actions has been noted in recent years. However, the current geotechnical design philosophy shows itself outdated or unable to solve these needs,
due to the fact that traditional methods of calculating piled foundations often ignore the
performance of the block contact with the soil and neglect the influence of the stiffness and
the interaction among the elements that makeup the foundation system. To increase the
quality of the design of large pile groups, with or without associated columns, there is a need
for a more rigorous treatment of the problem and, in order to achieve it, one may employ the
concept of piled raft which allows an integrated analysis of the entire set responsible for the
performance of the foundation: the raft, the piles and the soil. This approach has a complexity
inherent of its formulation; therefore, its development is generally more successful employing
numerical methods. In this context, this study aimed to develop a three-dimensional numerical
tool in finite elements, using the programming language "C" for the study of piled raft
foundations, which was called Ferramenta Numérica para Análise de Fundações (FENF).
The program was fully developed during the research period and contrasts the commercial
software available at present for outputting the results that are necessary for the project, such
as stresses, strains, shear and normal efforts, displacements, and bending moments in the
block and the piles etc. In addition, along with the program, a search algorithm was developed
which is capable of identifying the best combination of the height and length of the block and
cross section of piles that result in a viable solution with the lowest cost. In order to do so, the
software employs the linear elastic constitutive model for materials and represents them
through finite three-dimensional isoparametric elements with eight nodes and linear
interpolation functions for the displacement fields. During its development and after it was
complete, the numerical tool has been successfully validated by comparing its results with
those of other programs also in finite element or with analytical solutions of the Linear
Theory of Elasticity. Two examples of application of FENF have been presented with
Exhaustive Search Ordered, in which: one block with 16 and another with 36 piles, allowing
us to evaluate the effectiveness of the program and compare its results with those predicted by
the simplified manual method. It’s been noticed that the integrated treatment of the foundation
system, considering it as a piled raft, allows us to obtain a more economical and safer project. / Tem-se verificado nos últimos anos uma demanda crescente por projetos de fundações mais
bem elaborados e capazes de atender ao alto grau de complexidade das ações estruturais.
Entretanto, a filosofia de projeto geotécnico atual se mostra defasada ou incapaz de suprir a
essas necessidades, uma vez que os métodos tradicionais de cálculo de fundações estaqueadas
muitas vezes desprezam o desempenho do contato do bloco com o solo e negligenciam a
influência da rigidez e da interação entre os elementos que compõem o sistema de fundação.
Para o aumento da qualidade da concepção de grandes grupos de estacas, com ou sem a
associação de pilares, é necessário um tratamento mais rigoroso do problema utilizando, por
exemplo, o conceito de radier estaqueado. Tal abordagem permite uma análise integrada de
todo o conjunto responsável pelo desempenho da fundação: o radier, as estacas e o solo, mas
possui uma complexidade inerente a sua formulação sendo que o seu desenvolvimento é
geralmente mais bem sucedido empregando-se métodos numéricos. Nesse contexto, este
trabalho visou ao desenvolvimento de uma ferramenta numérica tridimensional em elementos
finitos, utilizando a linguagem de programação “C”, para o estudo de fundações em radier
estaqueado, que foi denominada de Ferramenta Numérica para Análise de Fundações (FENF).
O programa foi desenvolvido integralmente durante o período da pesquisa e destaca-se dos
programas comerciais atuais por disponibilizar saídas de resultados necessárias ao projeto,
como tensões, deformações, deslocamentos, esforços cortantes e normais e momentos fletores
para o bloco e para as estacas etc. Além disso, foi desenvolvido e incorporado ao FENF um
algoritmo de busca capaz de identificar a melhor combinação de altura de bloco e
comprimento e seção transversal de estacas que resultem em uma solução viável tecnicamente
e com o menor custo. O programa FENF emprega o modelo constitutivo elástico-linear para
os materiais e os representa por meio de elementos finitos tridimensionais isoparamétricos
com oito nós e funções de interpolação lineares para os campos de deslocamentos. A
ferramenta numérica foi validada com êxito, a partir da comparação de seus resultados com os
de outros programas, também em elementos finitos, ou com soluções analíticas da Teoria da
Elasticidade Linear. Foram apresentados dois exemplos de aplicação do FENF com a Busca
Exaustiva Ordenada, sendo um bloco com 16 e outro com 36 estacas, que permitiram avaliar a
eficácia do programa e comparar os seus resultados com os previstos pelo método manual
simplificado. Verificou-se que o tratamento integrado do sistema de fundação, considerando-o
como um radier estaqueado, permite a obtenção de um projeto mais econômico e mais seguro.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/4348 |
| Date | 29 June 2012 |
| Creators | Bittencourt, Douglas Magalhães Albuquerque |
| Contributors | Sales, Maurício Martines, Almeida, Sylvia Regina Mesquita de, Sales, Maurício Martines, Gitirana Júnior, Gildo de Farias Neves, Danziger, Bernadete Ragoni |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 6915322422128222104, 600, 600, 600, 600, 724087251626315585, 8794820169253231856, 2075167498588264571 |
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