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Previous issue date: 2015-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The combination of two different types of foundation has become increasingly popular among
engineers in the past few decades as a good alternative for large loads due to the trending
expansion of taller skyscrapers. This new concept in foundation engineering, called piled raft,
combines the raft capacity of withstanding large loads to the reduced settlement provided by a
group of piles strategically placed. This new concept of foundation design has stimulated the
use of new methodologies that look for understanding the interaction between its elements (raft,
piles and soil), the settlement and the distribution of load between them. Over the past decades,
the development of faster and more powerful computers has allowed engineers to use numerical
methods in the analysis of this type of problem assisted by new software tools. Among all
possible numerical methods, the Finite Element Method (FEM) has stood up for being precise
and very adaptable to many situations. Despite its extensive applicability, the FEM method has
its limitations regarding the processing time and capacity of computers mainly when the third
dimension of the foundation is considered. For the fore mentioned reason, hybrid tools have
been developed combining FEM to other methods aiming faster analysis and better quality
results. In this context, this thesis presents a new tool, called Soil-Foundation Interaction
Analysis, SoFIA. The code was developed in object-oriented programming with Approximate
Computer Methods. The raft in SoFIA is modelled as two-dimensional finite plate elements,
and the group soil/piles ins modelled as an elastic base. Each stage of the tool development and
a set of application models are described on this report based on literature review. This work
aimed creating a self-sufficient tool capable of analyzing a piled raft model with all the
interaction analysis. Furthermore, the program SoFIA was modelled using object-oriented
programming, anticipating future expansions, such as different finite elements, non-linear
response and other types of foundation. Example results showed good agreement when
compared to literature regarding settlement, share of load between raft and piles and moments
in x and y directions. Moreover, the axisymmetric interaction analysis between elements of
piles and soil indicated similar settlement when compared to complete tridimensional analysis
and Boundary Element Method. / A união de dois tipos de fundações tornou-se, nas últimas décadas, uma boa alternativa para
carregamentos de fundações maiores, necessárias diante da expansão de edificações cada vez
mais altas. Esse novo conceito de fundação, chamada de radier estaqueado, uniu o radier com
sua boa capacidade portante às estacas que, quando posicionadas estrategicamente, são boas
redutoras de recalques, abrindo um novo campo de estudos na engenharia de fundações. A união
de dois tipos de fundações tão diferentes entre si estimulou o uso de novas metodologias que
buscassem compreender melhor a interação entre os elementos do radier, das estacas e do solo
quanto aos recalques e principalmente, distribuição de carregamento. Com a evolução das
máquinas computacionais, alguns métodos numéricos passaram a ser utilizados para analisar
esse tipo de fundação e novas ferramentas computacionais surgiram nos últimos anos, dentre
elas destacando-se principalmente as baseadas em Método dos Elementos Finitos. Esse método,
muito eficaz, tem sido cada vez mais utilizado em todos os campos da engenharia, mas ainda
possui limitações principalmente relacionadas a capacidade de processamento das máquinas,
quando analisada toda a fundação em suas 3 dimensões. Por esse motivo, algumas ferramentas
de metodologia híbrida, utilizando mais de um tipo de método, foram implementadas afim de
simplificar a análise, sem perder em qualidade de resultados. Dentro deste contexto, esta
dissertação descreve a criação do programa Soil-Foundation Interaction Analysis, SoFIA, uma
ferramenta híbrida criada em linguagem orientada a objetos, que analisa o radier em elementos
finitos de placas de Kirchhoff e o meio solo/estaca através da superposição das interações de
seus elementos dentro do próprio programa, obtidas através de elementos finitos axissimétricos.
Nesse trabalho foram mostrada as etapas de construção da ferramenta, comparando resultados
a trabalhos existentes na literatura e mostrando todas as aplicações da ferramenta. O objetivo
principal desse trabalho foi criar uma ferramenta autossuficiente em linguagem orientada a
objetos capaz de analisar o radier estaqueado integrando a análise de interação entre estacas e
solo. A escolha da linguagem objetivou a expansão a ferramenta, com novos elementos, análises
não lineares e outras tipos fundações. Os exemplos analisados mostraram bons resultados
comparados à literatura quanto recalque, divisão do carregamento entre radier e estacas e
momentos. Além disso a utilização das interações entre elementos de estacas e solo em uma
análise axissimétrica é totalmente aceitável quando comparada a uma análise completa
tridimensional e a uma análise em Método dos Elementos de Contorno.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/5274 |
| Date | 30 September 2015 |
| Creators | Carvalho, Sofia Leão |
| Contributors | Sales, Maurício Martines, Sales, Maurício Martines, Almeida, Sylvia Regina Mesquita de, Mota, Neusa Maria Bezerra |
| 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 | Portuguese |
| 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 | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 6915322422128222104, 600, 600, 600, 600, 724087251626315585, 8794820169253231856, 2075167498588264571 |
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