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Enhancing bearing capacity of shallow foundations through cement-stabilised sand layer over weakly bonded residual soil
No full textThe addition of a soil–cement reinforcement layer is an alternative to improve the bearing capacity of shallow foundations on weak soils. Recent research with small-scale tests highlighted the influence of the soil–cement layer’s geometry and tensile strength in bearing capacity prediction of footings resting on treated layers. This work presents the evaluation of field static load tests of circular steel footings resting on soil–cement layers above a weak residual soil. Results showed on the one hand that traditional methods for predicting bearing capacity in homogeneous soils could be applied when the foundation and reinforcement layer are expected to punch together into the weakly bonded residual soil, without the failure of the reinforcement layer until some prescribed load. On the other hand, methods for continuous double-layer systems could be used where the reinforcement layer is expected to fail before reaching the prescribed load. The failure mode could be predicted by calculating the maximum tensile stress at the bottom of the reinforcement layer at the prescribed foundation load. An equation for this purpose was suggested and successfully tested against real-size field test results. Finally, analytical solutions for determining the bearing capacity were effective in foreseeing the field values.Fil: Consoli, Nilo Cesar. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Batista Moreira, Eclesielter. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Festugato, Lucas. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Caballero, Ricardo Daniel. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica; ArgentinaFil: Foppa, Diego. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Ruver, Cesar Alberto. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Brasi
Estabilização de areia fina com bentonita, vidro moído e agente cimentante (cal de carbureto ou cimento)
Full text linkA utilização de resíduos industriais como possíveis agentes estabilizantes de um solo apresenta não só uma vantagem econômica como também ambiental, posto que o material reutilizado em questão, se não descartado da maneira correta, pode ocasionar problemas ao meio-ambiente. Neste sentido, este trabalho trata da estabilização de uma areia fina mais bentonita com a adição de: (a) vidro moído + cal de carbureto ou (b) vidro moído + cimento Portland, onde se procurou verificar a influência das diferentes variáveis (teor de cimentante, peso específico, teor de vidro moído, porosidade e teor volumétrico dos cimentantes) sobre a resistência mecânica do material. Para tal, estabeleceram-se os ensaios de compressão simples, compressão diametral e tração à flexão. Foram estudadas misturas com massas específicas aparentes secas de 1,2, 1,3 e 1,4 g/cm³, teores de vidro moído de 10, 20 e 30% (em substituição à mistura de areia fina + bentonita) e teores de cimentante de 5, 8 e 11% (em adição à mistura de areia fina + bentonita + vidro moído), todas com o teor de umidade de 25%. Os resultados obtidos demonstraram que o aumento da quantidade de agente cimentante (tanto cal de carbureto como de cimento), da massa específica aparente seca e do teor de vidro moído provocou o aumento de todas as resistências mecânicas (compressão simples, tração por compressão diametral e tração à flexão). Também se analisou a relação da porosidade do material e do teor volumétrico de cimentante com tais resistências, através da relação porosidade/(teor volumétrico de cimentante), verificando-se que a redução deste fator resultou em um ganho de resistência mecânica das misturas. Mediante a análise dos dados, obtiveram-se as relações entre compressão simples (qu), tração por compressão diametral (qt) e tração à flexão (qf). Por fim, através de uma análise estatística, demonstrou-se que as variáveis englobadas pela pesquisa são significativas no que diz respeito à influência na resistência mecânica das misturas
Dimensionamento de estrutura de contenção com estacas justapostas na avenida silva paes em Porto Alegre
Full text linkEste trabalho tem como objetivo apresentar uma segunda opção de projeto de execução de estrutura de contenção, utilizando estacas justapostas do tipo hélice contínua na duplicação do trecho 02, da Avenida Silva Paes (conhecida como “Avenida Tronco”), Bairro Cruzeiro, Porto Alegre/RS. O local apresenta desnível de aproximadamente 5 m. O projeto original, que está sendo implantado, trata-se de uma contenção em muro de arrimo em concreto armado. Desta forma, considerando os volumes de corte e de aterro demandados, o prazo executivo e preço da solução adotada, teve-se o intuito de identificar alternativas viáveis de acordo com as condições da região. Considerando-se as informações do solo e influência que a estrutura representa. Foi elaborado o dimensionamento da estrutura de contenção (geotécnico e estrutural) onde foi apresentada uma análise da estabilidade, os cálculos dos esforços e os preços da execução. A execução da duplicação da Av. Tronco é de fundamental importância devido ao fato de ela se estender por cerca de 7 km, ligando bairros da zona sul como Medianeira e Cristal, cujos benefícios incluem melhoria de trafego na região de trânsito da região, reduzindo o deslocamento entre a zona sul e norte de Porto Alegre. Sua duplicação promove melhoria no transporte público, pois proporciona aumento de circulação de ônibus pela região. É fator de estímulo comercial, valorização imobiliária e de espaços públicos de lazer para uma região que carece de investimentos
Radier estaqueado : análise técnica, executiva e financeira para uma edificação mista : estudo de caso
Full text linkRadier estaqueado é um tipo de fundação mista muito pouco utilizada, tendo uso previsto em casos especiais que dependem da magnitude dos carregamentos combinados e especiais do subsolo, por isso, este trabalho apresenta um estudo de caso detalhado sobre a execução de um radier estaqueado feito para uma edificação mista, no bairro Bela Vista de Porto Alegre/RS, abordando três principais aspectos: análise técnica, executiva e financeira. Na análise técnica, são discutidos os fundamentos do radier estaqueado, explicações conceituais, vantagens e desvantagens de seu uso e os ensaios geotécnicos e de materiais indispensáveis para a caracterização do solo e do concreto, afim de garantir a viabilidade e segurança da estrutura. Inclui-se a revisão da literatura sobre o funcionamento e comportamento do radier estaqueado, critérios normativos aplicáveis e os ensaios de campo e laboratório necessários para avaliar a capacidade de carga do solo e a integridade das estacas. A análise executiva descreve detalhadamente as etapas de execução com abordagem das especificidades do processo, desde a preparação do terreno até a concretagem final. São descritos também os equipamentos utilizados e os procedimentos de controle de qualidade para garantir que a obra siga as melhores práticas de engenharia e cumpra os requisitos técnicos previstos. Já na análise financeira, é realizado um comparativo entre diferentes cenários de execução, considerando custos de materiais e mão de obra, equipamentos e tempo de execução. Este comparativo financeiro permite avaliar a viabilidade econômica do radier estaqueado em relação a outros tipos de fundação, destacando os benefícios e desvantagens econômicas de cada alternativaPiled raft is a type of mixed foundation that is rarely used, being intended for special cases that depend on the magnitude of combined and special subsoil loads. Therefore, this work presents a detailed case study on the execution of a piled raft made for a mixed building, in the Bela Vista neighborhood of Porto Alegre/RS, addressing three main aspects: technical, executive and financial analysis. In the technical analysis, the fundamentals of the piled raft, conceptual explanations, advantages and disadvantages of its use and the geotechnical and material tests essential for the characterization of the soil and concrete are discussed, in order to guarantee the viability and safety of the structure. It includes a literature review on the functioning and behavior of the piled raft, applicable normative criteria and the field and laboratory tests necessary to evaluate the soil's load capacity and the integrity of the piles. The executive analysis describes in detail the execution steps, addressing the specificities of the process, from the preparation of the terrain to the final concreting. The equipment used and the quality control procedures are also described to ensure that the work follows the best engineering practices and meets the expected technical requirements. In the financial analysis, a comparison is made between different execution scenarios, considering costs of materials and labor, equipment and execution time. This financial comparison allows us to evaluate the economic viability of the piled raft in relation to other types of foundation, highlighting the economic benefits and disadvantages of each alternativ
Verificação da validade dos parâmetros dos métodos semiempíricos para determinação da capacidade de carga em estacas raiz
Full text linkEste trabalho versa sobre uma análise comparativa entre cinco dos principais métodos semiempíricos para previsão de capacidade de carga em estacas tipo raiz. Analisou-se três métodos específicos para estacas raiz, sendo eles: Lizzi (1982), Cabral (1986) e Brasfond (1991); um método específico para previsão da capacidade de carga de estacas embutidas em rocha, Cabral-Antunes (2000); e outro método amplamente utilizado no Brasil para dimensionamento de diversos tipos de estacas, Aoki-Velloso (1975). Os métodos citados se baseiam no índice de penetração obtido através do ensaio de sondagem SPT, no tipo de solo ou rocha, e na qualidade da rocha de embutimento. Os estudos basearam-se nos dados de projeto e execução fornecidos de duas estacas raiz realizadas em um empreendimento residencial na cidade de Porto Alegre/RS, as quais posteriormente foram submetidas a ensaios de prova de carga estática, conforme recomendações da NBR 6122 (ABNT, 2019). De posse dos valores das provas de carga, comparou-se o resultado com os obtidos pelos métodos semiempíricos, a fim de determinar qual método seria o mais adequado para previsão de capacidade de carga em estacas tipo raiz. As análises demonstraram que o valor da média dos métodos semiempíricos citados é o resultado que mais se aproxima dos valores de carga admissível obtidos com as provas de carga estática. De maneira geral, o método de Aoki-Velloso (1975) apresentou os resultados mais conservadores, enquanto o método de Cabral (1986) forneceu a maior capacidade de carga entre os métodos estudados
Estudo de caso de solução em solo grampeado
Full text linkEste trabalho apresenta um estudo de caso sobre a aplicação da técnica de solo grampeado em uma obra de estabilização de taludes. A técnica consiste na inserção de elementos resistentes à tração, chamados grampos, em taludes ou superfícies escavadas, com o objetivo de aumentar a estabilidade do terreno. Este método foi utilizado de forma pioneira no Brasil na década de 1970, em projetos de túneis em São Paulo, e tem sido amplamente adotado desde então em projetos de contenção de encostas e escavações profundas. O estudo de caso trata da estabilização de um talude em uma área de grande circulação, onde o uso de soluções convencionais mostrou-se economicamente inviável. O local em análise está situado no município de Guaratuba, Paraná, nas proximidades do quilômetro 668+800 da rodovia BR – 376/PR. Em decorrência de intensas precipitações em novembro de 2022, ocorreu a ruptura do talude localizado à direita da pista Sul, com aproximadamente 33 metros de altura. Essa ocorrência demandou intervenções técnicas voltadas à restauração da funcionalidade e segurança da área. O uso de solo grampeado proporcionou uma alternativa segura e eficiente, com menor custo e menor prazo de execução em relação a outras alternativas. A metodologia incluiu a instalação de grampos metálicos de alta resistência e a aplicação de concreto projetado como revestimento superficial. A análise comparativa com outras técnicas de estabilização, mostrou que o solo grampeado é uma solução competitiva, especialmente em projetos de caráter emergencial. O trabalho conclui que, em condições adequadas de solo, a técnica de solo grampeado pode ser uma escolha econômica e eficaz para estabilização de taludes, com potencial para aplicação em um maior número de projetos de infraestrutura no Brasil
Análise técnica e de custos de soluções em fundações superficiais para um edifício residencial : estudo de caso
Full text linkNo mercado da construção civil, hoje encontramos muitas soluções para projetar e executar os elementos de fundação de uma edificação. A versatilidade dos sistemas de fundação se dá por conta dos diferentes tipos encontrados de perfis de solos, portes de obra e particularidades exigidas na execução. As fundações superficiais por muitas vezes representam uma solução eficiente para obras de menor porte e quando corretamente dimensionadas podem representar uma significativa economia no orçamento global da obra. Por esse motivo, este trabalho de conclusão de curso de engenharia civil, desenvolvido na modalidade de projeto, propôs-se três soluções, ou seja, três projetos de fundações, nos sistemas de blocos, sapatas rígidas e sapatas flexíveis, desenvolvidos para um projeto de edificação residencial multifamiliar com 4 pavimentos a ser executado hipoteticamente na cidade de Passo Fundo, supondo-se a locação sobre o solo do campo experimental da UPF, do qual se possui ampla caracterização geotécnica, que subsidiará a elaboração dos projetos de fundações. Tais projetos foram analisados comparativamente, entre eles, quanto aos critérios técnicos e econômicos dos resultados. Os projetos foram desenvolvidos sem a utilização de softwares integralizados, valendose apenas de planilhas eletrônicas e softwares gratuitos nas versões para estudante. Quanto a questão técnica abordada, cabe destacar que foi realizado uma simulação de projeto para “blocos associados” com a finalidade de serem comparados aos demais elementos associados dos outros dois sistemas de fundações. Os quantitativos extraídos dos projetos foram orçados de acordo com as tabelas do SINAPI, disponibilizadas pelo banco Caixa Econômica Federal, servindo como base para as composições de custo e posterior análise econômica. Os resultados obtidos foram suficientes para concluir que as sapatas flexíveis foram o sistema mais vantajoso economicamente, que os blocos associados representaram uma solução antieconômica e de maior dificuldade executiva e que os custos relacionados a concretagem e escavação são os mais significativos para todos os sistemas abordados
Estudo de caso sobre fundação de torre eólica do complexo eólico pontal e principais partes da infraestrutura civil
Full text linkO aumento da implantação de parques eólicos nos últimos 20 anos também acarretou novos desafios no desenvolvimento de soluções para os projetos de fundações de aerogeradores. A construção de aerogeradores em locais onde não existem experiências quanto à natureza do solo e o aumento das cargas atuantes em virtude da magnitude dos equipamentos da supraestrutura constituem um grande desafio para o desenvolvimento de projetos de fundações de aerogeradores. O presente trabalho propõe elencar características fundamentais e peculiaridades do projeto de fundações de um aerogerador, bem como descrever brevemente aspectos sobre a infraestrutura envolvida na implantação de um parque eólico. Apresenta, através de um estudo de caso descritivo sobre fundação para um aerogerador do Complexo Eólico Pontal, situado no município de Viamão/RS, o itinerário de cálculo para o pré-dimensionamento de fundação profunda do tipo hélice continua para um aerogerador terrestre de eixo horizontal, detalhado de acordo com a sua capacidade de carga, características e especificações. No pré-dimensionamento é calculada a capacidade de carga a compressão e tração pelo método semi-empírico de AokiVelloso e Décourt-Quaresma. A capacidade de carga lateral é determinada pelos métodos de Broms e mola. Também é feito o dimensionamento das estacas do ponto de vista estrutural, levando em consideração os esforços de compressão, tração e momentos fletores. Ainda são calculados o recalque vertical, recalque diferencial, deslocamento horizontal. No pré-dimensionamento é incluído o comportamento e as solicitações quando aos efeitos cíclicos. No estudo de caso são realizadas as verificações necessárias para garantir a segurança estrutural e geotécnica da solução de fundação apresentada. Além das cargas fornecidas pelo fabricante é levado em consideração o peso do bloco de coroamento. Além disso, são abordados os principais componentes de infraestrutura civil necessários para a implantação do parque eólico, como estradas e área de patolagem. Também são citados conceitos relevantes a prazos e custos utilizados no desenvolvimento de projetos de parques eólicos.The increase in the deployment of wind farms in the past 20 years has also brought new challenges in the development of solutions for wind turbine foundation projects. The construction of wind turbines in places where there is no experience as to the nature of the soil and the increase in the active loads due to the magnitude of the suprastructure equipment constitute a major challenge for the development of wind turbine foundation projects. The present work proposes to list fundamental characteristics and peculiarities of the foundation design of a wind turbine, as well as to briefly describe aspects about the infrastructure involved in the implantation of a wind farm. It presents, through a descriptive case study on foundation for a wind turbine at the Pontal Wind Farm, located in the municipality of Viamão/RS, the calculation itinerary for the pre-dimensioning of a continuous helix-type deep foundation for a horizontal axis terrestrial wind turbine, detailed according to its load capacity, characteristics and specifications. In the pre-dimensioning, the compression and traction load capacity are calculated using the semi-empirical method of Aoki-Velloso and Décourt-Quaresma. The side load capacity is determined by the Broms and spring methods. The piles are also dimensioned from the structural point of view, taking into account the efforts of compression, traction and bending moments. Vertical settlement, differential settlement, horizontal displacement are also calculated. Pre-dimensioning includes behavior and requests regarding cyclical effects. In the case study, the necessary checks are carried out to guarantee the structural and geotechnical safety of the presented foundation solution. In addition to the loads provided by the manufacturer, the weight of the crowning block is taken into account. In addition, the main components of civil infrastructure necessary for the implantation of the wind farm are addressed, such as roads and the crane pad. Also relevant are cited concepts related to terms and costs used in the development of wind farm projects
Projeto de fundações por sapatas rígidas dimensionadas por software estrutural verificado por metodologia manual
Full text linkO tema deste Trabalho de Conclusão de Curso é executar um projeto de fundações de sapatas rígidas, considerando o dimensionamento geotécnico e estrutural. O principal objetivo é fazer o dimensionamento de 18 sapatas rígidas isoladas por método computacional com uso de software estrutural, fazendo a verificação, por meio de comparação com a metodologia manual, com emprego de soluções tradicionais de dimensionamento. O método computacional é realizado através do software estrutural TQS, versão 21, modo estudantil, no aplicativo interno TQS Fundações. O estudo da metodologia manual foi feito a partir da elaboração de planilha eletrô- nica para facilitar os cálculos. Por tratar-se de um software estrutural, o dimensionamento geotécnico (determinação das tensões admissíveis e recalques) deve ser feito em paralelo. Embora o software seja automatizado, foi necessário informar a tensão admissível do solo, sendo esta obtida a partir da média das tensões admissíveis determinadas pela metodologia manual. A média das tensões foi utilizada justamente por não se conhecer os locais reais das localizações dos ensaios SPT, caso existisse esta informação o correto seria utilizar valores com ponderação com relação à distância das sapatas aos furos do ensaio de SPT. Inicialmente foi feita a análise do comportamento do solo, com o objetivo de determinar os parâmetros a partir de ensaios de simples reconhecimento (SPT). Depois, foi realizado o cálculo das tensões admissíveis no solo por métodos teórico e semiempíricos. Além disso, a determinação dos recalques, necessários para a verificação do estado limite de serviços (ELS), foi feito pela metodologia manual. Após o dimensionamento geotécnico, foi feito o dimensionamento estrutural pelas duas metodologias (software e manual) seguindo as verificações exigidas em normas como NBR 6118 (ABNT, 2014) e NBR 6122 (ABNT, 2019). No comparativo das duas metodologias, verificou-se as áreas das fundações e as áreas de aço calculadas e utilizadas, bem como os quantitativos de material (volume de concreto e peso de aço). Pelas análises, verifica-se que as áreas das funda- ções e de aço são equivalentes em ambas as metodologias, validando a aplicação do software. A diferença entre o volume de concreto foi de 3,17%, sendo a maior quantidade de concreto registrada pela metodologia analítica. Em termos de somatório de seção e de massa de aço empregada, a maior quantidade de aço foi registrada pelo software e a diferença foi de 5,38% e 27%, com relação aos métodos manuais. Ao final é apresentada a concepção do projeto (detalhamento) efetuado pelo software.The theme of this study is the design of rigid foundations, considering geotechnical and structural aspects. The main objective is the design of 18 footings using structural software, verifying by comparison manual method. The computational method is performed using the structural software TQS, version 21, student license, using its “TQS Fundações” module. The manual method was carried out with electronic spreadsheet to facilitate processes. The software, since it primarily for structural design, geotechnical design must be prepared outside the software. Although the software is fully functional, it was necessary to inform the admissible soil strength, which is obtained from the arithmetic mean of values determined by manual methodology. The manual methodology begins with the analysis of the soil behavior, with the objective of determining, from Standard Penetration Test (SPT), the soil parameters. After that, the admissible soil strength is calculated based on theorical and semiempirical methods. Moreover, the vertical deformation, used to verify the service state limit (SSL), was carried out only with the manual methodology. Finally, the structural design, validation was made based on the standards NBR 6118 (2014) and NBR 6122 (ABNT, 2019). The comparison of the two methods, Computational and Manual, was made by verifying the base area of the footings and the section area of steel in the quantitatives (concrete volume and steel weight). The area of footings and of section steel were considered almost equal, validating the use of the software. The difference between the concrete volume between the methods was 3.7%, Manual method being slightly higher. The difference between steel section area and weight in the two methods were 5,38% and 27%, respectively, Computational method being higher. The details of the design, made by the software, are presented
Correlação entre esforço de instalação e capacidade de carga de estacas tipo hélice contínua : estudo de caso
Full text linkAs estacas hélice contínua são executadas através da introdução de um trado heli coidal no solo, por rotação. Então, essa perfuração é preenchida com concreto e as armaduras são colocadas. No Brasil, seu dimensionamento depende de previsões baseadas no ensaio SPT, e a definição da profundidade das estacas é realizada pelo projetista, por vezes sendo determinada até o impenetrável, por não haver outro cri tério de paralisação. Os dados coletados durante a execução das estacas podem ser utilizados na avaliação da sua resistência geotécnica, ou seja, as informações registradas durante o processo de perfuração fornecem subsídios importantes para analisar quão bem as estacas estão atendendo aos requisitos de projeto e como estão interagindo com as características do solo em que estão sendo instaladas. Assim, pode-se fazer uso desses dados para se obter um critério de paralisação na execução de estacas tipo hélice contínua. Neste trabalho, será utilizado o método do Esforço de Instalação (EI), originalmente proposto para estacas do tipo Ômega. São analisados dados de velocidade de penetração e pressão do fluido do motor, registrados durante a perfuração de estacas do tipo hélice contínua, que posteriormente foram submetidas à ensaios de carregamento dinâmico. Organizou-se um banco de dados, em planilha eletrônica, contendo as estacas submetidas aos ensaios de carregamento dinâmico e suas respectivas informações e, dessa maneira, utilizaram-se as fórmulas do índice de velocidade de penetração (PRI) e do índice de torque (TI) para o cálculo do esforço de instalação (EI). Este trabalho demonstrou que o esforço de instalação (IE) pode ser utilizado como um parâmetro de controle na execução de estacas hélice contínua, visto que se observou uma boa correlação com a capacidade de cargaContinuous flight auger piles are constructed by introducing a helical auger into the soil through rotation. The borehole is then filled with concrete, and the reinforcement is placed. In Brazil, their design relies on predictions based on the SPT test, and the depth of the piles is defined by the engineer, often determined until refusal, as there may be no other criterion for stopping. The data collected during the execution of the piles can be used to assess their geotechnical resistance. In other words, the information recorded during the drilling process provides important insights to analyze how well the piles meet the design requirements and how they interact with the soil characteristics where they are being installed. Therefore, this data can be used to establish a stopping criterion in the execution of continuous flight auger piles. In this work, the Installation Effort (IE) method, originally proposed for Omega piles, will be used. Data on penetration rate and motor fluid pressure, recorded during the drilling of continuous flight auger piles that were later subjected to dynamic load tests, are analyzed. A database was organized in a spreadsheet, containing the piles subjected to dynamic load tests and their respective information. This way, the formulas for the Penetration Rate Index (PRI) and Torque Index (TI) were used to calculate the Installation Effort (IE). This study demonstrated that the Installation Effort (IE) can be used as a control parameter in the execution of continuous flight auger piles, as a good correlation with load capacity was observe
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