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Determinação do comportamento carga-recalque de sapatas em solos residuais a partir de ensaios SPT
No full textO comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais
The uplift performance of footings embedded in cement stabilized backfill
No full textEngenheiros 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
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
Numerical modelling of under-reamed scaled-down piles by water jet driving
No full textWater jet pile driving technique has been shown to be viable for driving precast piles in highly resistant soil layers. However, the use of this technique drastically reduces the pile load capacity. On the other hand, the use of under-reamed precast piles improves the vertical load capacity. The objective of the present paper is to show the efficiency of the use of under-ream, through the numerical modelling of load tests carried out in laboratory scaled-down models. For numerical modelling, finite element method (FEM) was used. Through numerical analysis, it was possible to identify the distribution of stresses and strains at the toe, shaft, and under-reams. With that it was possible to identify and check the contribution of these in the total vertical compressive load capacity. It was possible to verify that the under-reams contribute to the vertical load capacity varying from 47% to 57% depending on the configuration, number, and distribution of the underreams along the pile. Thus, increasing the final vertical load capacity, if compared to piles without under-ream (uniform shaft). Numerical modelling proved to be a fundamental tool, which made it possible to show the mechanisms involved in the action of under-ream in increasing the vertical load capacity of piles
Estabilização de areia fina com bentonita, vidro moído e agente cimentante (cal de carbureto ou cimento)
No full textA 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
No full textEste 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
No full textRadier 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
No full textEste 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
No full textEste 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
No full textNo 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
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