▼ O presente trabalho avalia a capacidade de carga obtida através de diversos métodos: semiempíricos (Aoki-Velloso (1975), Décourt-Quaresma (1978, 1982) e de Teixeira (1996)); métodos dinâmicos (Fórmulas de Brix, Holandeses, Velloso (1987), Rosa (2000) e Uto et al (1985)) para 25 estacas metálicas perfil “H”, através de ensaios de carregamento dinâmicos de energia crescente (programa CASE e CAPWAP) e prova de carga estática. As estacas foram executadas em uma edificação localizada em Paulista-PE. Os resultados obtidos pelos métodos semiempíricos apresentaram comportamento conservador quando comparados com os resultados de ensaio de carregamento dinâmico e prova de carga estática, sendo o método de Aoki-Velloso (1975) o que teve melhor aproximação. As fórmulas dinâmicas com base nos dados de nega mostraram-se extremamente conservadoras na estimativa da capacidade de carga, diferente dos resultados obtidos das fórmulas com base no repique elástico que apresentaram resultados com boa correlação. Em relação aos resultados obtidos pelo programa CASE e os obtidos em provas de carga estática mostram que a depender das circunstâncias, o ensaio de carregamento dinâmico pode superestimar a capacidade de carga. Advisors/Committee Members: Romero de Melo Ferreira, Silvio (advisor).

▼ Este trabalho objetiva a avaliação de desempenho dos métodos de cálculo de capacidade de carga em estacas Hélice Contínua Monitorada (HCM) localizadas na Região Metropolitana do Recife (RMR). Inicialmente, se coletaram dados de obras distribuídas na RMR, dentre os quais destacam-se as sondagens aliadas ao Standard Penetration Test (SPT) e os resultados de Provas de Carga Estáticas (PCE), que são informações essenciais para os cálculos de capacidade de carga do sistema solo-fundação e interpretação da curva carga x recalque, respectivamente. Para cálculos de capacidade de carga foram adotados os métodos semi-empíricos mais difundidos no cenário geotécnico e os específicos para estacas HCM: Aoki & Velloso (1975); o mesmo método com contribuições de Laprovitera (1988), Benegas (1993) e Monteiro (1997); Décourt & Quaresma (1978, 1996a); Antunes & Cabral (1996); e o método de Alonso (1996). Para análise das provas de carga foram aplicados métodos consagrados de interpretação do ensaio e extrapolação da carga de ruptura: Van der Veen (1953); o mesmo método modificado por Aoki (1976); e o método da Rigidez (1996b, 2008). Previamente à realização dos cálculos, foram definidas algumas etapas da metodologia da pesquisa, que consistiu no processamento dos dados, na caracterização geológica e geotécnica da área de estudo e, por fim, na aplicação dos métodos supracitados. O processamento dos dados visou eliminar possíveis outliers e dados inconsistentes; a caracterização da área de estudo resultou na divisão das unidades geológicas de depósitos flúvioLagunares (Qfl), as praias holocênicas (Qh) e as praias pleistocênicas modificadas (Qpm), nas quais cada unidade foi subdividida de acordo com os perfis geotécnicos de distribuição de camadas (P1, P2 e P3). Por fim, foram realizados os procedimentos de cálculos com auxílio de planilha Excel. Os resultados de previsão da capacidade de carga foram comparados com o obtido pelo método de Van der Veen modificado por Aoki (1976), que foi escolhido por apresentar ajustes mais adequados e confiáveis em relação aos outros métodos. Essa avaliação ocorreu mediante a análise de gráficos de dispersão e de barra, além de informações estatísticas do tipo média, desvio padrão e coeficiente de variação, sendo avaliada a acurácia do cálculo e dispersão dos resultados. Ainda foram incorporadas novas provas de carga, do banco de dados de Oliveira (2013), que permitiram um acréscimo à análise estatística. A metodologia de Aoki & Velloso (1975) demonstrou maior imprecisão nos cálculos, e consequentemente, menor confiabilidade em relação aos outros métodos. As contribuições de Laprovitera (1988), Benegas (1993) e Monteiro (1997) proporcionaram melhoria na metodologia de Aoki & Velloso (1975), mediante a redução da dispersão e aumento da acurácia do cálculo, contudo, as previsões ainda se mostraram superiores à carga de ruptura extrapolada, e, portanto, contra a segurança. O método de Alonso (1996) demonstrou uma redução da dispersão, porém, com previsões de capacidade de carga ainda superiores a carga de… Advisors/Committee Members: COUTINHO, Roberto Quental (advisor), http://lattes.cnpq.br/3333925962323676 (advisor).

▼ 

Foram construídas bases injetadas próximas à superfície e estacas escavadas com base injetada no campo experimental de fundações do departamento de geotecnia da USP/São Carlos. As injeções de caldas de cimento portland foram realizadas como procedimento de melhoria do solo de apoio. Provas de carga estática em estruturas com e sem injeção determinaram a eficácia da solução de bases injetadas. Simultaneamente às provas de carga, houve monitoração da sucção matricial atuante no solo, dando continuidade ao extenso programa de pesquisa realizado no Campo Experimental de Fundações da USP/São Carlos no tema da colapsibilidade.

Injected elements close to surface and toe injected bored piles were built at USP/São Carlos experimental foundation field. Under the foundations, portland cement grout was injected in order to improve soil and foundation bearing capacity. Load tests measured and determined the efficacy of the solution. Along with the load tests, matric suction measurements were made, continuing the extensive research program in the USP/São Carlos experimental foundation field under the theme soil collapsibility.

Advisors/Committee Members: Cintra, José Carlos Angelo.

▼ 

O presente trabalho visa estabelecer uma metodologia executiva de estacas de pequeno diâmetro compostas por tubos metálicos sem costura cravados com aparelho semelhante ao tripé de sondagem a percussão e com posterior injeção de nata de cimento a baixas pressões, sendo estas estacas uma opção peculiar no estado de Minas Gerais. A composição dos materiais constituintes da estaca e suas propriedades como a fluidez, a resistência à compressão e a exsudação de dosagens sugeridas na literatura para a calda e ensaios mecânicos a tração no tubo também são apresentados como forma de melhor compreender as características estruturais destes elementos. De forma a verificar in situ o desempenho deste tipo de fundação profunda foram executadas três provas de cargas em estacas com diferentes comprimentos e relação A/C, realizadas em perfil de solo típico da região da Zona da Mata. Os dados dos ensaios de prova de carga foram interpretados à luz do método da NBR 6122/96 e da ruptura convencional (10% do diâmetro). A comparação entre os resultados obtidos nas provas de carga com alguns tradicionais métodos de previsão de capacidade de carga de estacas baseados em ensaios de penetração padrão (SPT) permitiram reavaliar as correlações disponíveis de forma a caracterizar a capacidade de carga destas estacas fornecendo importantes informações sobre o seu desempenho para a comunidade geotécnica.

The present work seeks to establish a carry out methodology for small diameter pile composed by seamless metallic tubes driven with a similar to SPT tripod equipment and with subsequent injection of cement paste at low pressures, being these piles a peculiar option in the state of Minas Gerais - Brazil. The composition of the constituent materials of the piles and their properties as: the fluidity, the compression resistance, the migration of water in cement paste dosages suggested in the literature and mechanical traction test of the tubes are presented as a form to understand the structural characteristics of this element. To verify the in situ performance of this type of deep foundation, three load capacity tests were executed in piles with different lengths and water/cement ratio, that were performed in a typical soil of a region denominated "Zona da Mata". The load capacity tests data were analyzed by NBR 6122/96 method and the conventional failure (10% of the diameter). The comparison of the obtained results with traditional pile load capacity prediction methods based on SPT allowed a re-evaluation of available correlations in order to characterize the load capacity of these piles supplying important performance information to the Geotechnical community.

Advisors/Committee Members: Carlos Alexandre Braz de Carvalho, José Luiz Rangel Paes, Dario Cardoso de Lima, Maria Lucia Calijuri, Stélio Maia Menezes, Cláudio Henrique de Carvalho Silva.

▼ It is observed in the last decades, the search of the optimization of pile foundations from the analysis of the benefit that the contact of the pile cap or raft with the ground can confer to increase the load capacity and stiffness. Contribution that is not inserted in the design of the foundation system by the traditional methodology of pile group. Thus, in the present dissertation an analysis of the behavior of a foundation conceived by the pile group methodology was carried out, in light of the piled raft, through numerical modeling. The study work is from Instituto Cérebro, located in the Central Campus of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN), Natal-RN. Theoretical and experimental studies, highlighting pioneering and more recent searchs on the theme of this work, were used as subsidies to present the state of the art of foundations in piled raft. The study foundation consists of bored piles of the continuous flight auger, composed of lengths of 15, 17 and 20 m and diameters of 250, 400 and 500 mm. For the analysis of the behavior of this foundation, the numerical program PLAXIS 3D Foundation, based on the Finite Element Method (FEM). To verify if the program was handled correctly, the verification of the software was done through comparative analysis of cases previously studied by other researchers. The program input data and back-analysis of soil geotechnical parameters were subsidized by Standard Penetration Test (SPT), carried out in the field according to the procedures recommended by NBR 6484/2001 and static load tests (PCE), carried out according in NBR 12131/2006. The local subsoil, which was modeled assuming its elastic behavior perfectly plastic, is formed by layers of fine and medium sand, little compact silt, until reaching the impenetrable. The water level was not detected in any of the 13 boring performed. It was observed in the results obtained that the interaction of the pile cap with the soil increased the load capacity and stiffness of the system. The pile cap presented up to 21% contribution in receiving the efforts applied in the foundation. In addition, it has been observed that the load capacity of the piled raft foundation system is not confined to the algebraic sum of the isolated resistances of the pile cap and pile(s). Considering these results, it can be concluded that the methodology of foundation in piled raft is configured as a positive foundation technique for the city of Natal for medium-sized buildings. Advisors/Committee Members: Freitas Neto, Osvaldo de (advisor), 04738377493 (advisor).

▼ Helical piles are foundation types used to support compressive, tensile, or lateral loading. The capability of being loaded right after installation, the high production rate and the possibility of reutilization in different projects are a few advantages of helical piles. Despite the increasing use of helical pipes, the amount of data collected from field experiments with instrumented helical piles is still relatively small. In this work, the tensile behavior of an instrumented helical pile embedded in a sandy soil deposit is evaluated along the effect of disturbance caused in the ground after installation. The three-plate pile used in this investigation was instrumented with electric resistance strain gages attached to five distinct sections along its shaft. Two sections were used for measuring torque and the other three sections were used for measuring axial load. The performance of the instrumented pile was monitored during installation by measurements of the installation torque. The axial load in the instrumented sections was monitored during two static pullout tests. The disturbance caused by pile installation was evaluated with the results of tests with a dynamic cone penetrometer (DCP) and by radargram renderings from a ground penetration radar (GPR). Results from the instrumented sections showed that the contribution of the top helical plate in the overall bearing capacity is smaller than that of the intermediate and bottom plates. Results from the DCP and the GPR devices suggest that the passage of the helical plates during pile installation reduced soil compaction within a zone of influence from the shaft of approximately three times the diameter of the largest plate. Advisors/Committee Members: Costa, Yuri Daniel Jatobá (advisor), 92610927487 (advisor).

▼ 

O objetivo principal deste trabalho é avaliar as metodologias usualmente utilizadas para prever a capacidade de carga e recalques de fundações rasas rígidas. Para isso foi realizada uma prova de carga durante a qual foram monitorados os deslocamentos verticais em diferentes profundidades, correspondentes aos diferentes bulbos de tensão, usando uma instrumentação especial a qual denominou-se BETAS. Para determinação das características mecânicas do solo residual de gnaisse existente no local da prova de carga foram executados ensaios de penetração (SPT), ensaios dilatométricos de Marchetti (DMT) e ensaios pressiométricos de Ménard (PMT), em solo residual de gnaisse presente no local da prova de carga. No laboratório foram executados ensaios de caracterização e ensaios para a determinação das características de tensãodeformação e resistência, em amostras deformadas e indeformadas do solo. O estudo mostrou que os métodos de campo permitiram a obtenção de bons resultados, para subsolos bastante heterogêneos como os formados por solos residuais.

The main objective of this work is to evaluate methodologies usually used to foresee the load capacity and settlements of rigid shallow foundations. A load test was accomplished, during which, vertical displacements were monitored in different depths, corresponding to different stress bulbs, using a special instrumentation, called "BETAS". To determine the mechanical characteristics of the gneiss residual soil existing in the place where the load test was realized, penetration tests (SPT), Marchetti dilatometer tests (DMT) and Ménard pressiometer tests (PMT) were executed. In the laboratory, characterization tests and tests to determine the stress-strain-strength characteristics were executed with disturbed and undisturbed samples of the soil. The study showed that the field methods allowed to obtain good results, even for heterogeneous undergrounds as the ones formed by residual soils.

Advisors/Committee Members: Enivaldo Minette, Roberto Francisco de Azevedo, Eduardo Antônio Gomes Marques, José Luiz Rangel Paes, Márcio Marangon.

▼ 

Para proporcionar menores prazos e custos, o projeto de ampliação da sede da Petrobras, na cidade de Salvador, estado da Bahia, contemplou estacas barretes de grandes dimensões para grandes capacidades de carga. Porém, para atingir as cargas escolhidas, foi necessário embutir as estacas no topo rochoso. Portanto, foram projetadas estacas barretes embutidas em rocha, escavadas com hidrofresa. Esta pesquisa apresenta o estudo de duas provas de carga estáticas executadas em uma mesma estaca barrete teste embutida em rocha, a fim de proporcionar um melhor entendimento de seu comportamento, assim como os principais fatores que influenciam resistência e deformabilidade. Em março de 2012, foram realizadas duas provas de carga estáticas na mesma estaca barrete teste embutida em rocha. Os ensaios foram executados a partir das metodologias normativas NBR 12131 (2006) e NBR 6122 (2010), com carregamentos lento e rápido, respectivamente e subsequentemente. No primeiro ensaio (lento), aplicou-se a carga máxima de 12 MN, enquanto que no segundo (rápido), aplicou-se a carga máxima de 14 MN. Os dados obtidos nos ensaios, de acordo com a bibliografia utilizada, são pioneiros no Brasil, por se tratar da primeira estaca barrete embutida em rocha com utilização de hidrofresa, submetida à prova de carga de desempenho. A estaca foi instrumentada em profundidade, o que propiciou a avaliação da distribuição de carga nas camadas atravessadas. Foram realizadas comparações entre resultados obtidos da instrumentação e do topo, por meio do repique elástico. Além da avaliação e interpretação dos dados obtidos nos ensaios de provas de carga estáticas, esta pesquisa apresenta previsões de comportamento, com diferentes conceitos, para estacas embutidas em rocha, sem reação de ponta, com intuito de comparar seus resultados com os obtidos nos ensaios. Em conjunto com as previsões, foram apresentados métodos para estimativa de adesão lateral na interface da estaca com o maciço rochoso.

To use high loads on foundations of the Petobras Headquarters, the designers chose the barrette pile with great dimensions and a few units compared with others types, to shorten the deadline and optimize costs. However, to reach these assumptions, it was necessary make the piles deeper than the soil strata, and, therefore, made a rock socket design. This research presents two static load tests study and analysis in the same barrette test pile, to forecast behavior and find resistance and strain influences. In March, 2012, two static load tests were made in the same barrette test pile located in Salvador Bahia, in Petrobras headquarters. The first essay was made according to a slow maintained test with 12 MN maximum compressive loads. The second essay was made immediately after, according to a quick load test and 14 MN maximum compressive loads. The data obtained from both tests, far as is known, were the first results on rock socket barrette pile in Brazil, using hydromill for the excavations in rock. The pile had depth instrumentation with expansible strain gages and…

Advisors/Committee Members: Massad, Faiçal.

▼ 

In this work we study the behavior of excavated small-diameter props to the executed compression in sedimentary soil at the Experimental testing site of Geotechnical Engineering at UFSM(CEEG/UFSM). In geotechnical engineering the projects of superficial and deep foundations are limited by the load capacity and by the permissible stress. In the region of Saint Maria geotechnical workmanships and the projects of foundations present an eminently empirical character. Therefore, the research developed at the CEEG/UFSM comes to supply this deficiency of the regional knowledge, by means of studies and research destined to the forecast of the behavior of various foundations of current use in the region. The CEEG has already implemented this with the preliminary inquiries of the subsoil investigation, characterization and geotechnical assays already carried out by Emmer (2004). The current phase consists of the project and execution of foundations that will undergo behavior verification. For such six props of 0,20m of diameter with changeable depths going from 3.0 to 5.3 meters had been executed and submitted to static load tests with slow loads where different criteria of arched interpretation had been applied to the load-displacement curve to define rupture. The estimates of bearing capacity are obtained by means of correlation methods with standard penetration tests (SPT) and by theoretical methods, being these forecasts later compared with the loads of rupture gotten in the assays and interpreted according to the Brazilian Norm. The comparison between the results of the load tests and the values of load capacity calculated by the studied methods, show that, for the props situated in the sandy-clay layer, these methods underestimate the values of the total load capacity and overestimate the values of the total load capacity for the piles supported over sandy layer.

Neste trabalho estuda-se o comportamento de estacas escavadas de pequeno diâmetro à compressão executadas em solo sedimentar no Campo Experimental em Engenharia Geotécnica da UFSM (CEEG/UFSM). Na engenharia geotécnica os projetos de fundações superficiais e profundas são condicionados pela capacidade de carga e pelos recalques admissíveis. Na região de Santa Maria as obras geotécnicas e os projetos de fundações apresentam um caráter eminentemente empírico. Portanto, a pesquisa desenvolvida no CEEG/UFSM vem suprir esta deficiência do conhecimento regional, por meio de estudos e pesquisas destinadas à previsão do comportamento de fundações de uso corrente na região. O CEEG já está implementado com as investigações preliminares do subsolo, ensaios de caracterização e geotécnicos já realizados por Emmer (2004). A atual fase compreende o projeto e execução de fundações para verificação do comportamento. Para tal foram executadas seis estacas de 0,20m de diâmetro com profundidades variáveis de 3,0 a 5,3m e realizadas provas de carga estática com carregamento lento onde foram aplicados diferentes critérios de interpretação curva carga-recalque para definição da…

Advisors/Committee Members: José Mario Doleys Soares, Rinaldo Jose Barbosa Pinheiro, Fernando Schnaid.

▼ 

As fundações superficiais transmitem as cargas ao terreno através das tensões distribuídas sob a base do elemento de fundação, sendo os projetos normalmente condicionados a critérios de ruptura e deslocamentos. Na prática usual de engenharia, sobretudo na região de Santa Maria, por falta de modelos constitutivos e dados experimentais são utilizados modelos empíricos e semiemp íricos. Neste trabalho, estudou-se o comportamento de sapatas de concreto armado assentes sobre solo sedimentar no Campo Experimental de Engenharia Geotécnica da UFSM (CEEG/UFSM). O estudo compreendeu a execução de quatro provas de carga estática de carregamento lento sobre sapata de concreto armado de 0,60m x 0,60m. As curvas carga-recalque resultantes foram interpretadas conforme prescrições da norma brasileira para obtenção da carga de ruptura do solo e os resultados comparados com outros oriundos de métodos teóricos, empíricos, semi-empíricos e formulações de correlação com sondagens à penetração (SPT). Complementaram este trabalho a identificação da ruptura a que o solo foi submetido no local da pesquisa e alguns conceitos e métodos de estimativa de recalques e tensões admissíveis. A caracterização geológica e geotécnica do local de estudo foi obtida de ensaios de campo e laboratório realizados por Emmer (2004) no trabalho de implantação do CEEG/UFSM. Os resultados mostraram que o solo sofreu ruptura localizada e que os métodos teóricos e de correlação utilizados para estimar a carga de ruptura apresentaram resultados muito próximos ao obtidos em campo.

Superficial foundations transfer the load to soil by the distributed tensions on the base of the foundation element and, projects are normally conditioned to crack and displacement criteria. In the ordinary engineering practice, especially in the Santa Maria region, due to the absence of constitutive models and experimental data, empirical and semi-empirical models are used. In this work, we have studied the behavior of slab-on-grade concrete foundations settle on sedimentary soil at UFSM Geotechnical Engineering Experimental Field (CEEG/UFSM). The study consisted of the execution of four proofs of low loading static load on 0,60m x 0,60m slab-on-grade foundations. The resulting load-repression curves were interpreted according to prescriptions on the Brazilian norm to the obtainment of soil crack load, an the results were compared to those from other methods: theoretical, empirical, semi-empirical and correlation formulations of penetration sounding (SPT). This work was complemented by the identification of the cracking to which the soil was submitted in the research field and some concepts and methods of repression estimation and, admissible tensions. The geological and geotechnical characterization of the study place was obtained by field and laboratorial analyses performed by Emmer (2004) while the implementation of the CEEG/UFSM. The results demonstrated that the soil underwent located cracking and that theoretical and correlation methods used to estimate the cracking load value…

Advisors/Committee Members: José Mario Doleys Soares, Rinaldo Jose Barbosa Pinheiro.

▼ Prediction of the soil-structure static resistance is primordial in foundation engineering design projects. Use of methods for prediction of pile bearing capacity based on standard penetration test (SPT) results is a common practice. Simplicity and low costs make the SPT one of the most employed tests in geotechnical investigation. In the last four decades, the mechanisms of energy transfer within the test have been studied by several authors, who were motivated by questions related to the dispersion of the blow-count values. It has been verified that knowing the test energy efficiency allows to normalize the SPT blow-count resistance to a standard reference value. In this context, Aoki and Cintra (2000) investigated the dynamic SPT hammer blow event by means of the Hamilton’s energy conservation principle. The study was a theoretical background to the methodology put forward by Aoki (2013), which allows to quantify pile tip and side friction resistances from the SPT test results. The method can be applied to tests in which the efficiency and the length of the recovered of soil samples are known. In the present study, predictions of pile tip and side friction static resistances were achieved by using the methodology of Aoki (2013) and the results of 58 SPT tests. Borings were carried out in a site composed of fine sand layers. All tests had the length of the recovered samples measured. An additional SPT test was also carried out, which included six static pullout tests on the SPT sampler, in order to investigate the lateral skin friction of the sampler. The ratio between the internal and the external skin friction of the sampler, known as the “a” parameter, was close to two for fine sand and increased for deeper layers with higher percentage of fines. Finally, a comparison was made between the results of resistance predicted by Aoki (2013) method and the results of eight CPT tests performed at the same site. Comparisons between predicted and experimental results were based on concepts of Geostatistics. Specifically, an analysis of the spatial behavior of the static resistance was conducted using the software Geokrige, which made calculations of variograms and spatial inferences by ordinary kriging. Although the magnitude of the side friction static resistance values predicted by the method proposed by Aoki (2013) corresponded to that of the field tests, a large dispersion in the values has been identified. However, most predictions of pile toe resistance were successful. Ratios of predicted to experimental toe resistance values ranged from 1.0 to 1.6 and remained within acceptable dispersion levels. Predictions of pile toe static resistances based on SPT tests were found to be consistent. Advisors/Committee Members: Costa, Yuri Daniel Jatobá (advisor), 92610927487 (advisor).

▼ Helical piles are foundation systems used for supporting compression, tension, and lateral loads. Ad-vantages of helical piles over other foundation systems include fast installation and possibility to apply load immediately after installation. Despite the significant growth of the use of helical piles around the world in the last 25 years, studies on the behavior of this type of foundation remain scarce. Field test results in pure sand deposits are particularly needed. In order to fulfil this demand, a field testing pro-gram involving helical piles subjected to vertical uplift loads has been conceived. A full-scale prototype of a helical pile with three bearing plates has been designed and built. Seven axial tensile load tests with cyclic loading have been performed in a pure sand deposit. Three tests were carried out with static cyclic loading, and included up to 15 load-unload cycles. Two other tests were conducted with quasi-static cyclic loading. The results of the static load tests revealed that soil-pile system stiffness increases after completion of each static loading cycle. Theoretical and empirical methods were used to predict pile ultimate static tensile load capacity, and resulted in conservative predictions as compared to the experi-mental field test results. The two tests with quasi-static cyclic loading were carried out with distinct mean cyclic loads and load amplitudes. The results of these tests revealed that increasing mean cyclic load and load amplitude tend to reduce pile stability and soil-pile system stiffness. The static uplift capacity of the pile was found to improve after application of quasi-static cyclic loads. Two dimensional numerical models using the finite element method were developed to evaluate how the behavior of a pile under static loading and embedded in a sandy soil profile is affected by variations of important design parameters, such as depth of installation, plate diameter, spacing between helices, and number of plates. Parametric analysis results gave insight into the distribution of stresses and strains in the soil mass around the pile, and clarified some aspects of soil-pile failure mechanisms. Uplift capacity in-creases linearly with depth of installation, and the pile transitions from shallow to deep failure mode when the ratio between depth and the diameter of the first helix is around four. Capacity was found to increase linearly with plate area. The failure mechanism of the pile transitions from cylindrical shear to individual capacity with a spacing ratio equal to three. It was also observed that multi-helix configura-tions are less efficient than single-helix piles, in the investigated conditions. Advisors/Committee Members: Costa, Yuri Daniel Jatobá (advisor), 92610927487 (advisor).

▼ Helical piles are foundations installed in the ground by means of torque to withstand of compression, traction and lateral loads. They offer advantages such as high productivity and installation with minimum noise and vibration. In this work, the pull-out behavior of instrumented helical piles subjected to cyclic loading in sandy soil is evaluated. The used pile had three bearing plates and was instrumented with electric resistance strain gauges in three sections along the shaft. Three pull-out load tests were performed: two with quasi-static cyclic loading and one with static loading, to verify the effects of cyclic loading. The tests with quasistatic loads were made with different values of average cyclic load and load amplitude. The results showed a great influence of the way in which the load increments were used, due to the densification and disturbance of the surrounding soil. The accumulated displacements tended to stabilize after the 10th cycle, low rates of mean displacement accumulation were not obtained and the number of cycles before failure showed to be dependent on the average load and the cyclic amplitude. The instrumented sections allowed to observe the reduction in the residual cyclic rigidity with the increase in depth along the shaft. The analysis of the mobilized loads in the bearing plates along the cycles, showed that the contribution to resistance from the lower bearing plate was responsible for most of the load capacity. It was observed that applied load levels and interaction factors between loading stages, which appear when the minimum load of a loading stage is lower than the maximum load of the previous stage, influenced the cyclical behavior of the soil-pile system by increasing the system rigidity and reducing corresponding displacements. Finally, the application of the quasi-static load cycles increased the static uplift capacity. Advisors/Committee Members: Costa, Yuri Daniel Jatobá (advisor), 92610927487 (advisor).

▼ Helical piles are foundations installed in the ground by means of torque to withstand of compression, traction and lateral loads. They offer advantages such as high productivity and installation with minimum noise and vibration. In this work, the pull-out behavior of instrumented helical piles subjected to cyclic loading in sandy soil is evaluated. The used pile had three bearing plates and was instrumented with electric resistance strain gauges in three sections along the shaft. Three pull-out load tests were performed: two with quasi-static cyclic loading and one with static loading, to verify the effects of cyclic loading. The tests with quasistatic loads were made with different values of average cyclic load and load amplitude. The results showed a great influence of the way in which the load increments were used, due to the densification and disturbance of the surrounding soil. The accumulated displacements tended to stabilize after the 10th cycle, low rates of mean displacement accumulation were not obtained and the number of cycles before failure showed to be dependent on the average load and the cyclic amplitude. The instrumented sections allowed to observe the reduction in the residual cyclic rigidity with the increase in depth along the shaft. The analysis of the mobilized loads in the bearing plates along the cycles, showed that the contribution to resistance from the lower bearing plate was responsible for most of the load capacity. It was observed that applied load levels and interaction factors between loading stages, which appear when the minimum load of a loading stage is lower than the maximum load of the previous stage, influenced the cyclical behavior of the soil-pile system by increasing the system rigidity and reducing corresponding displacements. Finally, the application of the quasi-static load cycles increased the static uplift capacity. Advisors/Committee Members: Costa, Yuri Daniel Jatobá (advisor), 92610927487 (advisor).

▼ Os solos colapsíveis são solos não saturados que, quando umedecidos, sofrem redução de volume, podendo provocar recalques nas fundações e danos às estruturas. As fundações superficiais são as que estão mais sujeitas ao recalque por colapso, pois, geralmente, estão apoiadas em uma profundidade onde as variações sazonais interferem no comportamento do solo. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar geotecnicamente um solo colapsível e avaliar o comportamento deste solo quando submetido a um processo de umedecimento e a sobrecargas. Para tanto, foram realizados ensaios de campo e de laboratório, que incluíram sondagens SPT-T, coleta de amostras, ensaio de permeabilidade “in situ”, provas de carga em miniatura, provas de carga sobre placa, ensaios de caracterização, curvas características, análise da microestrutura do solo e ensaios edométricos. O solo estudado trata-se de uma areia média argilo-siltosa, lacalizada no Campo Experimental da UFCA, em Juazeiro do Norte – CE, assim, a pesquisa foi realizada através de uma cooperação entre o GEGEP/UFPE e a UFCA. Os resultados do estudo permitiram estimar a profundidade da zona ativa, definir os limites críticos do grau de saturação e o grau de compactação mínimo necessário para eliminar o comportamento colapsível do solo estudado. As provas de carga mostraram que o solo sofre consideráveis recalques quando umedecido apenas com águas de chuvas, entretanto, a chuva ocorrida no ano de realização da pesquisa não foi capaz de elevar o grau de saturação do solo para o limite crítico superior. A prova de carga com inundação na tensão admissível mostrou que em situações de elevado grau de saturação do solo, devido, por exemplo, à ruptura de um duto, o recalque por colapso pode ser 45 vezes maior que o recalque obtido no solo com umidade natural do período seco, indicando a necessidade de tratamento do solo para o emprego em fundações superficiais. Advisors/Committee Members: COUTINHO, Roberto Quental (advisor), BANDEIRA, Ana Patrícia Nunes (advisor), http://lattes.cnpq.br/3333925962323676 (advisor).

▼ 

Com a finalidade de determinar e avaliar a resistência lateral em estacas escavadas com trado sem o uso de lama bentonítica solicitadas à tração, foi executado neste trabalho uma série de ensaios de campo (PMT, DMT, SPT e SPT-T) e laboratório (granulometria conjunta, limites de consistência, massa específica dos sólidos e ensaios triaxiais), através dos quais foi possível identificar a composição de um solo residual maduro variando em torno de 64% de argila, 33% de areia e 3% de silte. Foram realizadas provas de carga estáticas à tração com esforço axial em quatro estacas com comprimento de 6 m e diâmetros de 0,25 m no campo experimental II localizado nas dependências da fábrica de manilhas no campus da Universidade Federal de Viçosa, obtendo valores de resistência lateral os quais serviram de referência quando da avaliação dos valores obtidos através de métodos teóricos e semi-empíricos. Foram comparados também os resultados obtidos nas provas de carga com os já existentes de provas de carga à compressão, de outro trabalho de mestrado que utilizou outras quatro estacas com as mesmas dimensões e no mesmo campo experimental das ensaiadas neste trabalho. Esta comparação possibilitou identificar a existência ou não de uma defasagem da resistência lateral à tração em relação à resistência lateral à compressão.

With the propose of determining and evaluating the lateral strength in excavated piles, without the usage of Bentonite mud, submitted to a traction effort. A number of field tests (PMT, DMT, SPT and SPT-T) and laboratory tests (triaxial compression, particle size analysis , consistency limits, density of soil particles), with what was possible to identify the composition of a matured residual soil composed by 64% of clay, 33% of sand and 3% silt. It was performed, in the Experimental Field II, localized at the Universidade Federal de Viçosa campus, axel pull tests in four piles with 6 m of length and 0,25 m in diameter, obtaining values of lateral strength that where used as reference values for the theatrical and semi-empirical methods values. These results where also compared with values of compression tests made with other four piles of the same diameter and length located in the same test field, in another recent research. This made possible identify the existence or not of a gap between the lateral strength of pull effort and the lateral strength of a compression effort.

Advisors/Committee Members: Stélio Maia Menezes, Enivaldo Minette, Eduardo Antônio Gomes Marques, José Luiz Rangel Paes, Carlos Alexandre Braz de Carvalho.

▼ 

O evento de previsões do comportamento carga-recalque de uma estaca executada em solo predominantemente arenoso foi apresentado no 8° Seminário de Engenharia de Fundações Especiais e Geotecnia (SEFE8). As previsões utilizaram sondagens CPT, DMT e SPT realizadas no campo experimental de Araquari, em Santa Catarina. A estaca utilizada para o evento foi do tipo escavada com polímero, diâmetro de 100cm e comprimento de 24m. Foram recebidos pelo comitê organizador 73 previsões provenientes de 20 países, com estimativas do comportamento carga-recalque da estaca, da capacidade de carga total, lateral e de ponta e a distribuição de carga ao longo do fuste até a ruptura, definida pelo recalque de 100 mm (w/D = 10%), com um resumo dos métodos e considerações. Os dados das previsões foram comparados aos resultados obtidos em campo pela prova de carga estática da estaca instrumentada. As previsões foram majoritariamente conservadoras e o ensaio mais utilizado para determinação dos parâmetros do solo foi o CPT, tanto no meio acadêmico quanto no prático Diversos métodos foram utilizados, porém mesmo previsões que utilizaram o mesmo método apresentaram variabilidades nos resultados. Baixos valores de desvio na capacidade de carga total não significaram pequenos desvios de lateral e de ponta, mas uma combinação de desvios positivos e negativos desses. A maioria das estimativas subestimou a capacidade lateral e superestimou a de ponta. O método de Verbrugge (1981) foi utilizado em duas das cinco previsões com menores desvios de capacidade total. As curvas carga-recalque e carga-profundidade foram avaliadas quanto aos desvios médios absolutos e formatos, dados pela variância. As curvas carga-recalque com médias de até 10% utilizaram Elementos Finitos e o software UniPile, e o menor valor de variância utilizou Verbrugge (1981). As curvas carga-profundidade com médias de até 10% utilizaram Verbrugge (1981), Randolph e Wroth (1978) e Gwizdala e Steczniewski (2003), e o menor valor de variância utilizou o software UniPile.

The prediction event of load-settlement behavior of a pile built in predominantly sandy soil was presented at the 8th Foundation Engineering Seminar and Special Geotechnical (SEFE8). The predictions used tests of CPT, DMT and SPT accomplished in Araquari experimental field, in Santa Catarina. A bored pile with polymer, diameter of 100cm and length of 24m was the subject of the event. The organizing committee received 73 predictions from 20 countries, with estimates of load-settlement behavior of the pile, the total, shaft and base load capacity and the load distribution along the shaft until failure, defined by settlement of 100 mm (W/D = 10%), with a brief description of methods and considerations. Data from the predictions were compared to the results obtained in the field by static load test of the instrumented pile. The predictions were mostly conservative and the test most used for soil parameters prediction was the CPT, both in academia as in practice. Several methods were used, but even predictions that used…

Advisors/Committee Members: Schnaid, Fernando.

▼ 

As estacas prÃ-fabricadas sÃo uma alternativa de fundaÃÃo indicada em situaÃÃes em que a vizinhanÃa nÃo apresenta restriÃÃes quanto a vibraÃÃes decorrentes de sua execuÃÃo. AlÃm disso, perfis de solos com baixa capacidade de suporte superficialmente e que se estende a maiores profundidades tambÃm apontam para a possibilidade de escolha dessa alternativa. Nestes casos, alÃm de outros, fundaÃÃes em estacas prÃ-fabricadas de concreto podem proporcionar fundaÃÃes tecnicamente possÃveis e economicamente mais atraente. Nesta dissertaÃÃo, à feito uma anÃlise da aplicabilidade dos principais mÃtodos de previsÃo de capacidade de carga e recalque de estacas prÃ-moldadas de concreto armado em perfis de solos granulares tÃpico dos encontrados comumente em Fortaleza. O objetivo deste trabalho à avaliar se previsÃes realizadas por mÃtodos semi-empÃricos de capacidade de carga e de recalque, realizados a partir de sondagens à percussÃo (SPT) e em perfis de solos granulares, sÃo concordantes tendo como referÃncia resultados de 7 provas de cargas estÃticas realizadas. AlÃm disso, pretende-se ainda avaliar se, provas de cargas interrompidas prematuramente sÃo capazes de serem extrapoladas de forma a proporcionar previsÃes da carga de ruptura concordantes. Para isso foram realizadas sondagens a percussÃo (SPT) e provas de cargas em alguns locais situados em Fortaleza. A seguir foram estimados os valores da capacidade de carga e do recalque de cada estaca ensaiada nas provas de carga, e para a carga de trabalho, atravÃs de mÃtodos semi-empÃricos, utilizando valores do Ãndice resistÃncia de sondagens à percussÃo (NSPT) corrigidos, e nÃo corrigidos, a partir da estimativa da eficiÃncia das sondagens utilizadas. As previsÃes realizadas a partir dos valores do Ãndice resistÃncia (NSPT) corrigidos proporcionaram estimativas da capacidade de carga e do recalque das estacas avaliadas mais concordantes. Os mÃtodos semi-empÃricos que apresentaram uma maior concordÃncia nas previsÃes das capacidades de carga foram o Aoki e Velloso (1975) e o Decourt e Quaresma (1982). Os mÃtodos semi-empÃricos que apresentaram uma maior concordÃncia nas previsÃes de recalque foram Bowles (1979) e Poulos & Davis (1980).

Prefabricated piles are a foundation of alternative indicated in situations where the neighborhood has no restrictions on the vibrations resulting from its implementation. In addition, soil profiles with low carrying capacity and surface extending deeper also indicate the choice of this alternative. In these cases and others, foundations Precast piles of concrete foundations can provide technically feasible and economically attractive. In this dissertation, it is made an analysis of the applicability of the main load capacity forecasting methods and repression of precast piles of reinforced concrete in typical granular soil profiles of commonly found in Fortaleza. The objective of this study is to evaluate whether predictions made by semi-empirical methods of load capacity and repression, carried out from polls to percussion (SPT) and granular…

Advisors/Committee Members: Marcos FÃbio Porto de Aguiar, Alfran Sampaio Moura, Adriano Frutuoso da Silva.

▼ 

A utilização de estacas helicoidais como fundação de linhas de transmissão de energia elétrica tem aumentando significativamente no Brasil. No entanto, em alguns casos de obra, a camada de solo adequada para se instalarem as hélices da estaca encontra-se em profundidade economicamente inviável para o uso deste tipo de fundação. Esta foi a razão que motivou a presente pesquisa, que tem como objetivo avaliar soluções para a instalação de estacas helicoidais mais curtas, ancoradas em solo de capacidade inferior à necessária para atender às cargas de projeto. Nesta dissertação, foram avaliadas duas soluções alternativas para o aumento de capacidade de carga de fundações por estacas helicoidais, para os casos de carregamento de tração e compressão. A primeira alternativa verificada foi a injeção de calda de cimento em torno das hélices da ponta da estaca. A segunda solução testada foi o preenchimento com argamassa em torno da haste da estaca acima das hélices. Foram realizadas na presente pesquisa nove provas de carga (cinco de tração e quatro de compressão): três em estacas helicoidais convencionais, quatro em estacas helicoidais com injeção de calda de cimento e duas em estacas helicoidais com fuste de argamassa. Após a realização de provas de carga nas estacas, estas foram exumadas para se verificar a forma da coluna de argamassa e as formas de bulbos resultantes das injeções realizadas com calda de cimento. A partir dos resultados dos ensaios, foi verificado que a capacidade de carga da estaca á tração pode ser aumentada usando-se as alternativas testadas. Porém, são necessários mais ensaios para avaliar a eficiência destes procedimentos em diferentes condições de solo e configuração de estacas.

The use of helical piles as foundation for transmission lines has increased significantly in Brazil. However, in some sites, the soil layer suitable for installing the pile helices are considerably deep and it is economically unviable to use this type of foundation. This reason motivated the current study, which aims to evaluate solutions for the installation of helical piles anchored in soil with low capacity. In this research, it was evaluated two alternative solutions to improve the helical pile capacity. The first alternative is injecting a water/ cement mixture which is delivered to the ground throught holes, placed between the upper and bottom helices. The second alternative solution is helical piles with a mortar shaft. Nine pile load tests were performed for the present investigation (five in tension and four in compression): three on conventional helical piles, four on helical piles with injection, and two on helical piles with mortar shaft. After that, the helical piles were exhumed for the verification of the shaft shape and the forms of the bulbs resulting from injections performed with cement mixture. The results of these tests indicated that the uplift capacity of helical piles can be increased by using the alternatives tested. However, more tests are needed to evaluate the effectiveness of these procedures,…

Advisors/Committee Members: Tsuha, Cristina de Hollanda Cavalcanti.

▼ 

A prova de carga estática lenta é tradicional na engenharia de fundações, no mundo todo. Mas sua realização pode envolver um tempo excessivo e, por isso, tem havido tentativas para reduzir sua duração. O ensaio rápido, ao contrário, é realizado em apenas algumas horas, mas, sem dúvida alguma, os recalques obtidos nesse ensaio são bem inferiores aos do ensaio lento. Uma alternativa promissora pode ser o ensaio pelo método do equilíbrio, que parece reunir as vantagens daquelas duas modalidades. Nesse método, utiliza-se a carga mantida apenas no início do estágio e, depois, deixa-se a carga diminuir livremente até atingir uma condição de equilíbrio, com recalque e carga estabilizados, em cada estágio. Neste trabalho, são apresentadas comparações entre as três modalidades, em ensaios de placa, em modelo, em solo arenoso colapsível, em duas condições: inundado e não-inundado.

The slow mantained load is a traditional test in foundations engineering worldwide. Nevertheless, its implementation may take too long, so there have been attempts to reduce its duration. The quick mantained load test, in other hand, takes only a few hours to be accomplished and the obtained settlements are lower than the slow maintained load test. The method of equilibrium is an attractive option. It seems to combine the advantages of these two methods, using maintained load at the beggining of the stage and then allowing to freely decrease the load to reach its equilibrium. This study compares these three methods in two conditions: non-flooded and flooded colapsive sandy-soil model.

Advisors/Committee Members: Cintra, José Carlos Angelo.

▼ 

Os solos não saturados são materiais multifásicos e de comportamento complexo que podem ser encontrados em depósitos de grande espessura onde são construídas as obras de engenharia civil. O entendimento do comportamento tensão-deformação/fluxo desses solos tem sido aprimorado com o desenvolvimento de experimentos e modelos constitutivos que são aplicados para a previsão de comportamentos e análises de desempenho das obras geotécnicas. Tais modelos têm sido utilizados para simular diversos resultados de ensaios de laboratório de solos não saturados compactados, porém, simulações de resultados de ensaios de campo em solos não saturados naturais ainda têm sido pouco exploradas. A proposta deste trabalho é simular numericamente o comportamento Hidro-Mecânico de um solo arenoso não saturado via método de elementos finitos em ensaios de prova de carga em placa. Os parâmetros constitutivos do solo são provenientes de resultados de ensaios de laboratório realizados com controle de sucção. O programa de elementos finitos Code_Bright foi utilizado para a simulação dos resultados dos ensaios das provas de carga em placa realizadas em campo. Os resultados obtidos numericamente demonstraram a capacidade do modelo constitutivo mecânico em reproduzir adequadamente os resultados dos ensaios. A partir dos resultados, constatou-se que os recalques são fortemente afetados pela variação da sucção, demonstrando o comportamento colapsível do solo diante de aplicação de tensões e mudanças de umidade e sucção. O parâmetro constitutivo mecânico po*, tensão de pré-adensamento isotrópica do solo saturado, influencia significativamente o comportamento do solo, assim como a magnitude do colapso por inundação. Os resultados demonstraram a importância da condição não saturada na previsão de comportamento e o quanto tal condição pode afetar o dimensionamento de fundações diretas em solo não saturado de comportamento colapsível. O trabalho oferece informações básicas no tocante à estimativa da tensão admissível considerando a variabilidade sazonal decorrente da sucção no solo.

Unsaturated soils are multiphase materials with complex behavior that can be found in large thickness deposits where civil engineering works are built. The understanding of the stress-strain/flow behavior of these soils has been improved with the development of experiments and constitutive models that are applied to behavior predictions and performance analysis of geotechnical works. Such models have been used to simulate several laboratory test results on compacted unsaturated soils, however, simulation of field test results on natural unsaturated soils have been little explored. This work aims to simulate numerically the Hydro-Mechanical behavior of an unsaturated sandy soil by finite element method in plate loading tests. Constitutive parameters of the soil come from the laboratory test results performed with controlled soil suction. The program Code_Bright was used to simulate plate loading test results. The results showed the capacity of the constitutive mechanical…

Advisors/Committee Members: Rodrigues, Roger Augusto [UNESP], Universidade Estadual Paulista (UNESP).

▼ 

Procura-se nesta pesquisa estudar o desempenho de estacas escavadas de grande diâmetro em solo arenoso sob diferentes métodos executivos (uso de polímero e bentonita). Um programa de provas de cargas instrumentadas em profundidade foi realizado para verificar o desempenho de estacas escavadas em solo arenoso sob carga vertical. O Campo Experimental em que se realizou o estudo localiza-se no município de Araquari, litoral Norte do Estado de Santa Catariana, Brasil. O perfil geotécnico é composto de areia compacta a fofa, intercalada por uma camada de argila de três metros de espessura entre os 18 e 22m de profundidade. Foram executas duas estacas escavadas de 1,0m de diâmetro e cota de apoio de 24,10m e 24,40m respectivamente com uso de polímero (Polymud) e bentonita. Os resultados das provas de carga demostraram diferença de desempenho entre as duas técnicas usadas. Realizaram-se duas provas de carga lenta para verificar o desempenho. Uma prova de carga em que a carga máxima resistida pela estaca com uso de bentonita foi de 4574kN gerando deslocamento de 63,5mm no topo da estaca. Outra prova de carga na estaca com uso de polímero em que a carga aplicada no topo da estaca foi de 8518kN a qual gerou um deslocamento no topo da estaca de 98,71mm. O desempenho do atrito lateral apresentado pela estaca com o uso de lama bentonítica foi inferior que a estaca em que foi usado polímero. Essa diferença foi maior na camada até de 0,0 m aos 11,0m iniciais. Nesses 11,0m iniciais o solo é composto por uma camada de areia fofa a pouco compacta até os 4,0m e dos 4,0m aos 11,0m areia compacta a muito compacta. Essa redução da resistência lateral na estaca com o uso de bentonita pode estar relacionado devido à formação de cake. Em relação ao desempenho da carga de ponta, as técnicas de execução não tiveram influência na capacidade de carga.

It has been sought in this research to study the performance of bored piles of large diameter in sandy soil under different executive methods (the use of polymer and bentonite). A testing program of instrumental loads in depth was conducted to verify the performance of bored piles in sandy soil under vertical load. The experimental field in which the study took place is located in the city of Araquari, coast of the state of Santa Catarina, Brazil. The geotechnical profile is composed by compact sand to soft, alternated with a layer of clay three meters thick between 18 and 22m deep. It’s been executed two bored piles of 1.0m diameter and depth of 24,10m and 24,40m respectively with use of polymer (Polymud) and bentonite. The results of load tests have shown performance difference between the techniques used. There were two tests of slow load to verify performance. A load test in which maximum load resisted by the pile with use of bentonite was 4574kN creating 63,5mm displacement at the top of the pile. Another proof load on the pile with the polymer used in the load applied to the top of the pile was 8518kN which an offset generated at the top of the pile 98,71mm. The performance of the lateral…

Advisors/Committee Members: Schnaid, Fernando.

▼ 

A prova de carga dinâmica é freqüentemente utilizada na determinação da capacidade de carga de fundações por estacas cravadas e há relatos de uso com sucesso deste ensaio em estacas escavadas e tubulões. Esta pesquisa envolveu a adaptação e execução da prova de carga dinâmica na placa de aço circular de diâmetro 0,80 m, com o objetivo de inferir a capacidade de carga do sistema placa-solo. Como a prova de carga dinâmica permite que seja feita a comprovação da carga durante a cravação, vislumbra-se também a viabilização desse tipo de ensaio em solos porosos por meio da cravação da placa o necessário para atingir a capacidade de carga exigida em um projeto. Os ensaios foram realizados no campo experimental da USP/São Carlos, com solo superficial não saturado, poroso e colapsível, por isso foram feitas medidas dos valores de sucção matricial, já que esta exerce forte influência sobre a capacidade de carga

The dynamic load test is frequently used in the determination of driven piles foundation bearing capacity. It is also reported the successful use of the test in bored piles and caissons. This research included the adaptation and execution of the dynamic load test in circular steel plate, to verify the bearing capacity of footing foundations. Since the dynamic load tests allow the bearing capacity to be verified during the construction, it is also glimpsed the possibility of using this test in porous soils by penetrating the plate into the soil until the expected bearing capacity is achieved. The tests were held at the USP/São Carlos experimental foundation camp, which has superficial unsaturated, porous and colapsive soil, so matric suction's measurement were made, since it has strong influence on the bearing capacity

Advisors/Committee Members: Cintra, Jose Carlos Angelo.

▼ Abstract: This research analyzed the behavior of four piled rafts executed from sets of blocks composed by mechanically augered piles. The piles, with 5m long, 0.25m diameter (D) were executed in diabase soil from the region of Campinas/SP. With this purpose, foundation blocks comprising one, two, three and four piles with spacing of 5D were executed in contact with the soil. These foundation blocks underwent slow maintained load tests (SML) per prescriptions of NBR12131/2006. The piles were instrumented at depth with strain-gages placed at the top and at the tip in order to assess the mechanism of load distribution in depth, and also to asses the percentage of contribution of each element (pile and radier) on the capacity of the piled rafts. To get a better understanding of this type of foundation, three-dimensional (3D) finite element analyses were made by means of the LCPC-Cesar software program. The constitutive model used was the Mohr-Coulomb, which takes the elastoplastic behavior of the soil in consideration. The experimental results indicated a mean contribution via contact of 21% and 79% due to the piles (lateral + tip) in comparison to their total capacity. The numerical results, justified by the difficulty to represent the effect of 'breaking' the contact between the foundation element and the soil, demonstrated greater participation of the contact (36%) and a smaller percentage due to the piles (64%). In comparison with the foundation blocks with contact, the numerical analyses from which the contact was eliminated demonstrated that the greater participation of tip resistance is generated as a function of the existence of the contact effect Advisors/Committee Members: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (CRUESP), Albuquerque, Paulo José Rocha de, 1964- (advisor), Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (institution), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (nameofprogram), Carvalho, David de (committee member), Junior, Armando Lopes Moreno (committee member), Cunha, Renato Pinto da (committee member), Sales, Maurício Martines (committee member).

▼ 

Nesta dissertação são analisadas 34 provas de carga estática realizadas em estacas pré-moldadas de concreto, cravadas em diferentes locais da cidade de Curitiba e região metropolitana, sendo a maioria delas na Formação Guabirotuba. Três métodos de previsão da capacidade foram analisados: Aoki – Velloso (1975), Décourt – Quaresma (1978) e Amaral (1982, 1999). Para cada método foram propostos fatores de correção global e/ou parcial que tornam o valor da capacidade de carga mais próximo do valor da carga última obtida pelo critério de Van der Veen (1953). Com base em quatro provas de carga conduzidas até a ruptura, estudou-se a aplicabilidade do método de Van der Veen (1953) e determinou-se um critério para avaliar a extrapolação da curva carga x recalque em ensaios encerrados sem atingir a ruptura. Finalmente fez-se uma análise dos recalques comparando-se os valores medidos com os calculados, para três níveis de carregamento, além da comparação das curvas carga x recalque ajustadas com as experimentais.

This thesis presents the analysis of 34 static loading tests in concrete drive pile, located at different places of the Curitiba city and metropolitan area, in Guabirotuba Formation. Three methods of the bearing capacity prediction were assessed: Aoki – Velloso (1975), Décourt – Quaresma (1978) and Amaral (1982, 1999). For each method is proposed global correction factors and/or partial that turned the bearing capacity value close to the ultimate load obtained for the Van der Veen criteria (1953). Based on four static loading test carried out to failure, the applicability of the Van der Veen criteria was assessed and was determined a rule to evaluate the extrapolation of the load - settlement curve in tests stopped before of the failure. Finally, it was made an analysis of the settlements, where it was compared the observed values and the predicted values, for three loading level, and also a comparison between the experimental load-settlement curve and the predicted load-settlement curve.

Advisors/Committee Members: Cintra, Jose Carlos Angelo.

▼ 

Objetivou-se estudar o comportamento de estacas escavadas de grande diâmetro em uma obra de um Shopping Center na cidade de São Paulo. As estacas foram submetidas a carregamentos axiais de compressão, sendo que as estacas foram instrumentadas em profundidade. Utilizou-se de teorias amplamente conhecidas no meio técnico com o propósito de interpretar as curvas carga vs recalque, obtendo-se resultados como os diagramas de transferência de carga ao longo do fuste e atrito lateral unitário, gráficos do produto ES das estacas ensaiadas, gráficos de rigidez das estacas e as duas relações modificadas de Cambefort. O presente trabalho visa conseguir parâmetros que pudessem proporcionar uma redução no comprimento das estacas em obra e apresentar resultados que auxiliem os projetistas no dimensionamento de fundações usando-se estacas escavadas de grande diâmetro, sempre tendo cuidado e critério na extrapolação dos resultados em solos diferentes dos apresentados aqui.

The objective of this Msc Thesis is to study the behavior of large diameter drilled pile in the construction of a shopping mall in Sao Paulo. The piles were subjected to axial compression loads and instrumented in depth. Widely known theories were used to interpret load vs settlement curves, obtaining such results as transfer loads diagrams along the shaft and lateral friction unit, ES product and stiffness grafics of tested piles and two modified Cambefort Laws. This paper aims to achieve parameters that will allow a reduction in pile lengths and to present results that will aid designers in the design of large diameter drilled pile, provided that the needed care is taken when extrapolating results to soils of different geological origins from those presented here.

Advisors/Committee Members: Massad, Faiçal.

▼ 

O ensaio de simples reconhecimento com o SPT é um dos mais utilizados para investigação do subsolo nos EUA e no Brasil. Os dados obtidos com este ensaio dinâmico, tais como o índice de resistência à penetração NSPT, classificação do solo e nível freático são usados por diferentes métodos para estimativa de capacidade de carga de fundações rasas e profundas. Para um mesmo solo, o índice NSPT pode ser diferente se diferentes equipamentos forem usados devido ao fato de que diferentes equipamentos de SPT mostram diferentes níveis de eficiência. Em vista disso, uma alternativa para estimar a eficiência do ensaio SPT é utilizando-se o ensaio de prova de carga estática sobre o amostrador. Este ensaio foi implementado para poder avaliar a eficiência do ensaio SPT. Para este fim, foram executados 13 ensaios dinâmicos e 13 ensaios estáticos no campus experimental do Laboratório de Engenharia Civil da UNESP (Bauru). Para estimar a eficiência do ensaio SPT através do ensaio dinâmico, um sistema de aquisição analógico-digital foi utilizado para obter registros de aceleração e força na seção localizada junto ao amostrador SPT. O ensaio dinâmico foi modificado para utilizar várias energias potenciais nominais do martelo e sistemas de elevação. A determinação da eficiência do ensaio através da execução da prova de carga estática foi obtida com base no princípio de Hamilton. Adicionalmente, realizando-se a comparação entre o comportamento de carregamento dinâmico e estático, pode-se obter a resistência estática do sistema amostrador-solo. Esta resistência é calculada utilizando a base de dados obtidas no campo e a aplicação de vários métodos de estimativa como: Aoki et al.(2007), De Souza (2009) e Odebrecht (2003). Os resultados da estimativa da eficiência através do ensaio de prova de carga estática sobre o amostrador mostraram-se consistentes em relação aos valores obtidos com o ensaio dinâmico. Concluiu-se que a execução do ensaio de prova de carga estática sobre, o amostrador é uma alternativa simples e econômica para obter a eficiência do SPT.

The Standard Penetration Test, SPT, is one of the most used one for subsoil information in the USA and Brazil. The data obtained in this dynamic test, such as the penetration resistance index, NSPT, the soil classification and phreatic level are used by different methods to estimate the shallow and deep foundations load capacity. For the same soil, the index NSPT can be different if different equipments are used, because different SPT equipments show different efficiency levels. Having this in mind, an alternative to estimate the essay efficiency of the SPT test is using the static load test (SLT) to the sampler. This test was implemented in order to evaluate the efficiency of SPT. To do so, 13 dynamic tests and 13 static tests were performed in the experimental campus of the State University of São Paulo at Bauru (Unesp- Bauru-Brazil). To estimate the efficiency of the SPT test through the dynamic test, a data acquisition system was used to register accelerations and forces at the…

Advisors/Committee Members: Esquivel, Edmundo Rogério.

▼ 

[pt] Esta dissertação apresenta os dados de um teste de carga instrumentado em um cais, enfatizando a importância da instrumentação de campo para melhor compreender o comportamento da estrutura durante o teste. Dentro desta abordagem, foi realizada uma revisão sobre o comportamento de grupo de estacas, direcionada à influência do espaçamento entre estacas na interação entre as mesmas, e da rigidez do bloco na distribuição de carga entre as estacas, no fator de segurança das mesmas e das distorções angulares do bloco. Em seguida, foram descritas as características geométricas e geotécnicas do cais testado, e foram apresentadas as características da instrumentação utilizada, composta por extensômetros elétricos, eletroníveis e nível topográfico, desde sua montagem e calibração, até a sua instalação em campo. Foi destacada a utilização dos eletroníveis, que apesar de pouco utilizados na prática da engenharia geotécnica, são instrumentos versáteis, precisos e podem ser reutilizados. O procedimento do teste de carga foi realizado de modo a simular a situação real da maneira mais próxima da realidade, onde foram monitoradas as deformações em quatro estacas, a rotação e o recalque da laje do cais. A estrutura apresentou bom desempenho durante o teste, com baixo nível de deformação nas estacas, distorção angular desprezível e baixos valores de recalque total e residual.

[en] This dissertation presents the data of an instrumented load test in a wharf, emphasizing the importance of field instrumentation to analyze the behavior of the structure during the load test. First, a review was carried out on the behavior of pile groups, focusing on the influence of pile spacing in the interaction factors. It also considered the influence of the raft stiffness on the load distribution and factor of safety of the piles. The main characteristics of the wharf were presented, such as, geometry, dimensions, deformability and strength properties of the concrete. The geological and geotechnical subsoil profile have been presented, indicating a soft clay layer resting on a very compact residual soil. The particularities of the instrumentation used on the test, composed by strain gauges, electrolevels and a topographic level, were presented since the assembly and calibration, to the installation on field. Despite its underutilization in geotechnical engineering practice, the use of electrolevels was emphasized, due to its versatility, accuracy and the fact that they can be reutilized. The load test procedure was made to simulate the real situation as close as possible, where strain in four piles, rotation and settlement of the deck were monitored. The structure performanced well during the test, presenting low level of strain in piles, negligible angular distortion of the deck and low values of total and residual settlements.

Advisors/Committee Members: PEDRICTO ROCHA FILHO.

▼ 

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),…

Advisors/Committee Members: Schnaid, Fernando.

▼ 

[pt] O presente estudo teve como principal objetivo demonstrar que fibras derivadas da reciclagem de garrafas PET (Polietileno Tereftalato), confeccionadas com 100 porcento do resíduo, pela indústria têxtil, podem ser uma boa alternativa se utilizadas como reforço de solos, quando submetidos a diferentes níveis de cargas. Buscando uma melhor aplicabilidade para este material, foram executados ensaios de compressão triaxial drenados em laboratório, bem como ensaios de prova de carga em placa e também com simulação de um talude em modelo físico reduzido, para a determinação do comportamento mecânico de uma areia e do compósito areia-fibras PET. Para os ensaios triaxiais drenados, foram utilizadas fibras PET com dois títulos (correspondente ao diâmetro das fibras) e comprimentos distintos (1,4 dtex com 38 mm e 3,3 dtex com 56 mm), inseridas aleatoriamente na massa de solo, onde foi utilizado o teor de 0,5 porcento de fibras, em relação ao peso seco do solo, teor de umidade de 10 porcento e densidade relativa de 50 porcento. Os resultados mostraram que o comportamento da areia pura é influenciado pela adição de fibras PET, melhorando os parâmetros de resistência, como o intercepto coesivo e o ângulo de atrito, definidos pelo critério de Mohr-Coulomb. O compósito reforçado com as fibras PET de menor título e menor comprimento apresentou um maior ganho na resistência ao cisalhamento, mas ambos os compósitos, em comparação ao solo não reforçado, apresentaram uma maior resistência. Para os ensaios de prova de carga em placa e para a simulação do talude, ambos realizados em modelo físico reduzido, foram utilizadas as fibras de menor título e menor comprimento como elemento de reforço. Observa-se que a inserção das fibras PET melhora o comportamento carga-recalque da areia pura, onde o compósito reforçado apresenta uma maior capacidade de suporte e a redução dos recalques, bem como uma mudança na propagação e formação das fissuras ao redor da placa. Na simulação do talude, a inserção das fibras PET promove uma alteração completa no mecanismo de ruptura ocorrido no compósito, quando comparado à ruptura da areia pura. Ressalta-se o emprego positivo das fibras PET para aplicação como reforço de solos em obras geotécnicas (como por exemplo, em camadas de aterros sanitários, aterros sobre solos moles, reforço de taludes, base de fundações superficiais e controle de erosão), além de eliminar problemas atuais de disposição de resíduos, dando um fim mais nobre a este material, com benefícios ambientais, sociais e econômicos.

[en] The main objective of this study was to demonstrate that fibers derived from the recycling of PET (Polyethylene Terephthalate) bottle, 100 percent made from the residue by the textile industry, can be a good alternative if used as reinforcement of soil, when submitted to different load levels. Looking for a better applicability for this material, were executed drained triaxial compression tests in laboratory, as well as plate load tests, also with slope simulation in a reduced physic model, to evaluate the…

Advisors/Committee Members: MICHELE DAL TOE CASAGRANDE, MICHELE DAL TOE CASAGRANDE.