Modelação computacional e estudo paramétrico de grupos de estacas

Autor: Lazarini, Mariana Castanheiro
Přispěvatelé: Paula, António Miguel, Abdalla Filho, João Elias, Braz-César, M.T.
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instacron:RCAAP
Popis: Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná A área da geotecnia é umas das áreas que mais utiliza de métodos empíricos para analises de distribuição de cargas e comportamento de fundações, isso se dá devido a alta heterogeneidade do solo, bem como a possibilidade de grande estratificação do mesmo. Assim, se faz cada vez mais necessária a comparação entre os métodos já existentes, bem como a realização de estudos práticos/experimentais. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo a análise computacional de um modelo tridimensional de grupo de três estacas moldadas de concreto armado, carregadas transversal e axialmente (em simultâneo), em solo não coesivo (areia média e areia densa), em situação drenada. Para a sua análise foi usado o Software GEO5 (módulo “Pile Group”). Realizou-se alterações quanto aos parâmetros geométricos das estacas (comprimento, diâmetro e distância entre os elementos do grupo) e do ângulo de atrito interno da areia média, verificando-se a posteriori a sensibilidade dos valores de capacidade de carga, através do método NAVFAC DM 7.2, e dos valores de assentamento através do método dos elementos finitos e do método de Poulos & Davis (1980). Quanto à capacidade de carga, analisou-se a resistência de ponta e resistência ao cisalhamento no fuste do grupo, determinando a eficiência de transmissão de carga da fundação. Esta eficiência se mostra mais sensível frente a variação do distanciamento entre as estacas, sendo pouco sensível aos outros parâmetros. Por sua vez, quanto ao assentamento, observou-se que os valores obtidos para o método dos elementos finitos eram, em grande maioria, maiores que os resultantes obtidos pelo método de Poulos & Davis (1980), o que já era de se esperar devido ao MEF modelar melhor a interseção estaca-solo, obtendo assim resultados mais condizentes com o comportamento real da fundação. Para o MEF, a sensibilidade maior deu-se quanto ao aumento dos valores de diâmetro e comprimento, os quais reduziram consideravelmente os assentamentos máximos. Já para Poulos & Davis (1980), houve percentuais de variação dos resultados entre as simulações muito maior, sendo que o aumento do diâmetro causa grande redução nos valores totais de assentamento, e o aumento da distância entre os elementos de grupo causa grande aumento nos valores finais. Realizou-se também a analise de distribuição de esforços e deslocamentos horizontais através do método p-y, observando-se que a rotação na cabeça da estaca tem grande redução ao se aumentar o distanciamento entre estacas. Já o deslocamento horizontal também na cabeça da estaca reduz consideravelmente ao se aumentar o diâmetro das mesmas. Por fim, quanto ao momento fletor e força de corte, observou-se que a força de corte máxima em módulo aumenta unicamente quando se aumenta a distância entre estacas. O momento fletor condicionante para o dimensionamento é em 81% das simulações o valor máximo negativo, o qual também ocorre na cabeça da estaca e apresenta alta sensibilidade de aumento quando há aumento dos parâmetros geométricos da fundação. The area of geotechnics is one of the areas that most uses empirical methods for analysis of load distribution and behavior of foundations, this is due to the high heterogeneity of the soil, as well as the possibility of great stratification of it. Thus, it is increasingly necessary to compare existing methods, as well as perform practical/experimental studies. In this sense, this work aimed at the computational analysis of a three-dimensional group model of three molded reinforced concrete piles, loaded transversally and axially (simultaneously), in non-cohesive soil (medium sand and dense sand), in a drained situation. For its analysis the GEO5 software (Pile Group module) was used. Changes were made to the geometric parameters of the piles (length, diameter and distance between the elements of the group) and to the internal friction angle of the medium sand, verifying a posteriori the sensitivity of the load capacity values through the NAVFAC DM 7.2 method and the settlement values through the finite elements method and the Poulos & Davis (1980) method. As for the load capacity, the tip resistance and shear strength at the group cost were analyzed, determining the load transmission efficiency of the foundation. This efficiency is more sensitive to the variation of the distance between the piles, being less sensitive to other parameters. In turn, as for the settlement, it was observed that the values obtained for the finite element method were, in great majority, greater than those obtained by the Poulos & Davis method (1980), which was already expected due to the FEM better modeling of the pile-ground intersection, thus obtaining results more consistent with the actual behavior of the foundation. For the FEM, the greatest sensitivity was to increase the diameter and length values, which considerably reduced the maximum settlements. For Poulos & Davis (1980), there was a much greater percentage variation in the results between the simulations, with the increase in diameter causing a large reduction in the total settlement values, and the increase in the distance between the group elements causing a large increase in the final values. The p-y method was also used to analyze the distribution of efforts and horizontal displacements, observing that the rotation in the pile head is greatly reduced by increasing the distance between piles. The horizontal displacement also in the pile head reduces considerably by increasing the diameter of the pile. Finally, as far as bending moment and cutting force are concerned, it has been observed that the maximum cutting force in module increases only when the distance between pile is increased. The maximum negative bending moment for sizing is in 81% of the simulations, which also occurs in the pile head and presents a high sensitivity of increase when there is an increase in the geometric parameters of the foundation.
Databáze: OpenAIRE
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