Avaliação experimental de fundações estaqueadas em modelos 1g

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.A verticalização das cidades ocasionada pelo crescimento urbano, bem como a construção de estruturas de grande porte, gerou a procura de sistemas estruturais de fundação que suportassem os níveis de carregamento das obras atuais. O aprimoramento das metodologias construtivas viabilizou a execução de fundações estaqueadas. Entretanto, uma compreensão mais aprimorada sobre o comportamento desses sistemas leva os engenheiros a repensarem as hipóteses de transferência de cargas. A ideia do radier estaqueado (radier + estacas) surge como uma alternativa extremamente viável, em termos econômicos, em face da utilização de sistemas convencionais de estaqueamento. Diferenciando-se em relação aos agrupamentos convencionais de estacas, o radier estaqueado não despreza a parcela complementar de capacidade de carga proveniente do contato do bloco, ou radier, com o solo. De forma semelhante aos demais grupos de fundações profundas, as estacas funcionam como redutores de recalques, além de contribuir também para a capacidade de carga total do sistema. Buscando um melhor entendimento das fundações estaqueadas, lançou-se mão de uma modelagem reduzida simples como ferramenta para uma análise qualitativa das características do comportamento mecânico de um radier estaqueado sujeito a condições ideais. A comparação do comportamento das fundações estaqueadas proporcionará uma avaliação dos fatores de interação entre os elementos da fundação (radier e as estacas), bem como o comportamento carga-recalque destas. O material utilizado como solo trata-se de uma areia seca lançada num cilindro de modelagem reduzida 1g, com altura de 0,60 x 10-3 m e diâmetro de 1,15 x10-3 m compactada de modo a garantir um nível de compacidade adequado para instalação do modelo reduzido. O protótipo de fundação é composto por placas metálicas retangulares, que simulam os radiers, e tubos metálicos vazados, e cortados transversalmente, com altura de 2,12x10-1 m, e diâmetro externo de 1,28x10-2 m e diâmetro interno de 0,92 x10-2 m, que simulam as estacas. Os incrementos de carga no modelo reduzido são efetuados com a utilização de um macaco hidráulico instalado adequadamente no cilindro de modelagem reduzida. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe verticalization of cities caused by urban growth and the construction of larges structures generated the demand for the structural foundation that could withstand the loading levels of current works. The improvement of methodologies enabled the implementation of constructive piled foundations. However, a more refined understanding of the behavior of these systems leads engineers to rethink the assumptions of load transfer. The idea of piled raft (raft + piles) emerges as an extremely viable alternative in economic terms, due to the use of conventional piling. Differing slightly from the conventional grouping of piles, the raft piled does not neglect the complementary part of load capacity from the contact block, or raft, with the ground. Similar to other groups of deep foundations, the piles act as reducers of settlements, and also contribute to the total carrying capacity of the system. Seeking a better understanding of the piled foundations, this work will use a small and simple 1g modeling as a tool for a qualitative analysis of the characteristics of the mechanical behavior of a piled raft subjected to ideal conditions. The comparison of the behavior of piled foundations provide an assessment of the interaction effects between the elements of the foundation (raft and piles), and the behavior of these load-settlement. The material used as soil was a dry sand compacted in a cylinder mold modeling reduced at 1g condition with a height of 0,60 x 10-3 m and a diameter of 1,15 x10-3 m, so as to ensure an adequate degree of compactness for installation of the reduced model. The prototype of the foundation is composed of rectangular metal plates, which simulates the radiers, metal hollow pipes cut transversely, with a height of 2.12 x10-¹ m and outer diameter of 1.28 x10-2 m internal diameter of 0.92 x10-2 m, which simulate the piles. The increase in load on the scale model are performed using a hydraulic jack properly installed in the small scale system. The theoretical framework used in interpreting the results for the load-settlement behavior is subsidized by the study introduced by Poulos & Davis (1980) plus the simple method of load sharing between the raft and the piles proposed by Randolph (1994). The mechanisms of interaction in piled rafts adopted are those of Hain and Lee proposed in 1978