Análise do comportamento de radier estaqueados com estaca defeituosa carregados horizontalmente em solo tropical

Abstract

Esta tese de doutorado tem por finalidade investigar a presença e o comportamento de radiers estaqueados, com e sem estacas defeituosas, carregados horizontalmente em solo tropical. Para tanto, foram estudados cinco modelos de sistemas de fundação para análise. O primeiro deles consiste num radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Já o segundo e o terceiro consistem num radier estaqueado com três estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais. A única diferença entre o segundo e o terceiro modelo é que um deles possui uma estaca danificada. Também, o quarto e o quinto modelos possuem constituição similar: um radier estaqueado com quatro estacas, com mesma geometria, dimensões e materiais, mas com a diferença que num deles há uma estaca danificada. Cabe informar que todos esses modelos foram construídos e testados sob carregamento vertical antes mesmo deste trabalho e fizeram parte do projeto de pesquisa Fapesp 2011/17959-3. Utilizaram, na época, uma broca helicoidal para construir esses sistemas de fundação, e que as estacas têm as dimensões de 5 metros de comprimento e 25 centímetros de diâmetro. Como parte do trabalho de pesquisa, testes de carga horizontal em verdadeira grandeza foram realizados em cada um dos cinco sistemas, dos quais foi possível obter uma curva experimental p-y para cada um deles. Todo esse trabalho de campo foi feito no campo experimental da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Campinas, SP. O perfil geotécnico da pesquisa lá do campo correspondeu a uma camada de argila limpa (que é porosa, coluvial, laterítica e colapsível), cobrindo uma camada de areia marrom com rochas alteradas. Para avaliar a importância da presença de uma estaca danificada, cada uma das curvas obtidas experimentalmente foi analisada por meio do critério de falha para estudar o efeito da estaca danificada no sistema de fundação. Assim, a carga final e de trabalho para cada sistema de fundação foi determinada usando alguns métodos clássicos de extrapolação e um critério de deslocamento. ix Posteriormente, baseado nos resultados dos testes de campo, foi possível modelar os cinco sistemas de fundação por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), usando o software comercial Abaqus, versão 14.4. A simulação numérica foi bem correlacionada em cada um deles, em relação aos resultados experimentais obtidos a partir das provas de carga em verdadeira grandeza. Por isso, conclusões interessantes foram obtidas quanto aos procedimentos e metodologias envolvidos na análise não-linear numérica 3D, bem como em relação à presença de uma estaca defeituosa. Além disso, a variação no módulo de reação com a profundidade do solo e o comportamento estrutural durante o fenômeno foi estudado para o radier estaqueado de apenas uma estaca intacta. Finalmente, foi possível estudar a interação solo-estrutura para cada sistema de fundação. No que diz respeito às pontas e o radier, o comportamento em diferentes estágios de carga foi avaliado e, para os fustes das estacas de cada sistema de fundação, o comportamento deles foi estudado sob critérios de deslocamento.