Renato Pinto da Cunha

Validación de modelos constitutivos avanzados de comportamiento mecánico para la arcilla estructurada de Brasilia

La mayoria de los modelos constitutivos inicialmente no tomaron en cuenta el efecto de la estructura y la cementacion del suelo. Sin embargo, en las ultimas decadas estas variables han sido incorporadas en varios modelos constitutivos para describir el comportamiento mecanico del suelo en estado natural. Para incluir estas variables es necesario desarrollar leyes de estructura que reproduzcan adecuadamente el comportamiento del material. En este articulo se analiza el comportamiento de la arcilla estructurada y cementada de la ciudad de Brasilia por medio de ensayos triaxiales y simulaciones numericas. Para realizar las simulaciones se escogieron los modelos Cam Clay con estructura, Subloading Cam Clay e Hipoplasticidad con estructura combinados con dos leyes de estructura. Los dos primeros estan basados en elastoplasticidad y el ultimo en hypoplasticidad. De las simulaciones, se obtuvieron varias virtudes y defectos en comparacion con los ensayos realizados. Finalmente, se discute ampliamente cual es el modelo mas conveniente para simular el comportamiento mecanico de la arcilla de la ciudad de Brasilia. Palabras claves: ensayo triaxial, modelo elastoplastico, modelo hipoplastico, arcilla estructurada de Brasilia.The majority of the classical constitutive models for soils does

Análisis del proceso constructivo y variabilidad de parámetros geotécnicos en la capacidad de carga de micropilotes usando elementos finitos aleatorios

al no tener en cuenta el metodo constructivo del micropilote y la variabilidad de las propiedades del suelo, se sobreestima en un factor entre dos y tres la capacidad de carga por fuste. Por lo tanto, se presenta una explicacion racional al factor de seguridad que se debe aplicar para obtener la capacidad de carga de diseno. Finalmente, se presenta un procedimiento para generar cartas de diseno de micropilotes autoperforantes materializado en uno que resalta la importancia de considerar la variabilidad inherente de las propiedades del suelo y el metodo constructivo.

Behavioral Evaluation of Small-Diameter Defective and Intact Bored Piles Subjected to Axial Compression

Foundation engineering has continually sought to understand the behavior of piles subjected to loads and their influence on the overall structural behavior. Recently, more load tests are being performed in construction due to the recommendations of the NBR6122/2010 Brazilian code. The available literature offers few reports on pile behavior in a faulty foundation. Therefore, the present study assessed the behavior of a single pile with and without a defect: 5 m long, small-diameter ( = 0.25 m) bored piles were embedded in diabase soil (porous, lateritic and unsaturated) at Experimental Site II (Unicamp). The piles behavior were compared by laboratory tests, numerical analysis using the finite element software LCPC Cesar v.4.07 and experimental results from slow maintained load (SML) tests. Strain gauge instruments were installed at the top and tip of each pile. As predicted by the numerical analyses, when subjected to the first stage of the pile load test, the defective region of the pile failed structurally; however, the pile was still able to resist or “absorb” loading. Factors related to the loading ratio of the foundation, the total and differential displacements and the rotation of the top block were examined. The results obtained in the two analyses (numerical and in situ) were satisfactory and showed significant agreement, providing greater understanding of the complex behavior of this foundation system.

Determination of Vertical Bearing Capacity of Pile Foundation Systems in Tropical Soils with Uncertain and Highly Variable Properties

AbstractThis study presents an innovative procedure to derive the ultimate load capacity of a pile system by considering the natural (intrinsic) variability of a tropical soil. The tropical soil has high aluminum and iron content due to processes of lixiviation of the upper soil layers. As a consequence, this soil has a porous cemented structure, high void ratio, high permeability, and high variability of the geotechnical parameters in its depth. Soil layers are experimentally characterized via standard characterization, a triaxial test, standard penetration test, and flat dilatometer tests. Also, the load test of the standard groups (PG) and pile plus pile-cap (PC), which had self-drilling piles, were performed at real scale. Afterwards, simulations using a three-dimensional finite-element method (3D FEM) considering variations in soil parameters were performed for a hypothetical piles-plus-pile cap system under vertical loading using the random finite-element method. Mean parameters were verified throug...

Avaliação do desempenho de fundações em edifício do DF

RESUMO: A realização de projetos de fundações é, na maioria das vezes, realizada com base, somente, nas sondagens à percussão de simples reconhecimento, junto à utilização de correlações que são realizadas para determinadas regiões e extrapoladas para outras com diferentes condições de projeto. Além disso, o seu dimensionamento também é realizado baseado nas cargas fornecidas pela estrutura que, corriqueiramente, são determinadas considerando os apoios indeslocáveis. Porém, na realidade, as fundações quando carregadas solicitam o terreno, resultando em deformações no solo que se consideradas no cálculo da estrutura resultariam em novas cargas. Dessa forma, o procedimento usual que desconsidera a interação solo-estrutura fornece um comportamento irreal das obras, pois não considera o processo de carregamento, a rigidez da estrutura e a deformabilidade do solo. A utilização de técnicas como o monitoramento de recalques junto à medição de cargas na estrutura permite a verificação do desempenho das fundações durante a obra e a obtenção de um diagnóstico precoce em casos de patologias nas fundações. Quando utilizada junto à prova de carga é possível obter parâmetros para uma análise mais completa. Porém, mesmo com a nova revisão da norma NBR 6122 (2010), que traz como obrigatório a realização de medições de recalque nas estruturas e da realização de provas de carga em determinas situações, as técnicas ainda não são utilizadas de forma preventiva, sendo o monitoramento de recalques, muitas vezes iniciado quando a edificação está com alguma patologia e a prova de carga, quando as fundações já foram realizadas. Sabendo da importância de avaliar o desempenho das edificações, este artigo tem como objetivo analisar os resultados das provas de carga junto às medições de recalques e cargas nos pilares realizados em um edifício residencial localizado no DF. O monitoramento foi realizado durante a construção obtendo-se distorções angulares dentro de limites recomendados pela literatura. A medição de cargas na estrutura também foi realizada durante a obra e apresentaram a tendência esperada apesar dos resultados de carga não apresentarem valores satisfatórios. As provas de carga foram realizadas antes da execução das fundações, apresentando caráter preventivo possibilitando subsidiar a elaboração de projetos mais viáveis e seguros. O diagnóstico a partir do recalque distorcional e a velocidade de recalque auxiliaram o projetista quanto à segurança do empreendimento.

Análise comparativa do método de previsão de capacidade de carga para estacas de Lobo (2005) com os métodos semi-empíricos para solo do Plano Piloto de Brasília.

RESUMO: A previsão da capacidade de carga de estacas constitui-se um dos problemas mais instigantes da Engenharia de Fundações, por requerer, a estimativa de propriedades do solo, as alterações oriundas do tipo de execução da fundação e o conhecimento do mecanismo de interação solo-estaca. A prática da engenharia brasileira utiliza, amplamente, de correlações empíricas, relacionando diretamente os resultados do ensaio SPT com o desempenho do elemento de fundação. Lobo (2005) utilizou-se da força dinâmica de reação do solo à cravação do amostrador SPT para estimar a capacidade de carga de estacas, relacionando os mecanismos de mobilização de resistência do amostrador com os da estaca. O presente artigo analisa os resultados obtidos com a aplicação desse método de previsão de capacidade de carga de estacas para locais distintos no plano Piloto de Brasília. Dois grupos de estacas são analisados. O primeiro grupo é constituído de estacas cravadas de concreto protendido e o segundo grupo de estacas escavadas. Das 14 estacas cravadas analisadas, 9 foram submetidas a prova de carga dinâmica métodos CASE e CAPWAP e 5 a prova de carga estática. Do grupo de estacas escavadas todas foram submetidas a prova de carga estática. Os resultados obtidos pelo método de previsão de Lobo foram comparados com os resultados das provas de carga e com os métodos semi-empíricos de Aoki & Velloso (1975) e Décourt & Quaresma (1978). A análise global das provas de carga estática versus os métodos de previsão de capacidade de carga obedeceu aos resultados obtidos para cada grupo de estacas. A análise das provas de carga dinâmica além dos métodos semi-empíricos também levaram em conta os métodos baseados nas fórmulas dinâmicas. Para o grupo das estacas cravadas o perfil do SPT foi caracterizado como argila siltosa até 12 metros e argila arenosa de 13 a 20 metros de profundidade. Para o grupo de estacas escavadas o perfil foi considerado como areno siltoso até 5,5 m, silte arenoso de 5,5 a 8,5 m, silte a partir de 8,5 m e para uma estaca como areno siltoso até 9,0 m. Os resultados, mostram que o método de Lobo (2005) tem previsão satisfatória e melhor que os métodos semi-empíricos para estacas cravadas. Em relação às estacas escavadas o método apresentou uma previsão muito além do esperado. Conclui-se que há necessidade de calibração do método para solos tropicais nos quais o processo executivao da estaca seja in loco, como as escavadas.

Aplicación de la teoría de seguridad al diseño geotécnico de losas sobre pilotes

This paper reviews the principal calculation methods to estimate bearing capacity of piled raft foundations, selecting for further analysis the one with the closest results to field studies and numerical analysis. The application of the Limit State Method to geotechnical design of this kind of foundation is presented with the purpose of establishing a methodology for the calculation of bearing capacity of a piled raft. The partial coefficients necessary to introduce safety in this method are defined for the ultimate limit state. The application of the Safety Theory and probabilistic methods in the geotechnical design is presented, as well as the mathematic formulation for its implementation in piled raft foundation. A methodology for the adjustment of partial coefficients (to be used for the method of limit states) based on probabilistic methods is proposed. The expressions for this adjustment to be used in piled raft are obtained. Rev. ing. constr. [online]. 2013, vol.28, n.3, pp. 251-265. ISSN 0718-5073. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732013000300003

Comparison of Numerical Methods for Piled Raft Foundations

The methodologies used to calculate piled raft foundations are normally more complex than conventional foundations due to the large number of variables involved in the problem. In the conventional block, the interaction variables considered are only between the pile and the soil. In the piled raft, all the interaction effects must be considered, as follows: plate-soil, plate-piles and piles-soil, simultaneously. The Finite Element Method (FEM) has proven to be a useful tool in analyzing these types of problems. This study aims at assessing the behavior of piled rafts using the Cesar-LCPC numerical tool, version 4.0, which is based on the finite element method. Literature cases of rafts supported by 9, 15 and 16 piles were analyzed. The results obtained were compared with analysis methods presented in the bibliography. The following parameters were assessed: relative spacing (S/D), relative length (L/D), relative stiffness between piles and the soil (KPS), and settlement of piles and the raft. The spacing between piles has a significant influence on load distribution between piles and the raft. Very small spacing provides stiffness to the foundation, which then functions as a conventional pile foundation, in which only the piles absorb the load from the superstructure. The larger the L/D ratio, the lower the settlement and for a given modulus of elasticity of the pile, the increase in relative stiffness (KPS) causes an increase in settlement. In all analyses, the data obtained corroborated the results presented by other methods published in the literature.

Numerical evaluation of bored piles in tropical soils by means of the geotechnical engineering “GEO4” Fine Software

This paper presents the back-analyses of field loading tests carried out with bored pile and drilled shaft founded in a tropical soil executed in the University of Brasilia experimental research site. For this, a numerical simulation was carried via existing commercial application software denominated GEO4. This software computes the load-displacement curve of the pile’s head plus, distribution of normal and shear forces along the pile’s shaft. The Shear behavior of pile-soil interface is described using the elastic-plastic material model with Mohr-Coulomb yield condition. The complete response of any foundations is represented by determination of shaft and toe resistance plus settlement analyses.

Design and Construction Aspects of the Largest ''Pile Curtain'' Retaining Structure Built in the Tropical Soil of the Brazilian Central Area

This paper presents unpublished data on the largest excavation and retaining structure of the “pile curtain” type already constructed in the Center of Brazil, more specifically at the city of Brasilia. This city is characterized by having a tropical, unsaturated, collapsible sandy clay soil known as the Brasilia “porous” clay. These soil characteristics are reproduced, with some differences, in most areas of the Brazilian Central Plateau. Hence, the paper briefly discusses about project details and presents the simplified design approach adopted for the retaining structure, that was carried out with the Geofine (www.fine.cz) software package. This case history is also under scrutiny of an on-going research thesis, which aims the interpretation of its instrumented results and the establishment of more refined numerical analyses.