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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846840| Título: | Capacidade de carga de fundações rasas em solo arenoso não homogêneo: influência de uma lente de material de menor compacidade |
| Autor(es): | Koeller, William Macedo |
| Orientador(es): | Danziger, Bernadete Ragoni Freitas, Alessandra Conde de |
| Palavras-chave: | Capacidade de carga Análise numérica Estado plano de deformação Lente de areia Método dos elementos finitos |
| Áreas de conhecimento da DGPM: | Engenharia |
| Data do documento: | 2024 |
| Editor: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) |
| Descrição: | A consideração de solos homogêneos por grande parte dos profissionais de engenharia ao se fazer um projeto de fundações pode se apresentar contra a segurança. A capacidade de carga do solo pode ser bastante reduzida no caso de uma lente de material com menor resistência presente a uma pequena profundidade. A presente dissertação objetiva a avaliação da influência de uma lente de material arenoso com menor compacidade em um solo predominantemente arenoso na capacidade de carga do solo. A análise numérica por elementos finitos foi realizada no software RS2 da Rocscience. Os estudos apontam que a lente de areia com menor compacidade pode reduzir significativamente a capacidade de carga do solo (Ziccarelli e Rosone, 2021). A modelagem foi realizada no Estado Plano de Deformações (EPD), com dimensão da fundação fixa, variação da profundidade relativa zi/B = 0,5 a 1,5, espessura relativa da lente variando de 0,1B a 0,5B (sendo B a largura da fundação) e variação o ângulo de atrito nas lentes de areia de menor compacidade. O modelo numérico é bastante sensível à discretização da malha de elementos finitos, sendo ele validado segundo o fator de capacidade de carga Nɣ. Para não haver diferenças nos resultados numéricos, apenas um modelo foi calibrado, e a partir dele, todos os demais esquemas de configuração foram realizados. Foi observado que o modo de ruptura de um solo homogêneo na presença de um material de menor resistência pode também ser alterado, em função das características do maciço e da lente de areia. A variação do modo de ruptura pode ser observada na saída do software RS2 e analiticamente por uma abordagem que considera a energia dissipada na ruptura (Santos, 2017). Ao término das análises foi verificado que há diferenças na capacidade de carga devido às espessuras das lentes de areia. Observou-se também que as curvas carga versus recalque sofrem alteração no seu formato, mesmo quando a carga de ruptura é a mesma, o que também foi possível observar nas deformações da modelagem numérica. Ábacos de Nɣ* reduzidos pela influência de uma lente de areia de menor compacidade são propostos. Estes ábacos poderão ser muito úteis nas aplicações, já que nem sempre o profissional de fundações terá um software disponível para a avaliação da capacidade de carga mais acurada. Por fim, um estudo de caso é apresentado em sapata quadrada de 1 m de lado. Os resultados experimentais da prova de carga são comparados ao método teórico de Vesic (1975), a uma modelagem numérica anterior realizada por Gomes (2016) e à pesquisa atual, que permite verificar a influência da lente de areia de menor compacidade nos resultados. |
| Abstract: | The consideration of homogeneous soils by most engineering professionals when designing foundations can be against safety because the bearing capacity of the soil can be greatly reduced in case of the occurrence of a lens of softer material. This dissertation aims to evaluate the influence of a lens of looser sand in a predominantly sandy soil on the bearing capacity. Numerical finite element analysis was performed using Rocscience RS2 software. Studies point out that the looser sand can significantly reduce soil’s load capacity (Ziccarelli and Rosone, 2021). The modeling was carried out in the Plane Strain Mode, with a fixed foundation dimension, relative depth variation zi/B = 0.5 to 1.5, relative lens thickness varying from 0.1B to 0.5B (where B is the width of the foundation) and friction angle of the softer material varying in a large extent. The numerical model is very sensitive to discretization of the finite element mesh, being validated according to the load capacity factor Nɣ. In order to reduce numerical differences, only one model was calibrated, and from there, all other configuration schemes were analyzed. The failure mode of a homogeneous soil in the presence of a less resistant material can also be altered, depending on the characteristics of the soil mass and the sand lens. The variation in the mode of failure can be observed in the output of the RS2 software and analytically by an approach that considers the energy dissipated in the rupture (Santos, 2017). At the end of the analyses, it was observed the relevant influence in the load capacity due to the thickness of the sand lenses. The load versus settlement curves general pattern has changed in their shape, even when the bearing load is the same, which was also possible to observe in the deformations of the numerical modeling. Nɣ* abacus for use in the presence e of a softer sand lens are proposed for the evaluation of the bearing capacity in cases where the foundation professional will not always have the software available. Finally, an instrumented case study was analyzed with footing base dimensions, 1.0 x 1.0 m, similar to the numerical models. The load capacity and settlements behavior obtained experimentally were compared to the analytical calculation proposed by Vesic and the numerical analyses performed by Gomes (2016). In addition, the same case was also compared to the present research with verification of the influence of a softer sand lens on the results. Keywords: Deformation Plan State; Bearing Capacity; Sand Layer; Numerical Analysis; Finite Element Method; RS2 |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846840 |
| Tipo: | Dissertação |
| Aparece nas coleções: | Obras Civis: Coleção de Dissertações |
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