Um estudo de caso envolvendo a retroanálise de tensões residuais de cravação.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bazani, Cynthia Martins
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11607
Resumo: Residual driving stresses occur when both pile and soil are not fully decompressed after complete dissipation of the energy transferred to the pile during its installation. This subject is receiving increasing attention from many researchers, since the presence of residual stresses along the pile cause a change in its behavior when it s loaded. This thesis includes earlier studies that established the key factors which affect the residual driving stresses. Some parametric simulations have been tentatively run aiming to better understand the development of residual stresses with tip resistance percentage, as a complement of previous analyses from Costa (1994). Costa (1994) noted that the tip resistance percentage is a relevant factor in the evaluation of residual driving stresses. It has also been observed that the ratio between the tip residual load and the global bearing capacity increases with increasing tip percentage, reaching a maximum value and then presenting a decreasing behavior. This behavior is similar to the soil compaction curve, where the specific gravity increases when the water content is also increased, until it reaches a maximum value, corresponding to the optimal water content, and then it decreases. It was also verified that, similar to the increase of compaction energy which translates the curve upwards and to the left of the water content x specific gravity graph, increasing the length of the pile produces a similar behavior. Finally, a case history with favorable conditions for the development of high residual driving stresses has been selected for the main analysis. The thesis analyze a well-documented case history involving long steel piles embedded into a young residual soil, with high bearing capacity and extensive documentation. The back-analysis of five piles databases showed that the expected residual loads calculated by means of a wave equation program were very close to the experimental values. It was also observed that the depth of the neutral plane calculated by the program showed an excellent agreement with that observed experimentally. The most important result of this research arose when the tip percentages values were introduced in the x-axis and the values of the ratio tip residual load and global bearing capacity, in the y-axis. A curve very similar to a compaction curve was observed. This thesis demonstrates to be possible and simple to predict residual driving stresses by analyzing the wave equation.
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This subject is receiving increasing attention from many researchers, since the presence of residual stresses along the pile cause a change in its behavior when it s loaded. This thesis includes earlier studies that established the key factors which affect the residual driving stresses. Some parametric simulations have been tentatively run aiming to better understand the development of residual stresses with tip resistance percentage, as a complement of previous analyses from Costa (1994). Costa (1994) noted that the tip resistance percentage is a relevant factor in the evaluation of residual driving stresses. It has also been observed that the ratio between the tip residual load and the global bearing capacity increases with increasing tip percentage, reaching a maximum value and then presenting a decreasing behavior. This behavior is similar to the soil compaction curve, where the specific gravity increases when the water content is also increased, until it reaches a maximum value, corresponding to the optimal water content, and then it decreases. It was also verified that, similar to the increase of compaction energy which translates the curve upwards and to the left of the water content x specific gravity graph, increasing the length of the pile produces a similar behavior. Finally, a case history with favorable conditions for the development of high residual driving stresses has been selected for the main analysis. The thesis analyze a well-documented case history involving long steel piles embedded into a young residual soil, with high bearing capacity and extensive documentation. The back-analysis of five piles databases showed that the expected residual loads calculated by means of a wave equation program were very close to the experimental values. It was also observed that the depth of the neutral plane calculated by the program showed an excellent agreement with that observed experimentally. The most important result of this research arose when the tip percentages values were introduced in the x-axis and the values of the ratio tip residual load and global bearing capacity, in the y-axis. A curve very similar to a compaction curve was observed. This thesis demonstrates to be possible and simple to predict residual driving stresses by analyzing the wave equation.As tensões residuais de cravação ocorrem quando a estaca e o solo não são totalmente descomprimidos após dissipação completa da energia transferida à estaca durante sua instalação. Este assunto tem merecido a atenção de vários pesquisadores, uma vez que a presença das tensões residuais na estaca causa uma alteração no seu comportamento quando carregada. A presente dissertação reuniu estudos anteriores que estabeleceram os principais fatores que influenciam as tensões residuais de cravação. Procurou-se executar uma série de simulações objetivando melhor entender o desenvolvimento das tensões residuais com a porcentagem de resistência de ponta, em continuidade aos estudos de Costa (1994). Costa (1994) observou que a porcentagem de carga na ponta é um fator relevante na avaliação das tensões residuais de cravação. Uma análise paramétrica efetuada confirmou estudos anteriores, verificando que a razão entre a carga residual na ponta em relação à capacidade de carga global cresce, a medida que a porcentagem de carga na ponta aumenta, chegando a um valor máximo para, em seguida, diminuir. Este comportamento é similar ao da curva de compactação do solo, quando, ao aumentar a umidade, o peso específico seco aumenta, até um valor máximo, correspondente à umidade ótima, para em seguida reduzir. Verificouse, ainda, semelhantemente ao aumento da energia de compactação, que vai transladando a curva para cima e para à esquerda do gráfico umidade x peso específico seco, que o aumento do comprimento da estaca apresenta um comportamento similar. O aumento do comprimento leva a curva para cima e para a esquerda. Finalmente, selecionou-se um caso de obra com condições propícias para o desenvolvimento de altas tensões residuais de cravação. Trata-se de um caso de estacas metálicas longas, embutidas em solo residual jovem, de elevada resistência, bem documentado com extensa instrumentação, por ocasião da instalação. A retroanálise de cinco estacas do banco de dados mostrou que as cargas residuais previstas, num programa de simulação de cravação, se aproximaram muito dos valores experimentais. Foi observado também que a profundidade do ponto neutro previsto e medido apresentou uma excelente concordância. O resultado mais relevante desta pesquisa foi quando os valores de porcentagem de ponta foram introduzidos no eixo das abscissas e os valores da razão entre a carga residual na ponta e a capacidade de carga global, no eixo das ordenadas, e se observou o aspecto da curva semelhante à de compactação. A dissertação ilustra ser possível e simples a previsão das tensões residuais de cravação através de uma análise pela equação da onda.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:02:36Z No. of bitstreams: 1 Cynthia Martins Bazani.pdf: 2310439 bytes, checksum: ee68badc72c89105071a8a8a9f8eaed2 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:02:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cynthia Martins Bazani.pdf: 2310439 bytes, checksum: ee68badc72c89105071a8a8a9f8eaed2 (MD5) Previous issue date: 2015-04-15Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaCivil engineeringResidual stressesDriving simulationCase studySteel pileDeep foundationEngenharia civilTensões residuaisSimulação de cravaçãoEstudo de casoEstacas metálicasFundações profundasCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILUm estudo de caso envolvendo a retroanálise de tensões residuais de cravação.A case study on the back-analysis of residual driving stresses.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALCynthia Martins Bazani.pdfapplication/pdf2310439http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11607/1/Cynthia+Martins+Bazani.pdfee68badc72c89105071a8a8a9f8eaed2MD511/116072024-02-27 14:52:38.592oai:www.bdtd.uerj.br:1/11607Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:52:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
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description Residual driving stresses occur when both pile and soil are not fully decompressed after complete dissipation of the energy transferred to the pile during its installation. This subject is receiving increasing attention from many researchers, since the presence of residual stresses along the pile cause a change in its behavior when it s loaded. This thesis includes earlier studies that established the key factors which affect the residual driving stresses. Some parametric simulations have been tentatively run aiming to better understand the development of residual stresses with tip resistance percentage, as a complement of previous analyses from Costa (1994). Costa (1994) noted that the tip resistance percentage is a relevant factor in the evaluation of residual driving stresses. It has also been observed that the ratio between the tip residual load and the global bearing capacity increases with increasing tip percentage, reaching a maximum value and then presenting a decreasing behavior. This behavior is similar to the soil compaction curve, where the specific gravity increases when the water content is also increased, until it reaches a maximum value, corresponding to the optimal water content, and then it decreases. It was also verified that, similar to the increase of compaction energy which translates the curve upwards and to the left of the water content x specific gravity graph, increasing the length of the pile produces a similar behavior. Finally, a case history with favorable conditions for the development of high residual driving stresses has been selected for the main analysis. The thesis analyze a well-documented case history involving long steel piles embedded into a young residual soil, with high bearing capacity and extensive documentation. The back-analysis of five piles databases showed that the expected residual loads calculated by means of a wave equation program were very close to the experimental values. It was also observed that the depth of the neutral plane calculated by the program showed an excellent agreement with that observed experimentally. The most important result of this research arose when the tip percentages values were introduced in the x-axis and the values of the ratio tip residual load and global bearing capacity, in the y-axis. A curve very similar to a compaction curve was observed. This thesis demonstrates to be possible and simple to predict residual driving stresses by analyzing the wave equation.
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