Análise do comportamento de fundações por estacas helicoidais com injeção de calda de cimento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos Filho, João Manoel Sampaio Mathias dos
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-18112022-101949/
Resumo: Durante a instalação de estacas helicoidais, a passagem das hélices cisalha o solo e o desloca lateralmente e verticalmente, e consequentemente suas propriedades iniciais são modificadas. Em algumas regiões no Brasil são encontradas espessas camadas de solos tropicais estruturados e especialmente sensíveis, onde este efeito costuma ser significante. Por esta razão, nestes terrenos as estacas helicoidais têm sido instaladas em grandes profundidades para que a capacidade de carga definida em projeto seja atendida. Estas estacas têm sido frequentemente utilizadas em extensas linhas de transmissão de energia em nosso país, por apresentar grandes vantagens para este tipo de obra; no entanto, nestes terrenos em que são necessárias estacas muito longas, este tipo de fundação pode se tornar economicamente inviável. Deste modo, a presente pesquisa de doutorado foi realizada com o objetivo de estudar uma solução para este problema, típico em obras de torres de linhas de transmissão de energia no Brasil. Neste tipo de aplicação, as estacas helicoidais são submetidas a elevados esforços de tração devido à ação do vento, e a zona de solo que suporta o carregamento é justamente a região acima das hélices, que sofre perturbações pelo processo de instalação. Para este estudo, foram desenvolvidos dois diferentes procedimentos de injeção de calda de cimento para reforçar o solo na região das hélices da estaca; no primeiro, um sistema de vedação foi desenvolvido para injetar a calda de cimento sob pressão pela haste central da estaca; para o segundo procedimento, foi desenvolvido um obturador inflável para melhorar o desempenho da zona reforçada. Para avaliar estas soluções, foram realizadas provas de carga em um grande número de estacas instaladas em quatro terrenos distintos. Os resultados mostram que os dois procedimentos testados aumentam a capacidade de carga à tração e melhoram o comportamento carga-deslocamento da fundação. Por fim, é apresentada uma proposta para o dimensionamento deste tipo de estaca reforçada com calda de cimento.
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Estas estacas têm sido frequentemente utilizadas em extensas linhas de transmissão de energia em nosso país, por apresentar grandes vantagens para este tipo de obra; no entanto, nestes terrenos em que são necessárias estacas muito longas, este tipo de fundação pode se tornar economicamente inviável. Deste modo, a presente pesquisa de doutorado foi realizada com o objetivo de estudar uma solução para este problema, típico em obras de torres de linhas de transmissão de energia no Brasil. Neste tipo de aplicação, as estacas helicoidais são submetidas a elevados esforços de tração devido à ação do vento, e a zona de solo que suporta o carregamento é justamente a região acima das hélices, que sofre perturbações pelo processo de instalação. Para este estudo, foram desenvolvidos dois diferentes procedimentos de injeção de calda de cimento para reforçar o solo na região das hélices da estaca; no primeiro, um sistema de vedação foi desenvolvido para injetar a calda de cimento sob pressão pela haste central da estaca; para o segundo procedimento, foi desenvolvido um obturador inflável para melhorar o desempenho da zona reforçada. Para avaliar estas soluções, foram realizadas provas de carga em um grande número de estacas instaladas em quatro terrenos distintos. Os resultados mostram que os dois procedimentos testados aumentam a capacidade de carga à tração e melhoram o comportamento carga-deslocamento da fundação. Por fim, é apresentada uma proposta para o dimensionamento deste tipo de estaca reforçada com calda de cimento.During the installation of helical piles, the soil penetrated is sheared and moved laterally and vertically, and consequently its initial properties are modified. In some regions in Brazil, thick layers of structured and especially sensitive tropical soils are found, where this effect is usually significant. For this reason, in these cases the helical foundations have been installed at great depths to provide the ultimate capacity defined in the design. These piles have been frequently used in extensive transmission lines in our country due to many advantages for this type of work; however, in these areas where very deep piles are required, this type of foundation becomes economically unfeasible. Thus, the present research was carried out with the objective of studying a solution to this problem, typical in the construction of transmission lines towers in Brazil. In this type of application, the helical piles are subjected to high tensile loads due to the action of the wind, and the area of soil that supports the loading is precisely the region above the helices, which is disturbed by the installation process. For this study, two different cement injection procedures were developed to reinforce the soil in the zone of the pile helices. In the first, a sealing system was developed to inject the cement slurry under pressure in the central rod of the pile. For the second procedure, an inflatable obturator was developed to improve the performance of the reinforced zone. To evaluate these solutions, loading tests were carried out on a large number of piles installed in four different sites. The results show that the two procedures tested increase the uplift capacity and improve the loaddisplacement behavior of the foundation. Finally, a proposal is presented for the prediction of the uplift capacity of helical piles with cement injection.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPTsuha, Cristina de Hollanda CavalcantiSantos Filho, João Manoel Sampaio Mathias dos2019-06-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-18112022-101949/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-11-18T13:12:11Zoai:teses.usp.br:tde-18112022-101949Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-11-18T13:12:11Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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