Análise do comportamento de polímeros na estabilização de solos em fundações

O presente projeto de investigação em Engenharia Civil é construído em torno das necessidades atuais expressas pelos setores da construção e obras públicas em fundações. Em colaboração com a empresa GEO este trabalho pretende dar resposta em tempo útil aos empreiteiros, pondo o conhecimento científico ao serviço da indústria, colmatando a escassez de investigação académica que se verifica neste domínio. Esta investigação, à qual se associou a empresa BRASFOND, recorre ao estudo de ensaios de carga estática à compressão realizados no Brasil, segundo a NBR 12131 (2005) e NBR 12131 (2006). Assim, para estudar o desempenho de polímeros aplicados na estabilização de solos em fundações, foram analisados 6 ensaios de carga realizados em obras de intervenção da empresa GEO, disponibilizados pela empresa BRASFOND. Os ensaios de carga verticais estáticos de compressão axial foram realizados em estacas de 3 obras, nomeadamente a construção de uma central termoelétrica, em 2009, e de dois edifícios, em 2010. O projeto de fundações da central termoelétrica assentou na execução de estacas com polímeros, com 1270 estacas moldadas “in loco” com 1 000 mm de diâmetro e profundidade variável de 10 m a 18 m, em solos moles e pouco compactos de 8 m a 9 m de espessura, encastradas até 3 m sobre um maciço Gnaisse medianamente alterado (W3). Dos ensaios de carga realizados nesta obra, foram alvo deste estudo a análise dos primeiros 4 disponibilizados pela empresa. Os valores estimados por métodos semi-empíricos da capacidade resistente das estacas, considerando a recuperação da rocha nos trechos encastrados, foram comparados com a carga resistente última à compressão obtida através do ensaio de carga. O projeto de fundações de dois edifícios de elevado número de andares (cerca de 30) no litoral do Estado de São Paulo, em Santos, assentou na execução de fundações indiretas em solos moles a muito moles, com estacas de grandes dimensões moldadas com recurso a polímeros. Para atestar a qualidade das estacas, de forma a avaliar o comportamento carga versus assentamento e estimar as características da capacidade de carga, procedeu-se à execução de dois ensaios de carga estática à compressão, um dos quais instrumentado em profundidade. Os valores estimados por métodos semi-empíricos da capacidade resistente das estacas foram comparados com a carga resistente última à compressão obtida através do ensaio de carga. Para além deste estudo se revestir de interesse académico e empresarial, o contexto inerente à aplicação de polímeros em fundações é relevante para a prática pedagógica. Assim, este projeto envolve também uma componente educacional, esta última implementada numa escola do ensino básico e secundário da região centro do país.

The present research project in the Civil Engineering area is built around the needs, as currently articulated by the construction and public works sectors, regarding the laying of foundations. Working in tandem with the company GEO, this project aims to answer the contractors’ needs in a timely manner, placing scientific knowledge in the industry’s service, aiming to counter the shortage of academic research in this area. This research, which was joined by the company BRASFOND, uses the study of static compression load tests undertaken in Brazil, as described in NBR 12131 (2005) and NBR 12131 (2006). Therefore, to study the performance of the polymers used in the soil stabilization for foundations, we analysed six load tests conducted on intervention works by GEO, which were provided by BRASFOND. The static axial compression load tests were performed on piles from three different works, including the construction of a thermoelectric plant in 2009 and two buildings in 2010. The project for the foundations of thermoelectric plant was based on usage of piles with polymers, with 1270 drilled shafts, with a diameter of 1000 mm and placed at a variable depth of 10 m to 18 m, on 8 m to 9 m thick, slightly compacted soft soils, embedded to 3 m over a moderately altered Gneiss massif (W3). Of the load tests conducted in this work, we targeted for analysis the first four load tests that were provided by the company. The values, obtained through semi-empirical methods for the estimation of pile bearing capacity, taking into consideration the rock recovery in the embedded portions, were compared with the ultimate load capacity obtained through the load tests. The projects for the foundations of two buildings, both with a high number of floors (about 30), on the coast of the State of São Paulo, Santos, were based on the implementation of deep foundations on soils ranging from soft to very soft, with piles moulded through the use of polymers. In order to certify the quality of the piles, in order to evaluate the load behaviour versus settlement behaviour and to make estimations on load capacity, we proceeded to conduct two static compression load tests, one of which was instrumented on depth. Values obtained through semi-empirical methods for the estimation of pile bearing capacity were compared to the ultimate load capacity obtained from the load test. Besides the academic and business interest present in this study, the context inherent to the use of polymers on foundations is relevant to educational practice. This project also includes an educational component, which has been implemented in an elementary and in a secondary school, both located in the central region of the country.

Doutoramento em Engenharia Civil