Comportamento dinâmico de um modelo simples solo-estrutura

Dissertação para obtencão do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Análise não linear da interacção dinâmica solo - estaca em areias secas: um estudo numérico e experimental

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil

Verificação da segurança à ação sísmica da estrutura de um colégio em Ponta Delgada utilizando o Eurocódigo 8 - parte 3

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Estruturas

Análise da interação solo-estrutura em fundações de concreto armado pelo método dos elementos finitos

A análise da iteração solo-estrutura em fundações é um importante campo de pesquisa que ainda tem um grande progresso a ser feito. No presente trabalho foi desenvolvido um programa computacional para a análise da interação solo-estrutura de fundações de concreto armado. Este tema abrange duas áreas da engenharia civil: estruturas e geotecnia. O método dos elementos finitos foi usado no trabalho na seqüência para resolver o problema considerando estado plano de defonnação e comportamento elastoplásti.co dos materiais estudados (solo, concreto e aço). A linguagem de programação MATLAB foi usada em toda esta pesquisa como alternativa ao FORTRAN. O MATLAB foi escolhido uma vez que é uma linguagem de programação que permite facilmente construir uma interfàce de pré e pósprocessamento amigável. Os passos para a solução completa do problema foram os seguintes: Primeiramente um programa foi desenvolvido considerando o comportamento elastoplástico com critérios de plastificação e ruptura específicos para o concreto e solo. Soluções analíticas fechadas foram usadas para checar a precisão do programa. O segundo passo foi a introdução do reforço de aço no concreto por meio de um modelo para armaduras. Logo após, um modelo de fissuras para o concreto 1racionado foi in1roduzido no programa. Na seqüência o programa de pré e pós-processamento foi desenvolvido para gerar a malha de elementos finitos (pré-processamento), distribuição tensões e deformações, mapa de fissuras, etc (pósprocessamento). Finalmente, os parâme1ros constitutivos do solo, concreto e aço foram calibrados e várias situações reais de interação do solo-concreto de fundações de concreto armado foram simuladas. Nesta dissertação são encontrados resultados para as pressões de contato sapata-solo. Diferentes diagramas de tensões de interfàce foram obtidos em função rigidez relativa do elemento estrutural de concreto armado-solo. Na análise mnnérica, rigidez relativa desempenhou uma relevante função no comportamento mecânico do elemento estrutural de concreto armado (sapata) e da base de assentamento (solo), uma vez ruptura em ambos os casos esteve diretamente relacionada a esta grandeza. São encon1rados, em função da rigidez relativa, resultados indicativos dos modos de falha da fundação, excessiva plastificação do solo em fundações com rigidez relativa alta, e a plastificação armaduras, esmagamento do concreto, formação de fissuras, bielas e confinamento concreto para fundações de rigidez relativa baixa. Na análise numérica, obteve-se resultados importantes com relação ao projeto de fundações. Estes resultados foram cOnITontadoscom normas, destacando-se as discordâncias com relação às recomendações da nonna brasileira Projeto e Execução de Fundações" NBR-6122 (1996) para os diagramas de tensões interface sapata-solo usados no dimensionamento de fundações de concreto armado.

Avaliação do desempenho de fundações em edificação no DF com a utilização de técnicas de interação solo-estrutura

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015.

Danos em edifícios devidos a assentamentos por colapso em solos não saturados

A saturação do solo de fundação de um edifício pode estar associada a danos neste, por intermédio de assentamentos de colapso. A anulação da sucção matricial, que representa o efeito das forças inter-partículas de natureza capilar, é responsável por estes assentamentos. Neste trabalho utilizou-se um algoritmo especificamente formulado para simular os assentamentos por colapso. Foram feitas análises numéricas dos assentamentos e danos provocados na fachada em alvenaria de um edifício pela saturação ocorrida numa zona do solo de fundação. Foi estudada a influência dos seguintes factores: a sucção inicial do solo, o grau de pré-consolidação do solo e a extensão e localização da zona saturada.

Influência da forma da superfície de cedência do terreno no comportamento de um túnel e suas consequências na avaliação de danos nas estruturas à superfície

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Geotecnia

Determinação de coeficientes de impulsos sísmicos recorrendo à análise limite numérica

O colapso de muros de suporte de terras em regiões sujeitas a ação de sismos é, em muitos casos, provocada por um insuficiente dimensionamento da estrutura de suporte. Por essa razão, o conhecimento de impulsos sísmicos por detrás de estruturas rígidas de suporte de terras é da máxima importância. Com isto, utilizou-se um software de elementos finitos - Sublim3D, apli-cando um dos teoremas da Análise Limite. Este programa determina limites superiores estritos de cargas de colapso e tem como base de sua formulação o Teorema Cinemático. Explorando as características deste software, analisa-se a qualidade da solução dos coeficientes de impulso ativos sísmicos, comparando com as soluções de Mononobe-Okabe e outras propostas existen-tes. Os efeitos do declive da superfície do aterro, da inclinação do muro com o atrito solo-estrutura, o ângulo de resistência ao corte e a aceleração sísmica horizontal e vertical em função do coeficiente de impulso ativo sísmico também foram analisados.

Recalques provenientes dos elementos das fundações rasas Patologia das Estruturas Provenientes dos Recalques das Fundações dos edifícios

O objetivo do presente trabalho é abordar a importância da identificação e conhecimento das causas de patologias tipo fissuras, trincas e rachaduras provocadas por recalque diferencial provenientes de fundação rasas. A pesquisa teve como base, uma revisão bibliográfica completa sobre o aparecimento de fissuras e trincas em edificações, tendo como origem as deformações do solo e indução de tensões de tracção nos componentes da edificação. Nessa revisão são analisadas as principais causas do aparecimento de recalques diferenciais nos solos e como estes recalques induzem o aparecimento de danos nas edificações. Para um melhor entendimento das manifestações patológicas é feito adicionalmente um estudo sobre os principais tipos de fundações presentes na construção civil e a indicação de sua utilização. São estudados ainda, algumas teorias da mecânica dos solos, a sua interacção com a estrutura, destacando a importância do projectista das fundações e a diferença entre ele e o projectista de estrutura. O trabalho apresenta também um estudo de caso, envolvendo dois edifícios, em que o primeiro é denominado de edifício A, portanto o edifício lesado, e o segundo edifício, denominado de B, construído posteriormente tido, como o responsável pelos danos causados em A. Com a comparação da revisão bibliográfica efectuada e o estudo de caso, puderam ser estabelecidas conclusões sobre os danos ocorridos e suas causas. Por fim, o trabalho analisa aimportância do conhecimento das causas dos danos para um correcto apuramento de responsabilidades e, no caso da perícia judicial, ajudar na interpretação dos problemas ocorridos no edifício A, durante a construção do edifício B.

Preparo do solo em áreas de produção de grãos, silagem e pastejo: efeito na resistência tênsil e friabilidade de agregados

A compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo na qualidade do solo são fundamentais no desenvolvimento e seleção de sistemas de produção agrícola sustentáveis. O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade estrutural de um Latossolo Bruno argiloso submetido a diferentes sistemas de produção e preparo do solo por meio da resistência tênsil (RT) e friabilidade (F) de agregados. O estudo foi realizado no município de Castro, Estado do Paraná, em três sistemas de produção e sete tipos de preparo de solo, estabelecidos em um delineamento fatorial em blocos casualizados. Os sistemas avaliados foram: (SP I) - plantio de azevém para cobertura do solo (no inverno) e milho para a produção de grãos (no verão); (SP II) - plantio de azevém para a produção de silagem pré-secada e milho para a produção de grãos; e (SP III) - utilização de azevém como forrageira para pastejo animal e milho para a produção de grãos. Em cada sistema de produção foram avaliados sete tipos de preparo do solo: (G1) - grade aradora no inverno a 0,15 m de profundidade; (G2) - grade aradora no inverno e no verão a 0,15 m de profundidade; (Arado) - arado de discos a 0,20 m de profundidade; (Subsolador Asa Laser) - subsolador com ponteiras tipo asa até 0,45 m; (Subsolador) - subsolador até a profundidade de 0,80 m; (Aerador) - aerador de solo Aeromix® com profundidade efetiva de mobilização de 0,15 m; e (SPD) - Sistema Plantio Direto, em que a semeadura do azevém foi realizada com disco duplo e a do milho com haste sulcadora. Um bloco de solo (0,20 x 0,15 x 0,07 m) de cada parcela experimental foi manualmente destorroado em seus agregados naturais, os quais foram secos ao ar por 24 h e passados em peneiras com diâmetros de 12,5 e 19 mm. Quarenta agregados de cada bloco foram selecionados e submetidos a testes de tensão indireta com dinamômetro digital eletrônico de precisão (Lutron FG-20 kg), para determinação de RT e quantificação da F. Os resultados demonstraram que a RT foi influenciada pelos sistemas de produção e tipos de preparo do solo. O menor valor de RT foi verificado no solo sob Pastejo, enquanto o Sistema Plantio Direto apresentou o maior valor de RT. A friabilidade não distinguiu os sistemas de produção e tipos de preparo de solo estudados.

Influência da densidade do solo na estimativa da umidade em um nitossolo vermelho distroférrico, por meio da técnica de TDR

Entre as técnicas para avaliação da umidade do solo, destaca-se a que utiliza a Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR), a qual consiste em um método indireto, não destrutivo, rápido, exato e pouco dependente dos fatores ambientais. Porém, trabalhos desenvolvidos após as suas aplicações sugerem a influência de fatores ligados às características mineralógicas e estruturais dos solos, o que torna necessária a calibração local para o adequado funcionamento da TDR. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da densidade do solo (Ds) na medida da umidade volumétrica do solo (θ), utilizando-se a técnica de TDR, em um Nitossolo Vermelho distroférrico. Um modelo que expressa a relação entre a constante dielétrica do solo (Ka) e θ foi ajustado por meio de regressão polinomial múltipla, com a incorporação da Ds para a estimativa dos seus coeficientes. Os resultados permitiram concluir que, nesse solo, o modelo de calibração deve levar em conta o efeito da Ds, sem o que a qualidade das estimativas de umidade, a partir das medidas de constante dielétrica, fica comprometida. Os resultados evidenciaram também que a sensibilidade da TDR à variação da umidade do solo é elevada, tornando possível que a técnica seja utilizada com exatidão em ações que envolvam o monitoramento da variação da umidade do solo. Os resultados indicaram a necessidade de mais estudos sobre a utilização da TDR em solos tropicais.

Propriedades físicas do solo em área sob milho em monocultivo ou consorciado com leguminosas de verão

O uso de plantas de cobertura é uma prática que pode prover melhorias na qualidade física dos solos. Objetivou-se com este trabalho avaliar o potencial de consórcios entre leguminosas de verão e milho, na melhoria de propriedades físicas do solo. O estudo foi conduzido em campo no período entre setembro de 2008 e setembro de 2009, em um Argissolo no município de Santa Maria, RS. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos consistiram nos seguintes cultivos: milho + feijão-caupi, milho + guandu anão, milho + mucuna-preta, milho em monocultivo, além de uma área em pousio como testemunha. Em cada parcela, foram coletadas amostras indeformadas do solo nas profundidades de 0-5 e 5-10 cm em três épocas: na instalação do experimento, aos 30 dias após a deposição da palhada de cada cultivo sobre o solo e um ano após a instalação do experimento. Foram mensurados os seguintes atributos: densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade e estabilidade dos agregados. Todos os cultivos estudados diminuíram a densidade do solo e aumentaram a macroporosidade e a porosidade total na profundidade de 0-5 cm do solo, em comparação à área em pousio. O consórcio de milho e guandu anão aumentou o diâmetro médio ponderado de agregados na profundidade de 0-5 cm do solo, em relação ao tratamento em pousio, mas esse efeito foi temporário, pois não persistiu até a coleta final. O consórcio entre milho e guandu anão foi o mais promissor em promover melhorias na estrutura do solo.

Intervalo hídrico ótimo para avaliação da degradação física do solo

A influência do sistema de uso e manejo na qualidade física do solo tem sido tema de destaque em razão de seus impactos ambientais e agronômicos. O intervalo hídrico ótimo (IHO) é um moderno indicador da qualidade física que potencialmente pode apresentar os mecanismos e processos de perda ou recuperação da qualidade física do solo, por causa do seu uso e manejo. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi quantificar a influência de diferentes sistemas de uso e manejo no IHO de um Latossolo Vermelho distrófico, textura franco-arenosa, composto por 170, 40 e 790 g kg-1 de argila, silte e areia, respectivamente. Foram selecionadas quatro áreas, sob os seguintes sistemas de uso e manejo do solo: mata nativa; pastagem cultivada por mais de 20 anos; citros por mais de 10 anos, antecedido por 10 anos de pastagens; e cultivo com culturas comerciais (milho, sorgo, aveia e mandioca), por cerca de 15 anos, após 10 anos de pastagem cultivada. Foram coletadas 48 amostras indeformadas, em cada área, no centro da camada de 0-0,10 m de profundidade. As amostras foram submetidas a potenciais de -10 a -15.000 hPa, em que foram determinadas a curva de retenção de água, a curva de resistência do solo à penetração e, posteriormente, a densidade do solo (Ds) e o IHO. A Ds foi influenciada pelos sistemas de uso e manejo do solo na sequência cultivo = citros > pastagem > mata nativa. A relação entre IHO e Ds foi linear e negativa, à exceção da mata nativa que na faixa de Ds entre 1,35-1,55 Mg m-3 apresentou relação positiva. Valores de Ds, em que o IHO = 0, associados com severa degradação física do solo, foram de 1,75 e 1,80 Mg m-3, nos solos sob citros e cultivo, respectivamente; a proporção desses valores foi de 21 % para o solo sob citros e 18 %, para o sob cultivo. A perda de qualidade física do solo foi menos acentuada no solo sob pastagem, quando comparado com os solos sob citros e cultivo, sendo a diminuição do IHO menos acentuada com o aumento da Ds. O menor valor de Ds em que iniciou a redução do IHO foi tomado como densidade do solo de alerta (Ds a). A Ds a foi de 1,55 Mg m-3 e pode ser utilizada como valor de referência no processo de recuperação da qualidade física do solo, válida para solos com textura, uso e manejo semelhante ao deste estudo.

Estrutura da vegetação de mangue associada ao gradiente de inundação no litoral norte do Espírito Santo, Brasil

O manguezal é um ecossistema de grande complexidade que ocorre na interface entre os ambientes marinhos e terrestres, mas que apresenta baixa riqueza de espécies vegetais adaptadas às suas condições diferenciadas. Avaliar a estrutura e distribuição da vegetação no manguezal do rio Piraquê-Açu, ES, associando-as com parâmetros abióticos ao longo de um gradiente, foi o objetivo deste estudo. Em seis parcelas de 100 m² cada, foram registrados 306 indivíduos vivos e um morto, pertencentes às espécies Laguncularia racemosa, Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana, Terminalia catappa e outras quatro indeterminadas, sendo L. racemosa de maior densidade, dominância, área basal e IVI. A altura média das árvores foi de 4,2 m (DP±1,9) e a CAP, de 12,4 cm (DP±9,5), estando a maioria dos indivíduos em classes de CAP até 10 cm. O manguezal encontrava-se em estado juvenil e pouco desenvolvido estruturalmente, e houve distinção na distribuição das espécies na área, com espécies associadas ocorrendo na parcela mais elevada e menos úmida. As variáveis abióticas diferiram entre as parcelas, contudo apenas a umidade do substrato apresentou relação significativa com a abundância de indivíduos e circunferência dos troncos.

Análise dinâmica de solos submetidos à ação simultânea das três componentes da excitação na base rochosa

Durante a análise sísmica de estruturas complexas, o modelo matemático empregado deveria incluir não só as distribuicões irregulares de massas e de rigidezes senão também à natureza tridimensional da ecitação sísmica. Na prática, o elevado número de graus de liberdade involucrado limita este tipo de análise à disponibilidade de grandes computadoras. Este trabalho apresenta um procedimento simplificado, para avaliar a amplificação do movimento sísmico em camadas de solos. Sua aplicação permitiria estabelecer critérios a partir dos quais avalia-se a necessidade de utilizar modelos de interação solo-estrutura mais complexos que os utilizados habitualmente. O procedimento proposto possui as seguientes características : A- Movimento rígido da rocha definido em termos de três componentes ortagonais. Direção de propagação vertical. B- A ecuação constitutiva do solo inclui as características de não linearidade, plasticidade, dependência da história da carga, dissipação de energia e variação de volume. C- O perfil de solos é dicretizado mediante um sistema de massas concentradas. Utiliza-se uma formulação incremental das equações de movimento com integração directa no domínio do tempo. As propriedades pseudo-elásticas do solo são avaliadas em cada intervalo de integração, em função do estado de tensões resultante da acção simultânea das três componentes da excitação. O correcto funcionamento do procedimento proposto é verificado mediante análises unidimensionais (excitação horizontal) incluindo estudos comparativos com as soluções apresentadas por diversos autores. Similarmente apresentam-se análises tridimensionais (acção simultânea das três componentes da excitação considerando registros sísmicos reais. Analisa-se a influência que possui a dimensão da análise (uma análise tridimensional frente a três análises unidimensionais) na resposta de camadas de solos submetidos a diferentes níveis de exçitação; isto é, a limitação do Princípio de Superposisão de Efeitos.