A Study on the liquefaction risk in seismic design of foundations

A fully coupled non-linear effective stress response finite difference (FD) model is built to survey the counter-intuitive recent findings on the reliance of pore water pressure ratio on foundation contact pressure. Two alternative design scenarios for a benchmark problem are explored and contrasted in the light of construction emission rates using the EFFC-DFI methodology. A strain-hardening effective stress plasticity model is adopted to simulate the dynamic loading. A combination of input motions, contact pressure, initial vertical total pressure and distance to foundation centreline are employed, as model variables, to further investigate the control of permanent and variable actions on the residual pore pressure ratio. The model is verified against the Ghosh and Madabhushi high acceleration field test database. The outputs of this work is aimed to improve the current computer-aided seismic foundation design that relies on ground’s packing state and consistency. The results confirm that on seismic excitation of shallow foundations, the likelihood of effective stress loss is greater in deeper depths and across free field. For the benchmark problem, adopting a shallow foundation system instead of piled foundation benefitted in a 75% less emission rate, a marked proportion of which is owed to reduced materials and haulage carbon cost.

Análise numérica e experimental do comportamento de fundações superficiais assentes em solo melhorado

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas.

Estudo do comportamento de um solo mole tratado com cal, visando seu uso em fundações superficiais

Neste trabalho foi analisada a melhoria nas características de um solo mole quando tratado com cal, bem como a viabilidade técnica de se utilizar este novo material como uma camada suporte de fundações superficiais. O solo estudado classifica-se pedologicamente como Gley Húmico e a jazida localiza-se no município de Canoas/RS, às margens da BR 386. O trabalho teve as seguintes finalidades: realizar um estudo da influência dos diferentes teores de cal sobre as características tensão x deformação do solo tratado; verificar o ganho de resistência com o tempo de cura; modelar o comportamerito tensão x deformação do material tratado; realizar simulações numéricas, através do Método dos Elementos Finitos, do comportamento carga x recalque de fundações continuas flexíveis assentes sobre o novo material. Adotou-se o teor ótimo de cal (obtido pelo método de Eades & Grim, 1966) de 9% e dois valores inferiores de 7% e 5%. Realizaram-se os seguintes ensaios sobre o solo natural e as misturas de solo-cal: limites de Atterberg, compactação, granulometria, difratograma de raio X, permeabilidade (triaxial) e ensaios triaxiais adensados não drenados(CIU). Todos os ensaios foram realizados para três tempos de cura (7, 28 e 90 dias) e os corpos de prova foram curados em câmara úmida. Para modelar o comportamento tensão x deformação do solo melhorado, adotou-se o Modelo Hiperbólico e para o solo natural o Modelo Cam-Clay Modificado. O Modelo Hiperbólico foi implementado no software CRISPSO, desenvolvido na Universidade de Cambridge, Inglaterra. O software foi utilizado em um estudo paramétrico para determinar a influência do processo de estabilização no comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Dos resultados obtidos, concluiu-se: que o método de Eades & Grim (1966) não mostrou-se adequado para determinação do teor ótimo de cal; houve, de maneira geral, melhora nas características físicas com o tratamento com cal; não houve ganho de resistência com o tempo de cura; o modelo hiperbólico representou bem o comportamento das misturas de solo cal e a colocação de uma camada de solo tratado apresenta melhoras no comportamento carga x recalque de fundações superficiais contínuas flexíveis.

Fundações superficiais para linhas de transmissão em argilas moles saturadas

As fundações empregadas para linhas de transmissão de alta tensão em depósitos de argilas moles saturadas são geralmente estacas. No Rio Grande do Sul, projetos alternativos com fundações superficiais foram empregados em forma experimental para torres de suspensão, as quais apresentaram bom desempenho com menor custo. Esta pesquisa visa apontar critérios racionais da mecânica dos solos que permitam projetar, a partir do conhecimento do perfil de resistência não drenada, fundações superficiais em depósitos de argilas moles saturadas com maior confiabilidade. Para a determinaçao do perfil de resistência não drenada foi desenvolvido um cone manual com leituras elétricas, o qual foi testado apresentando bons resultados. A vantagem do uso deste equipamento reside no fato de que pode ser transportado manualmente a locais de difícil acesso, onde são implantadas as torres de alta tensão. Os demais parâmetros de solos do local de estudo, situado no município de Canoas no Rio Grande do Sul, foram obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial do tipo adensado isotropicamente não drenado (CIU) com medida de poro pressão e de ensaios de adensamento. Foram analisadas as fundações superficiais das torres de suspensão projetadas, empregando teorias analíticas convencionais, baseadas no conhecimento da resistência não drenada, e o método de elementos finitos. A partir deste estudo, é sugerida uma metodologia para projetos de fundações superficiais de torres de suspensão em argilas moles saturadas.

Estudo do comportamento de fundações superficiais assentes em solos tratados

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa.

Comportamento de fundações superficiais apoiadas em aterros estabilizados com resíduos industriais

Neste trabalho foi estudado o comportamento de fundações superficiais apoiadas em sistema de dupla camada, quando a superior é cimentada. O estudo consistiu-se de três etapas, chamadas de Etapa de Laboratório, Etapa Numérica e Etapa de Campo. Na Etapa de Laboratório foi verificada a viabilidade técnica de utilizar os resíduos industriais cinza pesada e cal de carbureto na estabilização de um solo residual de arenito botucatu. Estudou-se a reatividade da cinza pesada com a cal de carbureto, a influência da temperatura e do tempo de cura no desenvolvimento das reações pozolânicas, a influência de diferentes teores de resíduos na resistência à compressão simples, compressão diametral e durabilidade, objetivando definir uma mistura ótima e, ainda, o impacto ambiental da utilização da mistura ótima, através de ensaios de lixiviação e solubilização. Na Etapa Numérica foi estudado, através do Método dos Elementos Finitos, o comportamento de fundações superficiais apoiadas em dupla camada. O modelo utilizado para representar o comportamento do material cimentado e não-cimentado foi o elástico-plástico com critério de ruptura de Drucker-Prager e fluxo não-associado. Verificou-se, através de análise paramétrica, a influência da espessura da camada cimentada e do diâmetro da fundação, bem como a influência dos parâmetros dos materiais cimentado e não-cimentado na resposta carga x recalque de fundações superficiais. Na Etapa de Campo foram construídos aterros experimentais utilizando a mistura ótima determinada na Etapa de Laboratório e, sobre estes aterros, foram executados provas de carga de placas. A análise dos resultados obtidos nas três etapas levou às seguintes conclusões: é possível utilizar cinza pesada e cal de carbureto para estabilizar o solo residual de botucatu; o comportamento de fundações superficiais sobre solos cimentados é controlado pela relação espessura da camada cimentada diâmetro da fundação; os parâmetros ângulo de atrito e módulo de elasticidade da camada cimentada não influenciam os resultados de prova de carga; a ruptura da fundação é função de dois mecanismos progressivos, os quais são função das tensões de tração geradas na parte inferior da camada cimentada e das tensões cisalhantes existentes logo abaixo das bordas da fundação.

Avaliação do uso do DCP em areias para controle da capacidade de carga em fundações diretas e controle de compactação de aterros

This work presents results of field and laboratory tests using a Dynamic Cone Penetrometer, DCP. The tests were performed in order to evaluate the use of the equipment in sand for the control of bearing capacity of shallow foundations and fill compaction. For shallow foundations, the laboratory tests were conducted on sand placed in a metallic mould by the method of sand pluviation. Although the results show the inability to reproduce field conditions in the laboratory it was possible to verify the ability of the DCP to identify less resistant soil layers. The DCP tests for the analysis of compaction control were performed in a strong box with inside dimensions of 1,40 m x 1,40 m and 0,70 m in height. The soil layers were compacted with different densities though the use of a vibrating plate in order to obtain correlations between penetration index, DPI, and soil relative density. Other tests were also conducted to assess the influence of soil moisture on tests results. Among other findings, the results showed the great potential for the use of DCP to control the compaction of sand fills

Estudio comparativo en el dimensionamiento de cimentaciones

El presente documento es el resultado de la participación de forma activa del autor en el equipo de la oficina de proyectos IDEAM S.A. encargada de realizar en U.T.E. con F.H.E.C.O.R. un manual de aplicación del Eurocódigo 7 a petición de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. El trabajo se ha centrado en la comparación entre las diversas formulaciones existentes para obtener la carga de hundimiento en cimentaciones superficiales, comparando los resultados de los distintos factores que participan en la formulación de los diferentes autores. De este modo el estudio ha servido para detectar algunas incongruencias entre las formulaciones clásicas de Brinch-Hansen y la formulación propuesta en el anexo D del Eurocódigo 7 (UNE-EN 1997-1) A sí mismo la investigación también se centra en las implicaciones que supone realizar el diseño de las cimentaciones superficiales utilizando para ello el método de los coeficientes parciales de seguridad y combinaciones de acciones mayoradas tal y como plantea el Eurocódigo 7 en lugar de realizar dicho diseño mediante el método de los coeficientes globales de seguridad y combinaciones características de acciones en la forma en que la tradición geotécnica española ha venido haciendo hasta la fecha. This document is the result of the active participation of the author in IDEAM SA, responsible for compiling a guide for the Eurocode 7 as a request by General Director of Hihways of the Fomento Ministry The work primarily focuses on the comparison between the different theories used to obtain the bearing capacity of shallow foundations and comparing the results of the multpile factors involved in the formulas designed by different authors Thereby, the present study has helped identify inconsistencies between the classical formulations of Brinch-Hansen and the proposed formulation in the Annex D of the Eurocode 7 (UNE- EN 1997-1) The investigation additionally focuses on the implications of shallow foundations desing by using the method of partial safety factors and the ULS combinations of actions instead of employing the design by the global safety factor method and SLS combinations of the actions.

Dimensionamento de um pavilhão metálico para armazenamento de paletes de madeira

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

From Offshore to Onshore: Multiple Origins of Shallow-Water Corals from Deep-Sea Ancestors

Shallow-water tropical reefs and the deep sea represent the two most diverse marine environments. Understanding the origin and diversification of this biodiversity is a major quest in ecology and evolution. The most prominent and well-supported explanation, articulated since the first explorations of the deep sea, holds that benthic marine fauna originated in shallow, onshore environments, and diversified into deeper waters. In contrast, evidence that groups of marine organisms originated in the deep sea is limited, and the possibility that deep-water taxa have contributed to the formation of shallow-water communities remains untested with phylogenetic methods. Here we show that stylasterid corals (Cnidaria: Hydrozoa: Stylasteridae)-the second most diverse group of hard corals-originated and diversified extensively in the deep sea, and subsequently invaded shallow waters. Our phylogenetic results show that deep-water stylasterid corals have invaded the shallow-water tropics three times, with one additional invasion of the shallow-water temperate zone. Our results also show that anti-predatory innovations arose in the deep sea, but were not involved in the shallow-water invasions. These findings are the first robust evidence that an important group of tropical shallow-water marine animals evolved from deep-water ancestors.

Shallow landslide prediction in the Serra do Mar, Sao Paulo, Brazil

Various methods are currently used in order to predict shallow landslides within the catchment scale. Among them, physically based models present advantages associated with the physical description of processes by means of mathematical equations. The main objective of this research is the prediction of shallow landslides using TRIGRS model, in a pilot catchment located at Serra do Mar mountain range, Sao Paulo State, southeastern Brazil. Susceptibility scenarios have been simulated taking into account different mechanical and hydrological values. These scenarios were analysed based on a landslide scars map from the January 1985 event, upon which two indexes were applied: Scars Concentration (SC - ratio between the number of cells with scars, in each class, and the total number of cells with scars within the catchment) and Landslide Potential (LP - ratio between the number of cells with scars, in each class, and the total number of cells in that same class). The results showed a significant agreement between the simulated scenarios and the scar's map. In unstable areas (SF <= 1), the SC values exceeded 50% in all scenarios. Based on the results, the use of this model should be considered an important tool for shallow landslide prediction, especially in areas where mechanical and hydrological properties of the materials are not well known.

Gold-implanted shallow conducting layers in polymethylmethacrylate

PMMA (polymethylmethacrylate) was ion implanted with gold at very low energy and over a range of different doses using a filtered cathodic arc metal plasma system. A nanometer scale conducting layer was formed, fully buried below the polymer surface at low implantation dose, and evolving to include a gold surface layer as the dose was increased. Depth profiles of the implanted material were calculated using the Dynamic TRIM computer simulation program. The electrical conductivity of the gold-implanted PMMA was measured in situ as a function of dose. Samples formed at a number of different doses were subsequently characterized by Rutherford backscattering spectrometry, and test patterns were formed on the polymer by electron beam lithography. Lithographic patterns were imaged by atomic force microscopy and demonstrated that the contrast properties of the lithography were well maintained in the surface-modified PMMA.

Shallow-water species of Beania Johnston, 1840 (Bryozoa, Cheilostomata) from the tropical and subtropical Western Atlantic

This paper describes four new species of the bryozoan genus Beania from the Brazilian coast. Two of them have been previously recorded in the western Atlantic as Beania hirtissima (Heller, 1867) and Beania mirabilis Johnston, 1840, respectively; they are redescribed here as Beania americana n. sp. and Beania mirabilissima n. sp. Two reticulate species, Beania correiae n. sp. and Beania metrii n. sp., are newly described. Descriptions of four other species of Beania from the region are also included: Beania australis Busk, 1852, Beania cupulariensis Osburn, 1914, Beania klugei Cook, 1968 and Beania maxilladentata Ramalho, Muricy & Taylor, 2010.

Joint forces and torques when walking in shallow water

This study reports for the first time an estimation of the internal net joint forces and torques on adults` lower limbs and pelvis when walking in shallow water, taking into account the drag forces generated by the movement of their bodies in the water and the equivalent data when they walk on land. A force plate and a video camera were used to perform a two-dimensional gait analysis at the sagittal plane of 10 healthy young adults walking at comfortable speeds on land and in water at a chest-high level. We estimated the drag force on each body segment and the joint forces and torques at the ankle, knee, and hip of the right side of their bodies using inverse dynamics. The observed subjects` apparent weight in water was about 35% of their weight on land and they were about 2.7 times slower when walking in water. When the subjects walked in water compared with walking on land, there were no differences in the angular displacements but there was a significant reduction in the joint torques which was related to the water`s depth. The greatest reduction was observed for the ankle and then the knee and no reduction was observed for the hip. All joint powers were significantly reduced in water. The compressive and shear joint forces were on average about three times lower during walking in water than on land. These quantitative results substantiate the use of water as a safe environment for practicing low-impact exercises, particularly walking. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.