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Tipo: Tese
Título: ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO DO EFEITO DA COMPENSAÇÃO NO COMPORTAMENTO DE UMA FUNDAÇÃO DE UM EDIFÍCIO ALTO
Autor(es): Cruz Junior, Aleones José da
Primeiro Orientador: Rebolledo, Juan Felix Rodriguez
Segundo Orientador: Sales, Maurício Martines
Resumo: Tese defendinda na UnB (Universidade de Brasilia) para o Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Esta tese investiga o efeito da compensação no comportamento de fundações em radier estaqueado em solos residuais do Centro-Oeste brasileiro, a partir do estudo de caso de um edifício de 55 pavimentos e 172,4 m de altura. Compensação refere-se ao equilíbrio entre o alívio de tensões causado pela escavação e o acréscimo de tensões induzido pela construção. A pesquisa combina caracterização geotécnica, monitoramento por instrumentação e modelagem numérica 2D e 3D para compreender as alterações no comportamento carga-recalque decorrentes dessas variações de tensões no solo provocadas pela escavação dos subsolos e pela execução do radier. O programa experimental incluiu ensaios de laboratório para caracterização física e mecânica em amostras de diferentes profundidades, além de ensaios de campo que evidenciaram a heterogeneidade do maciço. Foram identificados perfis distintos de solo sob o radier, variando de silte de alta plasticidade a areia siltosa, o que influenciou diretamente os parâmetros geotécnicos adotados nos modelos. A instrumentação envolveu a fabricação, calibração e instalação de 120 sensores para monitorar cargas nos pilares, tensões no radier e cargas nas estacas, permitindo o acompanhamento durante toda a construção do edifício. A análise dos dados confirmou o fenômeno de compensação, com identificação do ponto de equilíbrio aos 677 dias após o início da construção, quando a carga aplicada atingiu 219,6 MN, cerca de 68% da carga total ao final do monitoramento. Esse ponto marcou a transição do comportamento de recompressão para compressão, com redução de rigidez do sistema em aproximadamente 20 vezes. A instrumentação também revelou tensões elevadas no contato radier-solo e cargas de tração no topo das estacas no início do monitoramento, evidenciando a expansão do solo pela descompressão causada pela escavação. O modelo 2D definiu um ajuste com redução progressiva dos parâmetros de deformabilidade, apresentando boa convergência com os recalques medidos. O modelo 3D capturou as interações tridimensionais entre o radier, as estacas e o solo, permitindo analisar a evolução dos volumes e da forma da bacia de recalques ao longo das etapas. A abordagem combinada revelou-se eficaz para compreender o fenômeno de compensação em fundações profundas, desde que considerado o histórico de tensões e um modelo constitutivo capaz de representar as mudanças de rigidez. As conclusões reforçam a importância da integração entre estudos experimentais, modelagens numéricas e definição do modelo geotécnico para aprimorar o projeto e a previsão de desempenho de fundações em solos residuais.
Abstract: This thesis investigates the effect of compensation on the behavior of piled raft foundations in residual soils of the Central-West region of Brazil, based on a case study of a 55-story building, 172.4 m high. Compensation refers to the balance between stress relief caused by excavation and stress increase induced by construction. The study combines geotechnical characterization, full-scale field instrumentation, and 2D and 3D numerical modeling to understand variations in the load–settlement behavior resulting from changes in soil stress conditions produced by basement excavation and raft construction. The experimental program included laboratory tests for physical and mechanical characterization of samples from different depths, as well as in-situ tests that highlighted the heterogeneity of the soil mass. Distinct subsoil profiles were identified beneath the raft, ranging from high-plasticity silt to silty sand, which directly influenced the geotechnical parameters adopted in the numerical models. The instrumentation program involved the design, calibration, and installation of 120 sensors to monitor column loads, raft contact stresses, and pile loads, allowing continuous monitoring throughout the construction stages. Analysis of the experimental data confirmed the compensation phenomenon, identifying the equilibrium point 677 days after the start of construction, when the applied load reached 219.6 MN, approximately 68 % of the total load at the end of monitoring. This point marked the transition from recompression to compression behavior, with a reduction in system stiffness by about 20 times. The instrumentation also revealed high contact stresses at the raft–soil interface and tensile loads at the pile heads during the early monitoring stages, indicating soil expansion due to stress relief caused by excavation. The 2D model established a progressive reduction in stiffness parameters and showed good agreement with the measured settlements. The 3D model captured the tridimensional interactions among the raft, piles, and surrounding soil, enabling analysis of settlement volumes and the evolution of the asymmetrical settlement basin throughout the construction stages. The combined 2D–3D modeling approach proved effective in representing the compensation phenomenon in deep foundations, provided that the stress history is properly considered and the constitutive model accounts for stiffness degradation. The results highlight the importance of integrating experimental observations, numerical modeling, and geotechnical characterization to improve design reliability and long-term performance assessment of piled raft foundations in tropical residual soils.
Palavras-chave: Radier estaqueado
Instrumentação geotécnica
Efeitos da escavação
Modelagem numérica
Área do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
Pais: Brasil
Editor: Instituição extra IF Goiano
Sigla da Instituição: Instituição extra IF Goiano
Campus: Instituição externa ao IF Goiano (especificar no Resumo/abstract)
Programa/Curso: Instituição externa (descrever o nome da instituição no resumo/abstract)
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/5872
Data do documento: 28-Out-2025
Aparece nas coleções:Teses e dissertações defendidas em outras Instituições

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