Modelagem numérica de fundações por estacas mega em solos colapsíveis

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Dias, Fabrício Jerônimo Gonzalez
Orientador(a): Souza, Tiago de Jesus lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22778
Resumo: Mega pile foundations are widely used in underpinning works for structures affected by settlement problems. When installed in collapsible soils—whose behavior is strongly influenced by soil moisture—these piles may experience significant losses in load-bearing capacity under saturation conditions. The assessment of load capacity under different moisture states, traditionally performed through static load tests, is technically advisable but entails high costs and long timeframes, which may restrict the understanding of foundation behavior and result in either overly conservative or oversized solutions. In this context, numerical modeling emerges as a promising tool for the early prediction of Mega pile performance in collapsible soils. This study aimed to analyze the behavior of this type of foundation in collapsible soil through two-dimensional numerical modeling carried out using PLAXIS 2D. Experimental data obtained from static load tests on piles under natural moisture and flooded soil conditions were employed. Numerical simulations were conducted with two distinct constitutive models: Mohr-Coulomb and Hardening Soil. The results indicated that, for triaxial laboratory tests under saturated conditions, the Hardening Soil model achieved better convergence with the experimental results, whereas for pile load tests, the Mohr-Coulomb model showed greater agreement. As a complement to the numerical analyses, the semi-empirical methods proposed by Aoki (1989) and Randolph & Wroth (1978) were evaluated. The investigation identified matric suction as the main variable responsible for the differences in strength between natural and saturated states. The methodology adopted for predicting the performance of Mega piles in collapsible soils, although subject to certain limitations, proves to be a relevant tool for the enhancement of geotechnical design in highly complex contexts.
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When installed in collapsible soils—whose behavior is strongly influenced by soil moisture—these piles may experience significant losses in load-bearing capacity under saturation conditions. The assessment of load capacity under different moisture states, traditionally performed through static load tests, is technically advisable but entails high costs and long timeframes, which may restrict the understanding of foundation behavior and result in either overly conservative or oversized solutions. In this context, numerical modeling emerges as a promising tool for the early prediction of Mega pile performance in collapsible soils. This study aimed to analyze the behavior of this type of foundation in collapsible soil through two-dimensional numerical modeling carried out using PLAXIS 2D. Experimental data obtained from static load tests on piles under natural moisture and flooded soil conditions were employed. Numerical simulations were conducted with two distinct constitutive models: Mohr-Coulomb and Hardening Soil. The results indicated that, for triaxial laboratory tests under saturated conditions, the Hardening Soil model achieved better convergence with the experimental results, whereas for pile load tests, the Mohr-Coulomb model showed greater agreement. As a complement to the numerical analyses, the semi-empirical methods proposed by Aoki (1989) and Randolph & Wroth (1978) were evaluated. The investigation identified matric suction as the main variable responsible for the differences in strength between natural and saturated states. The methodology adopted for predicting the performance of Mega piles in collapsible soils, although subject to certain limitations, proves to be a relevant tool for the enhancement of geotechnical design in highly complex contexts.As fundações por estaca Mega são amplamente utilizadas em obras de reforço de estruturas com problemas de recalques. Quando executadas em solos colapsíveis, cujo comportamento é fortemente influenciado pela umidade do solo, essas estacas podem apresentar perdas significativas de capacidade de carga em situações de saturação. A avaliação da capacidade de carga em diferentes condições de umidade, tradicionalmente realizada por provas de carga estática, é tecnicamente recomendável, porém envolve custos elevados e prazos extensos, o que pode restringir a compreensão do comportamento das fundações e resultar em soluções pouco conservadoras ou superdimensionadas. Nesse cenário, a modelagem numérica surge como uma ferramenta promissora para a previsão antecipada do desempenho de estacas Mega em solos colapsíveis. O presente trabalho teve como objetivo analisar o comportamento desse tipo de fundação em solo colapsível por meio de modelagens numéricas bidimensionais realizadas no software PLAXIS 2D. Para isso, foram utilizados dados experimentais obtidos em provas de carga estática em estacas nas condições de solo na umidade natural e inundado. Modelos numéricos com dois modelos constitutivos distintos foram avaliados: Mohr-Coulomb e Hardening Soil. Os resultados indicaram que, para ensaios laboratoriais triaxiais na condição saturada, o modelo Hardening Soil apresentou melhor convergências com os resultados experimentais, enquanto que para as provas de carga em estacas, o modelo Mohr-Coulomb mostrou melhor concordância. Como complemento às análises numéricas, foram avaliados os métodos semiempíricos de Aoki (1989) e Randolph & Wroth (1978). A investigação permitiu identificar a sucção matricial como a principal variável responsável pelas diferenças de resistência entre os estados natural e saturado. A metodologia adotada para a previsão do desempenho de estacas Mega em solos colapsíveis, ainda que sujeita a determinadas limitações, apresenta-se como uma ferramenta relevante para o aprimoramento de projetos geotécnicos em contextos de alta complexidade.porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarhttps://ojs.revistacontribuciones.com/ojs/index.php/clcs/issue/view/54Attribution 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessReforço de fundaçõesEstacas megaModelagem numéricaElementos finitosSolo colapsívelENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICAENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA::FUNDACOES E ESCAVACOESModelagem numérica de fundações por estacas mega em solos colapsíveisNumerical modeling of foundations with mega piles in collapsible soilsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdfDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdfapplication/pdf5485128https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d04058af-6bff-4fba-990d-f2ca5943ed76/downloade0c6a2971ca784b9da201578f6f7c729MD51trueAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdf.txtDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain103426https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/844be004-39a3-4ede-aa29-17a927682e78/download2ce4324abf475d943a608415141426d7MD54falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdf.jpgDISSERTAÇÃO FABRÍCIO GONZALEZ DIAS FINAL.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4641https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/63b023d9-507a-4aa8-a8f5-3b27ed8fb256/downloadf162d6f45200f3659cae0642222817a7MD55falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81026https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/66dc8309-0bd4-4cf4-95a6-ac11bf73b059/download8b1d7be50365a944321ad7a1789f6ebfMD53falseAnonymousREAD20.500.14289/227782025-09-18T03:01:39.091319Zhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/Attribution 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22778https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-09-18T03:01:39Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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