Estudo do comportamento de monoestacas executadas em areia submetidas a carregamento transversal : campo experimental de Araquari

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Spricigo, Bruna
• Orientador(a): Schnaid, Fernando
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Solo arenoso; Estacas (Engenharia); Interação solo-estrutura; Estruturas offshore; Engenharia civil
• Palavras-chave em Inglês: Lateral loading; Monopiles; Soil-structure interaction; Instrumented field tests; Sandy soil; Prediction methodologies; Offshore industry
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/283550

A otimização de estacas capazes de suportar e distribuir adequadamente esforços horizontais e momentos fletores de elevada magnitude tem se mostrado cada vez mais necessária frente aos avanços do setor eólico offshore, o qual apresenta condições distintas à prática geotécnica usual, com maiores geometrias e comportamentos significativamente mais rígidos. Apesar da sua ampla aplicação, observa-se uma lacuna entre as condições de monoestacas de grande diâmetro e os métodos de dimensionamento atualmente adotados, desenvolvidos com base em estacas flexíveis aplicadas ao mercado de petróleo e gás. Esta pesquisa teve como objetivo investigar o desempenho e os mecanismos de interação de conjuntos solo-estaca submetidos a esforços transversais a partir de provas de carga monotônicas realizadas em pares de diferentes comportamentos estruturais. Dez monoestacas instrumentadas foram instaladas no solo arenoso do Campo Experimental de Araquari, contemplando distintos diâmetros (139.7mm, 273mm e 508mm) e razões de esbeltez (L/D= 14.3, 7.3 e 3.9). Buscando uma condição de ruptura em termos de deslocamentos em superfície (vsup) equivalentes à 10% do diâmetro D das estacas, os esforços máximos aplicados variaram de 10 kN a 50 kN, resultando em deslocamentos horizontais máximos de superfície de 8 a 55 mm e rotações de topo entre 0.6 e 2.6° (condição ELU). A instrumentação composta por extensômetros, inclinômetros, relógios comparadores, acelerômetros e transdutores lineares de posição, permitiu avaliar de forma robusta o comportamento desses conjuntos, evidenciando a complexidade da interação solo-estrutura e a influência de fatores como rigidez relativa, geometria, condições de instalação e procedimento e nível de carregamento. A calibração dos parâmetros representativos do conjunto foi obtida a partir da retroanálise das medições de campo por modelagem numérica, destacando a regência do módulo de deformabilidade operacional do solo e o uso da extensometria e inclinometria de forma complementar na avaliação dos esforços em profundidade. Definidas as propriedades do solo e estaca, as previsões e medições de campo foram comparadas a metodologias de previsão de desempenho desenvolvidas especificamente para monoestacas de aerogeradores offshore (Método PISA/GDSM) e àquelas recomendadas a partir de resultados de estacas flexíveis (API). Embora as estacas de maior rigidez tenham seu comportamento reproduzido de forma coerente por todos os métodos, observa-se uma maior complexidade de aplicação da metodologia PISA, com forte influência dos parâmetros de entrada e do processo de ajuste das curvas p-v. As estacas de rigidez flexível e intermediária foram mais bem representadas pelas modelagens numérica e API, relacionadas aos estados de serviço e último, respectivamente. Outras discussões referentes aos modelos de previsão, ao processo de derivação dos esforços e da interação solo-estrutura também foram apresentadas.