Estudo numérico do comportamento à tração de fundações por estacas helicoidais isoladas e em grupo em areia medianamente compacta

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lopez, Oskar Leonardo Laurani
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: areia; capacidade de carga à tração; cement injection; efeito de grupo; estaca isolada; estacas helicoidais; foundation; fundações; group effect; helical pile; injeção de calda de cimento; modelagem numérica; numerical modelling; sand; single pile; tensile capacity
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-09052025-075248/

As fundações por estacas helicoidais são amplamente utilizadas no Brasil para resistir cargas de tração de torres autoportantes e estaiadas de linhas de transmissão de energia. Durante a instalação da estaca, a estrutura do solo atravessado e o campo de tensões em seu entorno são alterados, e essa alteração causada pela penetração das hélices prejudica o comportamento à tração da fundação. O uso de injeção de cimento na zona das hélices da estaca está sendo investigado e utilizado no Brasil para reparar a perturbação do solo devido a instalação da estaca, e melhorar o comportamento em serviço e a capacidade de carga à tração da fundação. No entanto, a previsão do desempenho fundações helicoidais convencionais e injetadas em areia ainda é um desafio para pesquisadores e projetistas. Este trabalho apresenta um extenso estudo numérico que considera a alteração no solo causada pela instalação da estaca e o efeito reparador da injeção de cimento na resposta a tração da deste tipo de fundação em areia mediamente compacta. Os modelos numéricos foram validados e calibrados com dados experimentais usando o software ABAQUS. Além disso, os modelos desenvolvidos foram usados para avaliar a influência do espaçamento entre estacas helicoidais, com e sem injeção, no comportamento de grupo de quatro estacas. Os resultados das simulações mostraram que a introdução de zonas com solos alterados no modelo numérico para simular a região perturbada durante a instalação da estaca captura melhor o seu comportamento à tração. Da mesma forma, a adoção de uma zona reforçada acima das hélices para reproduzir numericamente o efeito benéfico causado pela injeção de cimento mostrou concordância satisfatória com os resultados das provas de carga na estaca com injeção. No mais, os modelos numéricos mostram que o desempenho dos grupos de estacas helicoidais melhora com o aumento do espaçamento entre elas, tanto para estacas helicoidais convencionais quanto para estacas injetadas.