Análise experimental do comportamento de sistemas radier estaqueado em solos moles em processos de adensamento

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, 2016. Os sistemas de fundação denominados radier estaqueado (RE), estão sendo cada dia mais utilizados para edificações de altura média (até sete níveis), construídos em solos moles submetidos a processos de subsidência pela mudança nas condições internas de tensões. Estas mudanças acontecem especialmente pela variação da poropressão como consequência da extração de água e da perda da recarga dos aquíferos. A pesquisa apresentada tem por objetivo avaliar o comportamento destes sistemas RE, quando assentes em argilas moles, em processo de adensamento devido ao peso da estrutura e ao abatimento da poropressão gerado pelo bombeamento de água das camadas permeáveis profundas. Pretende-se que a pesquisa seja o ponto de partida para um melhor entendimento do comportamento, e que no futuro permita a proposição de uma metodologia simplificada de análise, que leve em conta os fenômenos de atrito negativo. O trabalho experimental foi realizado com o uso de modelos em escala reduzida na centrifuga geotécnica. Foram utilizados dois equipamentos que permitiram trabalhar em diferentes escalas para obter as respostas de recalques, poropressão ao interior do solo, e distribuição da carga no sistema, em condições controladas de presença de água. Como resultado da pesquisa foi determinada a influência do número e espaçamento das estacas na resposta do radier, demonstrando-se que, normalmente, grupos de estacas com maior espaçamento controlam melhor os recalques. No entanto, os recalques são maiores quando o solo é submetido a um processo de abatimento das poropressões, se comparado com recalques medidos em condições de poropressão constante (ou somente afetados pelo carregamento). Observou-se que existe um número de estacas além do qual os controles no recalque se apresentam insignificantes. Foi possível observar também, que pelo processo de abatimento das poropressões, o radier perde parcialmente o contato com o solo e transmite uma carga maior às estacas que formam parte do sistema RE. Assim, se as estacas foram projetadas para trabalhar muito próximas da carga ultima, estas poderiam atingir a carga de ruptura e acontecer a falha geral do sistema. The Piled Raft Foundations systems (PRF), are commonly used for medium height buildings (up to seven levels), built on soft soils subjected to subsidence processes by changing the internal conditions of stress. These variations are especially related to the change in pore water pressure as a result of water extraction and loss of groundwater recharge. This research aims to evaluate the behavior of PRF systems, built on soft clay in consolidation process due to the structural loads and the reduction of the pore water pressure generated by pumping water from deep permeable layers. It is intended that the research is the starting point for a better understanding of the system PRF behavior and that in the future, allow the proposal of a simplified method of analysis that takes into account the negative friction phenomena. The experimental work was performed using reduced scale models in geotechnical centrifuge. Two devices operating at different scales for the evaluation of settlement, pore water pressure within the soil and the load distribution in the system, under water controlled conditions. As a result of this research, was determined the influence of the number and spacing of the piles in PRF response, demonstrating that typically, piles groups with greater spacing have a more effective settlement control. Moreover, settlements are larger when the soil is exposed to a reduction process of pore water pressure, if compared with settlement measured under conditions of constant pore water pressure (or only affected by the load). It was observed that there are a number of piles beyond which settlement controls are negligible. Further, due to the reduction process of pore water pressure, the raft partially loses contact with the soil and therefore transfers a higher load to the piles into the PRF system. Thus, if the piles are designed to work very close to the ultimate load, the risk of a total system failure is greater.