Análise numérica de ensaios a 1G em modelos reduzidos de fundações diretas

Abstract

As fundações superficiais distribuem cargas estruturais sobre grandes áreas de solo ou rocha perto da superfície, diminuindo a intensidade das cargas aplicadas para níveis admissíveis para solos de fundação. O projeto de uma fundação superficial deve compreender normas básicas de segurança e utilidade funcional. No que diz respeito ao seu dimensionamento, as tensões de contacto não devem exceder a capacidade de carga do solo e é essencial manter o controlo sobre os assentamentos. Para simular o comportamento de uma fundação superficial pode recorrer-se ao ensaio de carga em placa, que tem como objetivo submeter o terreno a solicitações da mesma natureza como forma de previsão. A presente dissertação consiste na análise numérica de ensaios de carga em placa realizados no Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC recorrendo ao programa de elementos finitos Plaxis. Os modelos numéricos foram concebidos para representar um tanque de altura de 1,5m e área da base de 1,0x1,5m, preenchido com solo arenoso submetido a um carregamento de uma placa circular com 300mm de diâmetro. Com vista a melhorar o comportamento da fundação superficial, estes modelos físicos têm a particularidade de terem sido reforçados através de uma saia estrutural fixada nos bordos da placa. Estudos indicam que, incorporando este novo tipo de reforço na fundação, há redução de assentamentos no solo e aumento da capacidade de carga da mesma. Realizou-se uma análise paramétrica de modo a avaliar a influência do comprimento da saia e da compacidade da areia no comportamento da fundação. Foi também estudada a influência do modelo elástico perfeitamente plástico, Mohr-Coulomb, de um modelo mais complexo nomeadamente o Hardening Soil. e da interface solo/fundação na relação carga/assentamento deste tipo de fundações.

Shallow foundations distribute structural load over large areas of near-surface soil or rock, decreasing the intensity of the applied loads to permissible levels for the foundation soils. The project of a shallow foundation must comprise basic safety functional utility standards. Regarding their design, the stresses can’t exceed the bearing capacity of the soil and, which is essential settlement control. To simulate the behavior of a shallow foundation a plate load test can be used, which has the goal of submitting the terrain to solicitations of the same nature as forecasting measure. The present thesis consists on the numerical modeling of experimental plate load test performed in the Geotechnical Laboratory of DEC-FCTUC, using the finite element program Plaxis. The numerical models were designed to simulate a tank with 1,5 m of height and a floor area of a 1,0x1,5m, filled with sand and submitted to a load of a circular plate with 300mm of diameter. To improve the behavior of a shallow foundation, these models have been reinforced with a structural skirt fixed to the edges. Several studies reported that using this type of reinforcement reduces the soil settlements and increases the bearing capacity of foundation. These simulations allowed the analysis of the influence of the skirt depth and the soil relative density, as well as different soil/foundation interface strength reduction factors using the elastic perfectly plastic model, as named as Mohr-Coulomb model, and a more complex model, the Hardening Soil model.