Interação fundação-solo em ensoleiramentos sobre estacas: Métodos de análise

Abstract

As fundações são um elemento fundamental em qualquer projeto de Engenharia Civil, uma vez que garantem a estabilidade global da estrutura. Com a crescente recorrência a edifícios de grande envergadura torna-se necessário obter sistemas de fundações capazes de responder às solicitações destes com a maior eficácia possível e com, a sempre desejada, otimização a nível económico. Neste contexto surgem os sistemas CPRF (Combined Piled-Raft Foundations) estudados na presente dissertação. Esta tem como principal objetivo a modelação tridimensional, através do método de elementos finitos, destes sistemas no recente software RS3, da Rocscience. Inicialmente foi efetuada uma revisão bibliográfica com o intuito de perceber, através de estudos já realizados, o comportamento deste sistema de fundação, nomeadamente de que forma é que os seus mecanismos de interação são afetados pelas suas propriedades. Pesquisou-se também sobre os métodos de análise de sistemas CPRF e sobre a forma como são abordados os projetos destes. De seguida efetuaram-se dois testes à forma de modelar, quer as estacas quer a laje de ensoleiramento, a fim de se puder apurar qual a forma que melhor traduz o comportamento dos mesmos. Adicionalmente são realizadas diversas análises paramétricas a vários modelos CPRF (4, 5 e 9 estacas) onde são alteradas algumas das suas propriedades (espaçamento entre estacas, espessura da laje de ensoleiramento e parâmetros geotécnicos do solo) de modo a perceber como estas alterações influenciam o comportamento global destes. Conseguiu-se assim chegar a uma forma adequada de modelar um sistema CPRF no programa em causa e percebeu-se que as alterações introduzidas às suas propriedades têm diferentes impactos na resposta do sistema global.

Foundations are a key element in any Civil Engineering project to assure the global stability of the structure. Due to increase in the construction of higher buildings, it is mandatory to provide foundation systems which can efficiently support the applied loading but keeping in mind an economical optimization. The new purposed foundation system to fulfill the presented requirements are the CPRF (Combined Piled-Raft Foundations) systems studied in the present work. This study is based in a 3D finite element modelling of the CPRF system using the software RS3 from Rocscience. The first step was to prepare a valid state of-the-art of the existing work in order to properly assess and understand the behavior of the system, especially how the interaction mechanisms are affected by it properties. It was also verified the design approaches and procedures available for CPRF systems. Following, two tests were performed to assess the best modelling strategy both for the piles as for the foundation slab in order to simulate the behavior of both elements. Additionally, some parametric analyses are carried out in several CPRF models (4, 5 and 9 piles) by changing some properties (pile spacing, slab thickness and ground geotechnical parameters) in order to understand how this changes influence the global behavior of the system. Finally it was possible to achieve a proper way to model a CPRF system in the presented software and it was possible to conclude that the changes introduced in the model influence differently the behavior the system.