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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Faiçal Massad
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1978
Orientador
Banca examinadora
Vargas, Milton (Presidente)
Lima, Victor Manoel de Souza
Qualifik, Paul
Título em português
Efeito da temperatura nos empuxos de terra sobre escoramentos de valas.
Palavras-chave em português
Engenharia de estruturas e fundações
Escoramentos estruturais
Resumo em português
As observações experimentais em trechos ao longo de Linha Norte-Sul do Metrô de São Paulo revelaram a importância de temperatura nos empuxos sobre escoramentos de valas. A influência é tal que chega a duplicar a resultante das cargas provenientes da pressão de terra e do encunhamento. A preocupação com o efeito da temperatura é bastante recente, remontando a cerca de 15 anos, e introduz uma nova contingência no dimensionamento de escoramentos. Trata-se da variação dos incrementos de temperatura nas diversas estroncas, em profundidade, que depende do ângulo de incidência dos raios solares, da presença de anteparos ou edificações nas proximidades da vala, das condições de ventilação, entre outros fatores. Evidências empíricas quanto à linearidade da resposta carga-temperatura levaram à construção de um modelo matemático, que faz recorrência ao Método dos Elementos Finitos, e permitiu não só identificar os fatores condicionantes dos gradientes de carga-temperatura, como também superar a dificuldade colocada pela contingência supra-citada, inerente ao fenômeno em questão. A fixação dos módulos de deformabilidade foi feita através de retroanálise do comportamento de valas instrumentadas, pois os resultados de ensaios de laboratório conduziram apenas a tendência de variações com a profundidade. O aspecto contingente do problema foi superado com a introdução do conceito de envoltória dos gradientes máximos, computados dentro de uma faixa experimental de variação dos incrementos relativos de temperatura nas estroncas dos diversos níveis. Embasadas nesta teoria foram estabelecidas fórmulas práticas para o cálculo dos gradientes máximos, aferidos empiricamente, tanto para escoramentos com paredes flexíveis quanto rígidas. Mostra-se como estas fórmulas possibilitama inclusão do efeito da temperatura no dimensionamento de escoramentos de valas. Ressalta-se que a obtenção experimental dos diagramas de pressões aparentes precisa ser purificada das parcelas representadas pelo encunhamento e dilatação térmica das estroncas. Esta depuração foi parcialmente levada a cabo na interpretação das medições em valas da Linha Norte-Sul, tendo-se concluído que, após separação do efeito da temperatura, os diagramas de pressões aparentes para as Argilas Vermelhas e os Solos Varlegados da Cidade de São Paulo possuem uma envoltória de forma trapezoidal, com pressão máxima da ordem de 0,1 YH a partir do primeiro nível de estroncas. Este resultado é coerente com os máximos deslocamentos laterais medidos, da ordem de 0,1 %H. São também tecidas considerações quanto ao alívio das cargas de encunhamento ou de pré-compressão, mostrando-se a sua interação com o efeito da dilatação térmica das estroncas, principalmente para paredes rígidas, onde existe, ademais, o problema da incorporação efetiva das cargas nominais.
Título em inglês
Sem título em inglês
Palavras-chave em inglês
Sem palavras chaves em inglês
Resumo em inglês
The measurements in full-sized outs accomplished in the first line of the Subway in São Paulo have shown that, besides the accidental factors such as the local variations in the soil, the constructive details and the extent and uniformity of prestressing, the temperature affects the loads carried by the individual struts. As a matter of fact, these loads were up to or more than times greater than those originated from the earth pressure and preloading. The first published work of the temperature effect on strut load seems to have been written fifteen years ago, but is was soon recognized that its contribution was difficult to evaluate. The contingent aspect of the problem was brought about in this study and is related with sun rays incidence angle, the presence and/or absence of barriers like buildings close to the excavations, the ventilation conditions inside the cuts, and so on. They were responsible for the accidental temperature increment distribution on the strut levels. A linear response between load and temperature in the braces was found out. This led to the construction of a mathematical model, to simulate the field conditions formulated by means of the Finite Element Method. It allowed the identification of the most relevant parameters that affect the ratio of the increment of load to that of temperature (load-temperature ratio). The difficulties placed by the contingencies mentioned above were overcome by the introduction of the concept of the maximum load-temperature ratio, and their envelope, set up by applying the mathematical model to the instrumented cute and by letting the temperature increments assume values in ranges effectively observed in thefiled. Practical formulas were developed to figure up the maximum load-temperature ratio that seem to be well-founded to braced cuts using both flexible walls (piles, lagging and wales) or rigid walls (cast-in-place concrete). The analysis also showed how to make use of these findings to include the temperature effect in the design of braced cuts. Another achievement of this study refers to the fact that apparent earth pressure diagrams will have to be drawn by correcting the measured loads of the temperature effects. A procedure is proposed to carry out the separation of loads in individual struts in their components, caused by the earth pressure, the preloading or wedging and the temperature effects. This separation was partly done in the sites investigated in the Subway in São Paulo and induced to a trapezoidal envelope for the apparent earth pressure distribution. The maximum earth pressure value, starting at the first strut level, was figured on 0.1YH, which was in agreement with the measured lateral displacements (smaller than 0.1% H). Some considerations were also made in relation to the wedging or the preloading influence on the loads in other brace levels and their interaction with the temperature effect. Warning measures have to be taken in order to achieve the designed preload in the braces whenever cast-in-place concrete walls are built.
 
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FaicalMassad_T.pdf (14.79 Mbytes)
Data de Publicação
2019-05-14
 
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