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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-05052023-112221
Document
Author
Full name
Malcom Barbosa Bispo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Tsuha, Cristina de Hollanda Cavalcanti (President)
Albuquerque, Paulo José Rocha de
Garcia, Jean Rodrigo
Title in Portuguese
Análise de corrosão em estacas helicoidais utilizadas em fundações de torres de linhas de transmissão de energia
Keywords in Portuguese
aço patinável
corrosão
critério de Trabanelli
estaca helicoidal
potencial de corrosão
resistividade elétrica
Abstract in Portuguese
Este trabalho se trata de um estudo detalhado sobre a corrosão ocorrida em duas estacas helicoidais após aproximadamente quatro anos de instalação no campo experimental de fundações da EESC-USP em São Carlos. Estas estacas, parcialmente instaladas em solo não saturado, foram submetidas à variação sazonal do nível do lençol freático (N.A.) ao longo de seu comprimento durante este período. Para um melhor entendimento do problema da corrosão deste tipo de estaca em solos similares ao caso estudado, esta pesquisa foi realizada com o objetivo de: (i) entender como a corrosão ocorreu ao longo da profundidade nos elementos de estudo, (ii) qual a agressividade do solo de alocação e (iii) como ocorreu a corrosão enterrada no aço patinável, normalmente utilizado nas estacas helicoidais no Brasil. A análise da corrosão nas estacas ao longo da profundidade foi feita por meio de interpretação qualitativa, usando-se imagens de microscópio óptico, e quantitativa com o auxílio do rugosímetro. Os resultados desta análise mostraram que a estaca sofreu corrosão acentuada na parte próxima à superfície do terreno, e, de forma mais intensa, entre o 7º e 8º metro de profundidade; no entanto, a parcela de estaca situada constantemente abaixo do N.A. praticamente não apresentou corrosão. Para compreender o efeito corrosivo do solo ao longo da estaca foi adotado o critério de Trabanelli, o qual proporcionou resultados concordantes com os valores de corrosão observados. Para compreender a susceptibilidade do aço patinável na corrosão da estaca, foi feito ensaio de perda de massa em campo, para amostras de aço patinável e de aço carbono, num período de 6 meses. Foi observado que as taxas de perda no aço carbono foram maiores do que no aço patinável no primeiro mês, mas, com o tempo, essa diferença foi diminuindo até se igualarem ao fim dos 6 meses. Paralelamente à essas análises, foram realizados ensaios para medição do potencial de corrosão em campo, e uma análise da influência do grau de compactação sobre a resistividade do solo, feita em laboratório. Por fim, os resultados indicam que, em condições de solo similar ao estudado, o nível de corrosão e a consequente perda de espessura do aço é variável ao longo da profundidade.
Title in English
Corrosion analysis of helical piles used as foundations of transmission line towers
Keywords in English
corrosion
corrosion potential
electrical resistivity
helical pile
Trabanelli criterion
unsaturated soils
weathering steel
Abstract in English
This work presents a detailed study about the corrosion occurred in two helical piles after approximately 4 years of installation at the Experimental Site of Foundations at the EESC-USP in São Carlos. These piles, partially installed in unsaturated soil, were subjected to seasonal variation on the groundwater table along its length during this period. For a better understanding of the corrosion problem on this type of pile in soils similar to the case studied, this research was carried out with the objective of: (i) understanding how corrosion occurred along the piles depth, (ii) evaluating the aggressiveness of the studied soil and (iii) evaluating the buried corrosion of weathering steel, normally used in helical pile's in Brazil. The analysis of the corrosion along the pile depth was done through qualitative interpretation, using optical microscope images, and quantitative using a roughnessmeter. The results of this analysis showed that the pile suffered severe corrosion in the part close to the ground surface, and, more intensely, between the 7th and 8th meter depth; however, the portion of pile located constantly below the water table had practically no corrosion. In order to understand the effect of the soil along the pile on the level of corrosion, the Trabanelli criterion was adopted, which provided results in agreement with the observed corrosion values. To understand the influence of weathering steel on the pile corrosion, a field weight loss test was carried out on samples of weathering steel and carbon steel, in a period of 6 months. It was observed that the loss rates in carbon steel were higher during the first month, however, over time, this difference diminished and the loss rates became equal at the end of 6 months. In parallel to these analyzes, some tests were carried out to measure the corrosion potential of the soil studied (in field), and to verify the influence of the degree of compaction on the soil resistivity (in laboratory). Finally, the results of this work indicate that, in soil conditions similar to the studied case, the damage by corrosion and the consequent loss of thickness is variable along the depth.
 
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Publishing Date
2023-05-05
 
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