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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2022.tde-18112022-170531
Documento
Autor
Nome completo
Renato Gomes dos Reis
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2022
Orientador
Banca examinadora
Esquivel, Edmundo Rogerio (Presidente)
Avesani Neto, José Orlando
Portelinha, Fernando Henrique Martins
Título em português
Análise da influência de grampos verticais nos deslocamentos de solo grampeado
Palavras-chave em português
Grampo vertical
Modelagem numérica
Solo grampeado
Resumo em português
A utilização da técnica de solo grampeado para reforço de escavações é vasta tanto nacionalmente quanto internacionalmente. Ao longo dos anos modelos e hipóteses para seu dimensionamento foram aprimoradas e encontram-se bem fundamentadas atualmente. Contudo, com a expansão urbana e maiores desafios na área de Engenharia, novas alternativas e adaptações da técnica são demandadas. Uma das adaptações do uso do solo grampeado é a utilização de grampos verticais executados, normalmente, antes do início da escavação, propiciando um aumento da rigidez da face da escavação e do maciço de solo e, consequentemente, reduzindo os deslocamentos totais durante e após o processo de escavação. Apesar dos relatos empíricos sobre a efetividade da utilização dessa técnica, seu uso ainda carece de maiores investigações, ficando a critério de cada projetista e/ou executor a adoção dos parâmetros envolvidos. Isso posto, a presente pesquisa tem como objetivo principal analisar numericamente a influência da utilização de grampos verticais nos deslocamentos de solo grampeado. Para tanto, foram criados modelos hipotéticos tridimensionais através do software RS3 (Rocscience) de uma escavação reforçada com solo grampeado utilizando grampos verticais. Com o intuito de analisar diferentes cenários, realizou-se um estudo paramétrico alterando-se o tipo de solo, diâmetro, ficha, inclinação, quantidade de linhas e espaçamento horizontal dos grampos verticais. Ademais, também se analisou a influência do comprimento dos grampos sub-horizontais na redução dos deslocamentos devido à possível influência dos grampos verticais. Os resultados mostram que o grampo vertical tem uma maior efetividade na redução dos deslocamentos em solos mais deformáveis e menos resistentes. Quanto ao diâmetro, os resultados indicam que há uma maior efetividade na redução dos deslocamentos com diâmetros maiores. Quanto ao comprimento da ficha, seu aumento propicia redução dos deslocamentos. Porém, para valores maiores do que 2 a 3m a redução não é expressiva. A inclinação dos grampos verticais reduz a efetividade na diminuição dos deslocamentos. O aumento dos grampos sub-horizontais diminui a efetividade do grampo vertical na redução dos deslocamentos horizontais, porém não nos deslocamentos verticais. Em geral, a utilização de grampos verticais leva a uma redução de deslocamentos horizontais e verticais, com uma maior efetividade nos verticais, e consequentemente, reduzindo também os possíveis danos a estruturas adjacentes.
Título em inglês
Analysis of the influence of vertical nails on nailed-soil displacements
Palavras-chave em inglês
Numerical modeling
Soil nailing
Vertical nail
Resumo em inglês
The use of soil nailing technique to reinforce excavations is vast both nationally and internationally. Over the years, models and hypotheses for its design were improved. However, with urban expansion and greater challenges in the field of Engineering, new alternatives and technical adaptations are demanded. One of the adaptations of the use of soil nailing is the use of vertical nails, normally executed before the beginning of the excavation, providing an increase in the stiffness of the excavation face and of the soil mass and, consequently, reducing the total displacements during and after the excavation process. Despite the empirical reports on the effectiveness of the use of the technique, its use still needs further investigation, and its adoption and the parameters involved remain at the decision of each designer and/or executor. That said, the main objective of this research is to numerically analyze the influence of the use of vertical nails on soil nailing displacements. Therefore, three-dimensional hypothetical models were created using RS3 software (Rocscience) of a reinforced excavation with soil nail using vertical nails. To analyze different scenarios, a parametric study was carried out, changing the type of soil, diameter, length, inclination, number of lines and horizontal spacing of the vertical nails. Furthermore, the influence of the increase in the sub-horizontal nail on the reduction of displacements due to the consideration of the vertical nails was also analyzed. The results show that the vertical nail has greater effectiveness in reducing displacements in more deformable and less resistant soils. In the case of diameter, the results indicate that there will be greater effectiveness in reducing displacements with larger diameters. The length of the vertical nail was another parameter that, with its increase, the greater the reduction in displacements, but for values greater than 2~3m, below the base of the excavation, the increase was not so expressive. The adoption of inclination in the vertical nail resulted in a reduction in its effectiveness in reducing displacements. With the increase of the sub-horizontal nail, there is a decrease in the effectiveness of the vertical nail in reducing horizontal displacements, but this was not reflected in the vertical displacement. In general, the use of the vertical nail showed a reduction in horizontal and vertical displacement, but with greater effectiveness in the vertical ones and, consequently, in possible damage to adjacent structures.
 
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Data de Publicação
2022-11-21
 
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