Modelagem analítica e numérica de propagação de ondas dinâmicas em estruturas de fundações do tipo estacas aplicadas ao Pile Integrity Test
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Data
2021
Tipo de documento
Monografia
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Área do conhecimento
Engenharias
Modalidade de acesso
Acesso aberto
Editora
Autores
Silva, Maria Angélica
Melo, Thalia do Nascimento de Lucena
Orientador
França Júnior, Davidson de Oliveira
Coorientador
Resumo
Patologia das construções é a área da engenharia civil que identifica, estuda e analisa as causas das manifestações patológicas de uma edificação. Para se prevenir da ocorrência de manifestações patológicas em fundações profundas pode ser realizado o ensaio de integridade Pile Integrity test (PIT). Tal ensaio consiste na avaliação da integridade estrutural do elemento de fundação através da análise de ondas que propagam ao longo da estrutura, ou seja, o seu princípio de realização tem fundamento consistente em conceitos na dinâmica das estruturas. A dinâmica das estruturas é uma área da engenharia que envolve conceitos de vibrações livres e vibrações forçadas, representada por grande parte das diferentes cargas que são aplicadas nas estruturas. Analisar a resposta dinâmica de estruturas é uma tarefa que envolve um certo grau de complexidade, e para tal pode ser utilizado o Método dos Elementos Finitos (MEF), que se trata de um método numérico que resolve problemas de equações diferenciais através de métodos numéricos algébricos aproximados. O MEF é amplamente utilizado em análises estruturais estáticas e dinâmicas, na qual o software ANSYS pode ser utilizado para tal. Tendo em vista tais fenômenos, o objetivo deste trabalho foi modelar fundações profundas do tipo estacas através de uma metodologia progressiva de análise. Incialmente foram simuladas cargas estáticas aplicadas na estaca, tendo seus resultados numéricos comparados com a teoria analítica clássica de resistência dos materiais (Lei de Hooke). Posteriormente foi feita uma análise dinâmica em vibrações livres, com o intuito de se identificar as propriedades dinâmicas (frequências naturais e modos de vibração) do elemento de fundação. A análise de vibração livre obtida pelo MEF foi comparada com a teoria analítica da dinâmica estrutural. Por fim, com as modelagens validadas, uma carga impulsiva simulando o impacto de um martelo na cabeça da estaca foi aplicada no modelo numérico, com intuito de compreender a aplicabilidade do ensaio PIT e as ondas de tensão no elemento estrutural, apresentando de uma forma numérica. Os resultados das análises são explorados em termos de deslocamentos, deformações, tensões, frequências naturais, modos de vibração e espectros de frequência. Os resultados se mostraram satisfatórios quando comparados com as formulações analíticas e as análises realizadas foram validadas. A análise numérica do ensaio PIT foi satisfatória e os resultados podem ser expandidos a casos mais complexos de análise. Portanto, afirma-se que este trabalho contribui em um contexto de simulações numéricas aplicadas no campo da dinâmica estrutural.
Palavras-chave
Patologia de fundações, Pile Integrity Test, Método dos elementos finitos, Análise estrutural