Análise e aplicação de curvas p-y em estacas de grande diâmetro em um solo residual

Abstract

Como em qualquer outro problema de engenharia geotécnica, para se estimar o comportamento de uma estaca submetida a cargas laterais é fundamental dispor de adequados parâmetros do solo para a correta previsão do comportamento. No entanto, neste tipo específico de carregamento, a carência por informações confiáveis é consideravelmente superior aos demais tipos de carga. O método p-y têm se demonstrado o que melhor consegue prever e representar o comportamento de estacas submetidas a cargas laterais, porém, a qualidade dos resultados depende diretamente da qualidade das curvas p-y utilizadas na análise. A pergunta que talvez seja a mais relevante neste tipo de análise é: quão bem as curvas p-y que se dispõe para determinado projeto, representam o comportamento real do sistema estaca-solo a ser analisado? Este estudo busca analisar e compreender o comportamento de estacas de grande diâmetro embutidas em um solo residual submetidas a carregamento lateral, por meio de análises em provas de carga lateral em estacas com deslocamento lateral monitorado. A partir do conhecimento dos deslocamentos laterais experimentais medidos ao longo da profundidade das estacas com comportamento rígido, obtidos por meio de monitoração com inclinômetro, são propostas as curvas p-y para os respectivos sistemas através de uma análise matemática dos dados. Os resultados obtidos na análise experimentais são comparados com os obtidos em um modelo numérico no software LPile® no qual o solo é representado pelas curvas propostas por Born (2019) para o mesmo solo de estudo. Posteriormente, são realizadas comparações para validação dos dados matemáticos a partir dos resultados experimentais monitorados neste e em outros estudos realizados no mesmo solo, e verificação do efeito de escala no processo de normalização de curvas obtidas em estacas de menor diâmetro para estacas de maior diâmetro e do possível efeito de degradação do solo devido a ciclagem de carga, além da análise do efeito de grupo em um dos conjuntos de estaca ensaiadas. Os resultados obtidos apontam uma significativa diferença entre os modelos de previsão, em especial para deslocamento a partir da ordem de 15 mm, diferença que chega a uma sobre estimativa da resistência do solo em 2 vezes nas curvas p-y obtivas por meio de carregamentos monotônicos em estacas de pequeno diâmetro, e um efeito de grupo global da ordem de 0,88.

As in any other geotechnical engineering problem, estimating the behavior of a pile subjected to lateral loads requires appropriate soil parameters for an accurate prediction of its behavior. However, in this specific type of loading, the lack of reliable information is considerably greater than for other types of loads. The p-y method has proven to be the best at predicting and representing the behavior of piles under lateral loads, but the quality of the results depends directly on the quality of the p-y curves used in the analysis. Perhaps the most relevant question in this type of analysis is: how well do the available p-y curves for a given project represent the actual behavior of the pile-soil system being analyzed? This study aims to analyze and understand the behavior of large-diameter piles embedded in residual soil under lateral loading through lateral load tests on piles with monitored lateral displacement. Based on the experimental lateral displacements measured along the depth of rigid piles using slope indicator monitoring, p-y curves are proposed for the respective systems through a mathematical analysis of the data. The experimental analysis results are compared with those obtained from a numerical model in LPile® software, where the soil is represented by the curves proposed by Born (2019) for the same study soil. Subsequently, comparisons are made to validate the mathematical data using experimental results monitored in this and other studies conducted on the same soil, as well as verifying the scale effect in the normalization process of curves obtained from smaller-diameter piles to larger-diameter piles and the potential effect of soil degradation due to cyclic loading. Additionally, an analysis of the group effect is performed on one of the tested pile sets. The results indicate a significant difference between prediction models, especially for displacements starting around 15 mm, with an overestimation of soil resistance by up to twice in the p-y curves obtained from monotonic loading on small-diameter piles, and a global group effect in the range of 0.88.