Confiabilidade e previsão de comportamento de ancoragens reinjetáveis e protendidas em solos - Fernandes, Marcos Túlio (Universidade Federal de Viçosa, 2023)
Dentre as técnicas construtivas empregadas na estabilização de escavações em centros urbanos, uma das mais utilizadas é a cortina atirantada, por possibilitar um controle rigoroso dos deslocamentos horizontais, minimizando-se, assim, os efeitos da descompressão lateral do terreno e, consequentemente, recalques nas edificações no entorno da obra. Nos dimensionamentos geotécnico, geométrico e estrutural destas estruturas tem-se como principal método o das tensões admissíveis, em que se utiliza um fator de segurança (FS) para garantir que os esforços solicitantes (S) sejam inferiores à resistência (R) dos elementos. Contudo, esta metodologia de dimensionamento não retrata a variabilidade das propriedades de resistência e deformabilidade dos materiais, principalmente relacionadas à resistência das ancoragens que, em sua maioria, possuem grande variabilidade espacial devido à influência de diversos fatores, como, por exemplo, metodologias construtivas e características do solo presente no local. A utilização de métodos probabilísticos na avaliação da segurança de obras geotécnicas é algo relativamente recente, tendo alguns estudos aplicados à estabilidade de taludes e fundações, porém pouco recorrentes em contenções ancoradas. Desta forma, esta pesquisa tem o propósito de avaliar como a variabilidade dos parâmetros geotécnicos e do próprio sistema de ancoragem, após sua execução, interferem na confiabilidade da estrutura, utilizando os dados de ensaios de recebimento e/ou qualificação. Para se chegar a esta avaliação foram estudadas 268 ancoragens, algumas presentes no trabalho de Souza (2001) e outras executadas em uma obra de contenção, realizada em 2019 no município de São Paulo. Para a interpretação dos ensaios de desempenho e obtenção da geometria e capacidade de carga das ancoragens, foi utilizado um modelo de interpretação que possibilita mensurar o alongamento sofrido pelo bulbo durante a aplicação da carga e descarga. A avaliação de confiabilidade exposta nesta pesquisa possui dois fundamentos básicos: (I) a avaliação do sistema de ancoragem; e, (II) a avaliação da confiabilidade da estabilidade global da contenção ancorada. Por meio da análise dos dados, foi possível constatar que o modelo de interpretação utilizado neste trabalho permite obter a capacidade de carga com a mesma precisão de outros modelos de extrapolação e funções de transferência. A utilização do modelo no cálculo do comprimento livre efetivo identificou a necessidade de considerar o alongamento do bulbo na determinação desta parte constituinte do tirante, pois este alongamento pode influenciar na aceitação do tirante. Com as tensões últimas e residuais calculadas na interpretação dos ensaios, foi possível definir relações semiempíricas para a estimativa destas variáveis com os valores de índice de resistência à penetração (𝑁𝑆𝑃𝑇 ) para os solos arenosos, argilosos e siltosos, auxiliando na interpretação dos ensaios. Ao se avaliar o desempenho de equações semiempíricas no cálculo da capacidade de carga, constata-se que as equações não se aplicam de forma satisfatória a todos os tipos de terreno. Observou-se, ao se avaliar as variáveis que poderiam interferir na tensão de adesão média desenvolvida ao longo da ancoragem, que não há uma relação direta entre uma variável e a tensão de adesão, devido ao elevado grau de dispersão. Desta forma, a equação multivariada proposta neste trabalho torna-se uma ótima opção para a estimativa desta grandeza e determinação da capacidade de carga. Ao se avaliar a confiabilidade dos sistemas de ancoragens, percebe-se que todas as contenções possuem índices de confiabilidade adequados, quando comparados com as recomendações internacionais. Quanto ao atingimento dos fatores de segurança parciais sugeridos pelo EUROCODE 7 EN 1997-1 (CEN, 2004), algumas linhas de tirantes não apresentaram valores satisfatórios, embora possuam fatores de segurança aderentes ao recomendado pela NBR 5629 (ABNT, 2018). Em se tratando da confiabilidade quanto à ruptura global da cortina da parede 15, observou-se que, devido ao superdimensionamento na fase de projeto, o índice de confiabilidade foi bem elevado, mesmo com as mudanças nas características das ancoragens após a execução. Para a contenção avaliada, a variabilidade das propriedades geotécnicas impactou mais na mudança do fator de segurança do que a variabilidade dos parâmetros dos tirantes. Conclui-se que uma avaliação de confiabilidade de acordo com as premissas adotadas nesta pesquisa possibilita interpretar como a variabilidade das cargas aplicadas, resistência das ancoragens e geometria dos elementos influencia na segurança do sistema. Observou-se também que o emprego de fatores de segurança parciais pode melhor representar a variabilidade das cargas aplicadas e resistência em termos de segurança estrutural. Palavras-chave: Cortina ancorada; Avaliação de confiabilidade; Funções de transferência de carga; Ancoragem; Capacidade de carga; Ensaios de desempenho.

Among the construction techniques employed in stabilizing excavations in urban centers, one of the most used is the anchor retaining wall system, as it allows for precise control of horizontal displacements, thereby minimizing the effects of lateral earth decompression and, consequently, settlement in the surrounding buildings. In the geotechnical, geometric, and structural design of these structures, the primary method used is the allowable stress design, which employs a safety factor (SF) to ensure that the applied loads (S) are lower than the resistance (R) of the elements. However, this design methodology does not capture the variety of strength and deformability properties of materials, particularly related to the strength of anchors, which, for the most part, exhibit significant spatial variability due to the influence of various factors, such as construction methods and the characteristics of the soil at the site. The use of probabilistic methods in assessing the safety of geotechnical works is relatively recent, with some studies applied to slope stability and foundations, but less common in anchored retaining structures. Therefore, this paper aims to evaluate how the variability of geotechnical parameters and anchor system itself, after its execution, affects the reliability of the structure, using data from proof and/or performance tests. To reach this assessment, 268 anchors were studied, with some of them being part of the paper Souza (2001), and others were executed in a retaining wall project carried out in 2019 in the city of São Paulo. A interpretation model was used to measure the elongation of the bulb during loading and unloading for performance testing and obtaining the geometry and bearing capacity of the anchors. The reliability assessment presented in this paper has two basic foundations: (I) the assessment of the anchoring system, and (II) the assessment of the reliability of the overall stability of the anchored retaining structure. Through the analysis of the data, it was possible to determine that the interpretation model used in this paper allows for obtaining the bearing capacity with the same precision as other extrapolation models and load transfer functions. The use of the model in calculating the effective free length identified the need to consider the elongation of the free length in determining this constituent part of the anchor, as this elongation can influence the acceptance of anchor. With the ultimate and residual stresses calculated in the interpretation of the tests,semi-empirical relationships were defined for estimating these variables based on the values of the penetration resistance index (𝑁𝑆𝑃𝑇 ) for sandy, clayey, and silty soils, aiding in the interpretation of the tests. When evaluating the performance of semi-empirical equations in calculating bearing capacity, it is observed that the equations do not apply satisfactorily to all types of ground. It was observed, when evaluating the variables that could interfere with the average bond stress developed along the fixed length, that there is no direct relationship between a variable and the bond stress due to the high degree of dispersion. Therefore, the multivariate equation proposed in this paper becomes an excellent option for estimating this quantity and determining the bearing capacity. In assessing the reliability of anchor systems, it is evident that all retaining structures have adequate reliability indices when compared to international recommendations. Concerning the achievement of partial safety factors suggested by EUROCODE 7 EN 1997-1 (CEN, 2004), some anchor lines did not show satisfactory values, although they have safety factors adhering to those recommended by NBR 5629 (ABNT, 2018). Regarding the reliability concerning the global failure of the anchor wall 15, it was observed that, due to the overdesign in the project phase, the reliability index was very high, even with changes in the characteristics of the anchors after construction. For the evaluated retaining wall, the variability of geotechnical properties had a greater impact on the change in the safety factor than the variability of the parameters of the anchors. It is concluded that a reliability assessment according to the assumptions adopted in this paper allows for interpreting how the variability of applied loads, anchor strength, and element geometry influence the safety of the system. It was also observed that the use of partial safety factors can better represent the variability of applied loads and strength in terms of structural safety. Keywords: Anchor retaining wall; Reliability evaluation; Load transfer functions; Anchor; Bearing capacity; Performance tests.
Reliability and Predictability of Behavior of Reinjectable and Prestressed Anchors in Soils
Keywords: Ancoragem (Engenharia de estruturas); Taludes (mecânica do solo); Confiabilidade (Engenharia) - Avaliação; Engenharia Civil