Aplicação de técnicas geoestatísticas no processo de otimização de projetos de fundações estaqueadas

Abstract

Para a engenharia de fundação, o maior desafio é a realização de projetos que associem segurança e economicidade mediante, geralmente, à grande variabilidade do solo com o qual será constituído um sistema de fundação. Atualmente, a engenharia vive um momento de busca pela otimização e uso sustentável dos recursos naturais cada vez mais escassos. Neste cenário, esta pesquisa buscou apresentar e implementar as principais técnicas de uma nova ciência, conhecida como geoestatística que podem ser empregadas no dia a dia do engenheiro geotécnico, especializado na área de fundações. Esta ciência permite que uma variável, como por exemplo, a capacidade de carga de uma estaca, tenha a sua variabilidade espacial modelada e corretamente mensurada a fim de que se possa realizar estimativas daquela variável aferindo de certo modo, um grau de confiabilidade destas estimativas. A partir da consideração do arranjo espacial das suas amostras de campo e dos seus valores medidos, a geoestatística permite interpolar ou simular a mesma variável em qualquer região do espaço circunvizinho amostrado. Por se tratar de um assunto não comum à comunidade geotécnica das fundações, esta pesquisa contribui para a sua divulgação e abordagem de como estas técnicas de interpolação podem ser empregadas no projeto de fundação por meio de uma metodologia de estimação e otimização das fundações a partir de uma nível de confiabilidade pré-estabelecido. Os dados de uma obra real são utilizados para a explanação da sequência de otimização das previsões das fundações sugerida nesta pesquisa. Um sistema integrado em planilhas eletrônicas foi desenvolvido a partir das formulações da geoestatística para transformar as previsões das fundações em um processo mais racional e de custos reduzidos do projeto. Uma nova proposta de medição de confiabilidade dos dados de interpolação usando o método determinístico de interpolação (IDW) é apresentada e implementada em códigos computacionais. Ferramentas para desenho e auxílio ao desenvolvimento do projeto de fundação também foram desenvolvidas. Constatou-se que o uso de técnicas apropriadas de interpolação dos dados de sondagem em função da sua locação e dos pilares de fundação podem originar reduções dos quantitativos a serem empregados na execução das fundações, ao mesmo tempo sem prejudicar a confiabilidade do projeto, quando da comparação com o dimensionamento utilizando valores globais mínimos de capacidade de carga. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

For foundation engineering, the biggest challenge is the realization of projects involving safety and economy, associating to the great variability of soil with which a foundation will be build. Currently, engineering is experiencing a time of search for the optimization and sustainable use of the increasingly scarce natural resources. In this scenario, this study presents and implements some key techniques of a new science, known as geostatistics, that can be used daily by a geotechnical engineer in yours design tasks, specializing in foundations. This science allows a variable, such as the load capacity of a pile, have your spatial variability modeled and accurately measured in the way that his estimates can be made with adoption of an acceptable degree of reliability. From the consideration of the spatial arrangement of field samples and their measured values, geostatistics allows to interpolate or simulate the same variable in any region of space surrounding sampled. Because it isn´t a common issue to the geotechnical community foundations, this research contributes to the disclosure and approach of how these interpolation techniques can be employed the design of foundation through a methodology for estimation and optimization of foundations from a level of prefixed reliability. Data from a real case were used to explain the design process of foundation with forecasts optimized as suggested in this research. An integrated spreadsheet system was developed from the formulations of geostatistics to transform the predictions of the foundations in a more rational process and with reduced project costs. A new proposal for measuring the reliability of the data interpolation using the deterministic interpolation method (IDW – Inverse Distance Weighted) was presented and implemented in computational codes. Tools to aid design and development project for the foundation were also developed. It was found that the use of appropriate interpolation techniques of sounding data based on their location in relation to foundation piles allows reductions from quantitative to be employed in the execution of foundations at the same time without impairing the reliability of the project, with improvement in the knowledge of variable behavior with respect its variance in the space, when compared with the designing using minimum global values of load capacity.