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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-25042017-104837
Document
Author
Full name
Aline Bensi Domingues
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2017
Supervisor
Committee
El Debs, Mounir Khalil (President)
Barboza, Aline da Silva Ramos
Silva, Jefferson Lins da
Title in Portuguese
Contribuição ao projeto estrutural de galerias de concreto pré-moldado com seções transversais não usuais
Keywords in Portuguese
Arqueamento do solo
Galeria celular
Interação solo-estrutura
Pré-moldado
Seção arco
Abstract in Portuguese
As galerias enterradas são amplamente utilizadas em obras de arte corrente (OAC) na infraestrutura de rodovias e ferrovias. Visando disponibilizar mais alternativas na produção de galerias de concreto pré-moldado, a pesquisa apresenta uma análise comparativa de custos para seções transversais não usuais, direcionado a grandes profundidades de instalação. A primeira seção proposta é denominada modificada e é composta por uma base retangular com uma cobertura em arco e a segunda seção proposta é definida por três arcos com uma base plana. Essas seções além de possuir formato de geometria favorável à distribuição dos esforços solicitantes, mantêm o benefício de possibilitar uma compactação adequada do solo na lateral da galeria, como acontece em galerias retangulares convencionais, e isso garante o confinamento do solo e a redistribuição de pressões, graças à mobilização do efeito de arqueamento. Para considerar a interação solo-estrutura foram realizadas análises via elementos finitos com o pacote computacional GeoStudio® próprio para análises geotécnicas. Os resultados comprovaram a interferência do formato das geometrias no comportamento da interação solo-galeria e também evidenciaram que a redução da espessura das paredes da galeria mobiliza em maior intensidade a capacidade resistente do solo e isso reduz os esforços na estrutura. Quanto à análise dos dimensionamentos, com base na comparação dos custos evidenciou-se que, para as galerias modificadas a redução das taxas de armadura está relacionada com flecha do arco da cobertura, sendo que a economia verificada no custo total de materiais das seções estudadas variou de 4 a 29% comparado à galeria retangular. Para a galeria definida por três arcos, confirmou-se que quanto mais alongado for o seu formato, melhor é o comportamento à grandes profundidades de instalação, sendo que a economia verificada no custo total da galeria mais elíptica (DTA I-b) chegou a 50% em relação à galeria retangular e demais geometrias estudadas tiveram economia entre 17 e 42%.
Title in English
Contribution to the study of precast concrete culverts with unusual cross sections
Keywords in English
Box culvert
Precast
Section arch
Soil arching effect
Soil-structure interaction
Abstract in English
Box culverts are often used in current drainage in the infrastructure of highways and railways. In order to provide more production's alternatives of precast concrete culvert, the research presents the comparative cost analysis for unusual cross sections, directed to large depths of installation. The first proposed cross section called modified culvert is composed of a rectangular base with an arc roof. The second is defined by three arcs with a flat base. These cross sections have geometric shapes favorable to the distribution of bending moment and shear forces. It maintains the benefit of adequate compaction of the backfill at the side of the culvert, as well as in conventional box culvert, which ensures ground confinement and pressure redistribution due to the mobilization of the arching effect. In order to consider the soil-structure interaction, finite element analyzes were performed using GeoStudio® software, which is a computational package specific for geotechnical analysis. The results showed that the geometries have influence on the behavior of the soil-culvert interaction, and that the reduction of the thickness of the culvert walls mobilizes the soil resistant capacity, reducing the stresses in the structure. Regarding the structural design, considering the comparison of costs, it was evidenced a reduction of steel reinforcements for the modified culvert, which is related to the arrow of the arc of the cover. The materials saving verified in the total cost of the studied sections ranged from 4% to 29% compared to the box culvert. For the culvert defined by three arches, it was evidenced that the more elongated its geometry, better the behavior for the great depths of installation. The highest materials saving was verified in the total cost of the most elliptical culvert (DTA I-b), which reached a value of 50%. Compared to the box culvert, the others geometries studied had savings between 17-42%.
 
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Publishing Date
2017-05-10
 
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