Modelos reduzidos em campo de estaca torpedo instaladas por fluidização em solos granulares

Abstract

O presente estudo teve como objetivo verificar a instalação de estacas torpedo através da aplicação de jatos verticais de água, como um método alternativo para a instalação deste tipo de âncora no leito marinho, hoje cravadas por queda livre. Para isso foram utilizados modelos reduzidos da estaca torpedo fictícia, utilizada em pesquisas anteriores, T66 (com massa de 66 toneladas, comprimento de 17 m e diâmetro de 1,07 m) na escala 1:12, seguindo a Lei de Semelhança pelo Número de Froude. O modelo possuía 1,50 m de comprimento e 90 mm de diâmetro. Para este modelo foram utilizados dois valores de massa e dois diâmetros de saída do jato. Os ensaios de instalação foram executados com vazão constante de 41,6 L/min ou com vazão escalonada em quatro estágios durante a instalação até atingir a vazão máxima de 41,6 L/min. Provas de carga à tração para a determinação da capacidade de ancoragem dos modelos foram executadas imediatamente após o processo de instalação. Os resultados dos ensaios indicaram o aumento da profundidade de instalação com o acréscimo da vazão, em que o aumento de 400% na vazão levou ao aumento de 2300% na penetração média. Em 58 % dos ensaios a estaca penetrou todo o seu comprimento no solo. Diferentemente da vazão, a velocidade de saída do jato ter demonstrou não ter influência significativa na profundidade de instalação. A massa da estaca também demostrou influenciar na profundidade de instalação, a qual aumentou com o aumento da massa. A penetração média na configuração com 31 kg e 42,5 kg foram de 1.126 mm e 1314 mm, respectivamente. Os modelos instalados com vazão constante de 41,60 L/min, a capacidade de ancoragem média 0,99 kN, enquanto instalados com vazão escalonada foi de 1,83 kN. Quando o modelo foi instalado com vazão constantes de 41,6 L/min, a capacidade de ancoragem média verificada foi de 2,31 vezes o peso da estaca, enquanto instalado com vazão escalonada (variável) foi de 5,05 vezes. Para a escala testada, vazões aplicadas e características do solo de campo, os resultados obtidos no presente estudo apresentaram estar em consonância com pesquisas anteriores apresentadas na literatura.The present study aimed to verify the installation of torpedo piles through the application of vertical jets of water, as an alternative method for installing this type of anchor in the seabed, today driven by free fall For this purpose, reduced models of the fictitious torpedo pile, used in previous research, were used, T66 (with a mass of 66 tons, length of 17 m and diameter of 1.07 m) on a 1:12 scale, following the Law of Similarity by Froude's Number. The model was 1.50 m long and 90 mm in diameter. For this model, two mass values and two jet exit diameters were used. The installation tests were carried out with a constant flow rate of 41.6 L/min or with a flow rate staggered in four stages during installation until reaching a maximum flow rate of 41.6 L/min. Tensile load tests to determine the anchoring capacity of the models were carried out immediately after the installation process. The test results indicated an increase in the installation depth with the increase in flow, where a 400% increase in flow led to a 2300% increase in average penetration. In 58% of the tests the pile penetrated its entire length into the ground. Unlike the flow rate, the jet exit velocity demonstrated no significant influence on the installation depth. The pile mass was also shown to influence the installation depth, which increased with the increase in mass. The average penetration in the 31 kg and 42.5 kg configuration was 1126 mm and 1314 mm, respectively. The models installed with a constant flow rate of 41.60 L/min had an average anchoring capacity of 0.99 kN, while installed with a stepped flow rate was 1.83 kN. When the model was installed with a constant flow rate of 41.6 L/min, the average anchoring capacity found was 2.31 times the weight of the pile, while installed with a stepped flow rate (variable) it was 5.05 times. For the scale tested, applied flow rates and characteristics of the field soil, the results obtained in the present study were in line with previous research presented in the literature.