Análise da interação solo-estrutura em dolfins de amarração e atracação

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo analisar a influência da interação solo-estrutura nos elementos das fundações de um dolfim de amarração e atracação. Para estudo de caso, foi utilizado o projeto de três dolfins previstos para o Cais Norte do Estaleiro Rio Grande da cidade do Rio Grande/RS. Desse projeto foram retirados os modelos geométricos, os materiais utilizados e os carregamentos externos atuantes na estrutura. O dolfim analisado é composto por uma laje horizontal de concreto armado disposta sobre estacas metálicas inclinadas, sendo as estacas compostas cada uma por dois perfis W610x125 soldados lado a lado pelos seus flanges. Para considerar a interação solo- estrutura, foi utilizada como base a metodologia de Winkler (1867), a partir da teoria da flexão de viga assente sobre base elástica. A modelagem do solo foi realizada através do emprego de molas lineares horizontais ao longo do comprimento das estacas. Os valores de rigidezes das molas foram calculados a partir do coeficiente de reação horizontal do solo, o qual foi obtido pela retroanálise de uma prova de carga horizontal realizada na obra em estudo. Os modelos computacionais desenvolvidos no trabalho foram elaborados no software ANSYS em sua student edition. Foram utilizados os elementos Beam188 para modelar as estacas, Shell181 para a laje e Combin14 para as molas lineares. Os resultados do modelo que considera a interação solo-estrutura foram comparados com os resultados de modelos convencionais de projeto. Também foram analisados os resultados de diferentes cenários de carregamento, a fim de verificar a influência deste nas solicitações das estacas, quando considerada a interação solo-estrutura. A partir dos resultados obtidos, observou-se que, de forma geral, os esforços axiais nas estacas mais carregadas diminuíram quando considerada a interação solo-estrutura, sendo que para alguns tipos de carregamentos essa variação foi mais significativa do que para outros. Assim, pode-se concluir que a metodologia convencional de projeto para o tipo de estrutura analisada nesse trabalho continua sendo válida, pois fornece resultados a favor da segurança. Em contrapartida, a consideração da interação solo-estrutura apresentou solicitações menores nos elementos mais carregados da fundação, o que pode trazer vantagens econômicas ao projeto. Importante destacar que, para considerar a interação solo-estrutura em um projeto, é necessário obter valores confiáveis para os parâmetros do solo, já que esse tipo de análise é muito sensível em relação a esses parâmetros.The objective of this study is to analyze the influence of the soil-structure interaction on the foundation elements of an anchoring and mooring dolphin. For a case study, we used the project of three dolphins planned for the North Pier of the Rio Grande Shipyard in the city of Rio Grande/RS. We took from this project the data on geometric models, the materials used and the external loads acting on the structure. The analyzed dolphin consists of a horizontal slab of reinforced concrete arranged on inclined metal stakes, each stake being composed of two W610x125 profiles welded side by side by their flanges. In order to consider the soil-structure interaction, we used Winkler's (1867) methodology as our theoretical basis, from the theory of beam flexion resting on an elastic base. Soil modeling was performed through the use of horizontal linear springs along the length of the cuttings. The stiffness values of the springs were calculated from the horizontal reaction coefficient of the soil, which was obtained by the retro-analysis of a horizontal load test performed in the work under study. The computational models developed in the work were prepared on the software ANSYS, student edition. The elements used were Beam188 to model the stakes, Shell181 for the slab, and Combin14 for the linear springs. The results of the model that considers the interaction soil-structure were compared with the results of conventional project models. We also analyzed the results of different loading scenarios, in order to verify the influence of it on the requests of the stakes, when considering the soil-structure interaction. From the results obtained, it was observed that in general, the most loaded axial stakes decreased, when considering the soil-structure interaction; for some types of loading, this variation was more significant than for others. Thus, we can conclude that the conventional project methodology for the type of structure analyzed in this study remains valid, as it provides results in favor of safety. On the other hand, the consideration of the soil-structure interaction presented smaller requests on the most loaded elements of the foundation, which can bring economic benefits to the project. It is important to note that, for considering the soil-structure interaction in a project, it is necessary to obtain reliable values for the parameters of the soil, since this type of analysis is very sensitive in relation to these parameters.