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Estruturas metálicas para torres de linhas de transmissão de energia elétrica são dimensionadas para suportar diversas hipóteses de carregamento juntamente com as provenientes da ação do vento sobre a estrutura e seus feixes. Na verificação destas hipóteses, ocorrerem esforços de tração na estrutura, com valores próximos ou até superiores aos de compressão, podendo gerar o princípio de arrancamento. Para contornar este problema, o dimensionamento das fundações deve levar em consideração as características do solo quanto a sua capacidade de resistência à tração. Muitas vezes, a carência de parâmetros de resistência ao cisalhamento faz com que as fundações necessitem de um grande volume de insumos. Esta dissertação, visou a otimização de projetos de fundações submetidas aos esforços de tração e o estudo do melhoramento dos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo através de aditivos, para minorar a necessidade elevada no consumo de insumos, gerando assim a sua economia e colaborando desta forma com a logística de implantação. Para tanto, foram utilizados parâmetros do solo obtidos por meio de resultados de ensaios de laboratório (cisalhamento direto) realizados com amostras de solo coletados in situ e solo melhorado com adição de cimento e cal, que resultaram em um aumento de 408,97% no intercepto coesivo e 43,14% do ângulo de atrito interno (solo + cimento) e 133,79% no intercepto coesivo e imperceptível alteração no ângulo de atrito interno (solo + cal). A partir destes resultados, foram dimensionadas fundações do tipo estacas cilíndricas, utilizando métodos matemáticos como os de Grenoble. Os dimensionamentos com solo natural e solo melhorado resultaram em diferentes dimensões de fundações. Os resultados foram comparados, a fim de apresentar uma possível economia com fundações menos robustas construídas em solo melhorado. Ao final, é demonstrada a economia gerada no consumo de insumos nas fundações com a utilização de solo melhorado com a adição de cimento e cal, na ordem de 46,01% e 21,33% respectivamente, comparados ao consumo de insumos utilizados nos projetos das fundações em solo natural.
Towers of metallic structures for electric power transmission lines are dimensioned to support different loading hypotheses with those coming from the action of the wind on the structure and its beams. In the verification of these hypotheses, tensile forces occur in the structure, with values close to or even higher than those of compression, which may generate the pullout principle. To circumvent this problem, the design of foundations must take into account the characteristics of the soil in terms of its tensile strength. Often the lack of shear strength parameters makes foundations need a large volume of inputs. This dissertation aimed at the optimization of foundation projects subjected to tensile stresses and the study of the improvement of the soil shear strength parameters through additives, to reduce the high need in the consumption of inputs, thus generating its economy and collaborating in this way with the implementation logistics. Therefore, soil parameters obtained through laboratory test results (direct shear) performed with soil samples collected in situ and improved soil with the addition of cement and lime were used, which resulted in an increase of 408.97% in the cohesive intercept and 43.14% of the internal friction angle (soil + cement) and 133.79% in the cohesive intercept and imperceptible change in the internal friction angle (soil + lime). From these results, foundations of the cylindrical pile type were designed, using mathematical methods such as those of Grenoble. The designs with natural soil and improved soil resulted in different dimensions of foundations. The results were compared in order to present a possible economy with less robust foundations built on improved soil. At the end, the savings generated in the consumption of inputs in the foundations with the use of improved soil with the addition of cement and lime are shown, in the order of 46.01% and 21.33% respectively, compared to the consumption of inputs used in the projects of the foundations in natural soil.
Data da defesa: 31/08/2022
Banca Examinadora
Orientador (a): Rodrigo Moraes da Silveira (Lactec)
Membro da Banca: Tânia Lucia Graf Miranda (Lactec)
Membro da Banca: Nicole Machuca Brassac de Arruda (Lactec)
Membro da Banca: Amanda Dalla Rosa Johann (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: fundações; dimensionamento de fundações; tração em fundações; melhoramento do solo; economia em fundações; economia gerada; linhas de transmissão de energia elétrica.
Keywords: foundations; dimensioning of foundations; traction on foundations; soil improvement; economics in foundations; generated economy; electric power transmission lines.
