Categoria: TCC

Título

    DIMENSIONAMENTO AERODINÂMICO DE ROTORES DE EIXO HORIZONTAL DE TORRE EÓLICA

Orientador(a)

    Prof. Esdras Pereira de Oliveira

Resumo  

    As consequências relacionadas ao uso de combustíveis fósseis para produção de energia é um tópico bastante debatido e criticado em âmbito global. As pesquisas comprovam os efeitos negativos ao meio ambiente e preveem impactos ainda maiores, revelando o factível desequilíbrio nos indicadores físicos do clima, tais como temperatura, velocidade do vento, a piora da qualidade do ar e o acréscimo de eventos climáticos extremos.

    Assim, criou-se a demanda por uma solução de caráter sustentável e economicamente atraente, o que motivou o estudo e exploração de matrizes energéticas renováveis. A energia proveniente de recursos naturalmente reabastecidos e de baixo impacto ecológico impulsionou técnicas inovadoras de extração energética. Dentre as diversas técnicas cita-se o uso de turbinas eólicas para converter a energia dos ventos em energia elétrica; que será o tópico principal de análise, dimensionamento e modelagem computacional.

    A finalidade desta monografia é apresentar o dimensionamento e simulação de rotores de turbinas de torres eólicas de eixo horizontal, generalizadas ao tipo de perfil aerodinâmico através de metodologias de projeto e das teorias de elemento de pá e momento linear. Realizou-se uma comparação entre os resultados analíticos e da simulação computacional. Esses resultados apresentaram grande compatibilidade com diferença máxima em torno de 7%.

Abstract

    The consequences related to the use of fossil fuels for power production is a topic that is discussed and criticized at the global level. Researches have proven negative effects on the environment and predicts even greater impacts, revealing the potential imbalance in physical climate indicators such as temperature, wind speed, worsening air quality and the addition of extreme weather events.

    Thus, the demand for a sustainable and economically attractive solution was created, which motivated the study and exploration of renewable energy matrices. Energy from natural resources and low ecological impact has boosted innovative energy extraction techniques. Among the various techniques, the use of wind turbines to convert wind energy into electric energy is chosen; which analysis, design and computational modeling will be the main topic of this work.

    The purpose of this undergraduate thesis is to present the design and simulation of horizontal-axis wind turbines, generalized to the airfoil type based in design methodologies and in the Blade Element Momentum theory. A comparison was made between the analytical results and the computational simulation. These results showed great compatibility with a maximum difference of around 7%.

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Título

    DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA WETLAND CONSTRUÍDO PARA O TRATAMENTO DE ESGOTOS NO DISTRITO DE TAMOIOS-CABO FRIO/RJ

Orientador(a)

    Prof. Rafael Malheiro S.A. Ferreira

    Profª. Msc. Beatriz Rohden Becker (Coorientadora)

Resumo

    O segundo distrito do município de Cabo Frio, Tamoios, com aproximadamente 50 mil habitantes e em constante crescimento populacional, encontra-se em situação precária no que diz respeito ao tratamento de seu esgoto. O distrito, em sua totalidade, conta apenas com sistemas individuais de tratamento de esgoto, que em sua maioria são: fossa, filtro e sumidouro. Na tentativa de reverter esse quadro, está sendo proposto neste trabalho uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do tipo Wetland. A Estação foi dimensionada para a região, capaz de atender com segurança uma população projetada para 10 anos. Através de análises da região, identificou-se um potencial para se instalar tecnologia inspirada nos Wetlands Naturais, devido à grande oferta de área. A região conta com inúmeras lagoas artificiais, as quais serão readequadas para promover os Wetlands Construídos que, também conhecidos como leitos filtrantes plantados, banhados construídos, zona de raízes, entre outros, farão o tratamento terciário da ETE, removendo fósforo e nitrogênio do efluente. Parte da Demanda Bioquímica por Oxigênio (DBO) será também removida pelos Wetlands. A maior parte da DBO deve ser tratada nos sistemas antecessores do Wetland, que são a Lagoa de Aeração e Lagoa de Sedimentação, estimado em 80% de remoção. Para remoção de nitrogênio e fósforo, o dimensionamento, através dos valores adotados de concentrações no esgoto e expressão matemática, indicou uma área necessária de 52 hectares, tornando-se um grande desafio para o projeto. Mesmo havendo disponibilidade desta área, espera-se que para um caso real, alguns parâmetros usados neste trabalho sejam ajustados para a situação local como, por exemplo, a cinética de primeira ordem envolvida na expressão usada para o cálculo da área e os dados meteorológicos. Com isso, a demanda por área diminuiria e a necessidade de utilização de aeradores mecânicos, certamente, seria moderada. As pesquisas no local da ETE possibilitariam o tratamento do esgoto sanitário de forma sustentável, já que conciliaria economia, qualidade ambiental e a vocação social do projeto.

Abstract

    Tamoios, the second district of the municipality of Cabo Frio, which has approximately 50 thousand inhabitants and a remarkable population growth, is in a precarious situation regarding to its sewage treatment. The entire district has only individual sewage treatment systems, which are mostly: septic tank, filter and sink. In order to change this scenario, a Sewage Treatment Station has been proposed in this work. The station was designed for the region, suitable to attain the projected population within the next 10 years. Through analysis of the region, it was observed the great potential to install the treatment technology inspired in the natural wetlands, due the large area availability. The region has numerous artificial ponds, which will be suitable to create the constructed wetlands. Called by many authors as reed bed filters, constructed wetlands, root zone, among others, the Wetlands will do the tertiary treatment of the Sewage Treatment Station, removing phosphorus and nitrogen from the effluent. Part of the Biochemical Oxygen Demand (BOD) will also be removed into the Wetlands. Most of the BOD was treated in the previous equipments of the station, which are the aeration lagoon and the sedimentation pond, with estimated removal of 80%. In order to remove nitrogen and phosphorus, the greater challenge of this project, the dimensioning indicated an area of 52 hectares, considering the adopted values of sewage concentrations in and the mathematical formulas. Even if this area were available in the study region, it is expected that, for a real implementation, some parameters used in this work will be adjusted for local situation. For example, the first order kinetics used in the formula to calculate the area and the collection of weather data. As a result, area demand would probably decrease and the need for mechanical aerators would certainly be less. The site survey at the place planned to install the Sewage Treatment Station would enable the sanitary sewage treatment in a sustainable way, since it would associate the economical feasibility, environmental quality and social issues of the project.

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    AVALIAÇÃO DE MODELOS DE CARGA MÓVEL PARA PROJETO DE PONTES RODOVIÁRIAS DE PEQUENOS VÃOS

Orientador(a)

    Prof.Msc. Anselmo Leal Carneiro

Resumo 

    O transporte rodoviário é de suma importância para economia do país sendo o principal meio de transporte de cargas e passageiros. Devido ao crescente volume do tráfego nas rodovias mostra-se necessária uma reavaliação das cargas móveis que são usadas para projetos de pontes e viadutos. Com o intuito de modernizar a carga móvel de norma para modelos mais realistas, Rossigali propõe 2 novos modelos de carga móvel para pontes de pequenos vãos baseado em um estudo realizado para pontes de duas vigas. O objetivo desse trabalho é comparar os modelos propostos pelo referido autor com a carga móvel da norma brasileira.

    Foram consideradas pontes biapoiadas variando-se os vãos entre 10m e 40m com três seções transversais diferentes: pontes de seção celular, pontes de duas e cinco vigas. Para pontes de duas e cinco vigas, realiza-se a análise da seção transversal por meio de linhas de influência. Foram calculados os momentos fletores no meio do vão e as forças cortantes no apoio para a carga móvel de norma e para àqueles os modelos propostos em Rossigali. Para pontes de duas vigas as solicitações calculadas por linha de influência foram comparadas com os valores apresentados em Rossigali obtidos da análise em programa comercial de elementos finitos.

    Os resultados mostram que, para as pontes de duas vigas, as solicitações devidas ao tráfego real podem ser maiores que aquelas devidas ao TB450 da norma para vãos pequenos. Para as demais seções transversais deve-se fazer um estudo sobre qual dos modelos propostos melhor representam o tráfego real.

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    DESENVOLVIMENTO DE DOSAGEM DE CONCRETO AUTOADENSÁVEL TENDO EM VISTA SUA IMPLEMENTAÇÃO EM FÁBRICA DE PRÉ-MOLDADOS QUE PRODUZ PEÇAS EM CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO

Orientador(a)

    Prof. M.Sc Bruno Barzellay Ferreira da Costa

    Prof. Dr. Eduardo Jorge Vidal Dultra (Coorientador)

Resumo  

    A construção civil enfrenta constantemente grandes desafios no que diz respeito a inovação e implementação de novos processos construtivos. O concreto autoadensável (CAA) é considerado um dos maiores avanços dos últimos anos na construção civil, isto porque sua utilização vem gerando benefícios em todas as áreas que compõem a prática de construir. Dentre as vantagens é possível verificar benefícios econômicos, ambientais e técnicos, além de melhorias nas condições de trabalho, devido a redução de ruído e má postura ergométrica causada pelo uso do vibrador no processo de adensamento, etapa esta, eliminada no uso do CAA. A indústria dos Pré-Fabricados é responsável por parcela significativa do consumo de concreto no mundo, tendo como sua maior vantagem a característica de ser um processo industrializado, com controles de qualidade mais rigorosos que as construções in loco. Sendo assim, a utilização do CAA é imprescindível para uma maior produtividade, eliminando problemas de acabamento das peças, comuns ao uso do concreto convencional (CCV), economia na mão de obra, além de reduzir o tempo de produção. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo de dosagem de um traço de concreto autoadensável para atender as necessidades de uma fábrica de pré-moldados situada na região norte fluminense que utiliza elementos em concreto protendido como seu principal produto. Foi elaborado um traço utilizando 45% (em massa) de areia fina proveniente do processo de britagem para compor o agregado miúdo afim de suprir a demanda de finos, garantindo a coesão e fluidez do concreto, Cimento CP-V ARI RS, aditivo superplastificante base policarboxilato (PC), areia média e brita 0. Através da avaliação dos ensaios de propriedades do concreto no estado fresco, o traço elaborado atendeu todos os requisitos da NBR 15823:2010 habilitando-o para uso em elementos pré-moldados além de reduzir o tempo de desforma de 24 para 20 horas devido o ganho de resistência inicial em relação ao CCV. O custo dos materiais para produção do concreto ficou apenas 1% mais caro, porém, levando em consideração a redução de mão de obra e utilização do vibrador de imersão, o CAA apresenta redução significativa do custo final da produção da fábrica.

Abstract

    Civil construction constantly faces major challenges that do not allow an innovation and implementation of new constructive processes. Self Compacting Concrete (SCC) is considered one of the greatest advances lately in construction, where its management generates benefits in all areas of construction. That is, economic, environmental and technical benefits, as well as better working conditions. High exposure to noise and ergonomic hazards caused by the use of the vibrator during stage of densification, will also be eliminated when using SCC. The prefabricated industry is responsible for much of the world’s concrete consumption, with its biggest advantage being an industrialized process, with rigorous quality controls and in-site construction. Therefore, the use of SCC is essential for greater productivity, eliminating problems at finishing stage, inherent to CC, reducing labor and time spent. The aim of the present work was to conduct a dosage study of a self-compacting concrete trait to attend the needs of a Precast Factory, located in the northern region of Rio de Janeiro, which uses prestressed concrete elements as its main product. A concret mix was prepared using 45% of fine sand from the crushing process to compose the small aggregate in order to supply the demand for fines, ensuring the cohesion and fluidity of concrete, Cement CP-V ARI RS, superplasticizer additive base polycarboxylate(PC), medium sand and gravel 0. Through the evaluation of concrete properties tests in the pasty state, the concrete mixture studied presented all the requirements of NBR 15823: 2010, enabling it to be used in precast elements and reducing the deformation time from 24 to 20 hours due to the initial resistance increase in relation to the CCV. The cost of materials for the production of concrete was only 1% more expensive, however, considering the reduction of labor costs and the non-use of the immersion vibrator, the CAA showed a significant reduction of the final cost of production of the factory.

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    DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIO DE MULTIPLOS PAVIMENTOS EM CONCRETO ARMADO

Orientador(a)

    Prof. Msc. Marcos Antonio Campos Rodrigues

Resumo

    Nos dias atuais, a arquitetura de edifícios exige construções cada vez mais esbeltas e com estruturas complexas, assim, a elaboração do projeto estrutural necessita de ferramentas capazes de realizar cálculos de maneira eficiente, com segurança e responsabilidade. Neste Contexto, a informática se apresenta como um aliado do engenheiro, mas sem substituir os conceitos fundamentais da engenharia que devem nortear essa atividade.

    Dessa maneira, o presente trabalho visa o dimensionamento de um edifício residencial multifamiliar, em concreto armado, tomando como base os critérios da NBR 6118:2014. Serão utilizados métodos simplificados para o dimensionamento das lajes, vigas e pilares da estrutura, com auxílio do Software Ftool e também de planilhas eletrônicas do Microsoft Excel. Em seguida, os valores encontrados foram comparados aos fornecidos pelo Software TQS, que é um dos pacotes comerciais mais utilizados na área para elaboração de projetos estruturais, sendo referência no ramo.

    A partir dessa análise, os valores encontrados com ambos os métodos foram semelhantes na maioria dos pontos, para as lajes, vigas e pilares.

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   PROJETOS DE PAREDES DE CONCRETO ARMADO MOLDADAS NO LOCAL: ESTUDO DO SISTEMA CONSTRUTIVO E DIMENSIONAMENTO AUTOMÁTICO SEGUNDO A NBR 16055

Orientador(a)

    Prof. M. Sc. Anselmo Leal Carneiro

    Prof. M. Sc. Bruno Barzellay Ferreira da Costa (Coorientador)

Resumo

    O presente trabalho apresenta uma descrição dos materiais e do processo construtivo de paredes de concreto armado moldadas “in loco”, além do desenvolvimento de um programa para roteiro de cálculo de dimensionamento de paredes de concreto através do Visual Basic Application – VBA Excel, obedecendo aos requisitos estabelecidos pela ABNT NBR 16055 (2012). Com a alta demanda de execução de obras de edifícios populares nos anos anteriores, principalmente após incentivos do governo como o programa “Minha Casa, Minha Vida” houve uma necessidade de adotar sistemas construtivos que atendessem a alta velocidade e o baixo custo das construções, e uma das alternativas foi o sistema construtivo de paredes de concreto. Neste trabalho, foram detalhadas as principais características dos materiais e dos procedimentos de projetos com paredes de concreto e, por fim, realizado o dimensionamento de uma casa, detalhando assim o passo a passo do dimensionamento de uma parede modelo.

    Com base nas características do sistema, foi concluído que a alta produtividade para construção de edificações semelhantes é sua principal vantagem. Porém, em caso de erros de execução/projetos e necessidade de retrabalhos, essa situação pode tornar o sistema inviável. Além disso, é desenvolvido a elaboração de um programa para roteiro de cálculo a fim de aumentar a velocidade e eficiência do dimensionamento das paredes.

Abstract

    The present work introduce a description of the materials and the constructive process of wall of reinforced concrete cast in place and the development of a program for the concrete wall sizing calculation roadmap through Visual Basic Application – VBA Excel complying with requirements established by ABNT NBR 16055 (2012). With the high demand for execution of works of popular buildings in previous years, Mainly after government incentives such as the program “Minha Casa, Minha Vida” There was a need to adopt constructive systems that would meet the high speed and low cost of constructions And one of the alternatives was the constructive system of concrete walls. In this work, the main characteristics of the materials and the procedures of projects with concrete walls were detailed And finally carried out the sizing of a house detailing step by step of the sizing requirements of a model wall.

    Based on the system characteristics, It was concluded that the high productivity for the construction of similar buildings is its main advantage. However, in case of errors of execution or projects and need of rework this advantage can make the system impracticable. In addition, it is developed to draw up a program for a calculation route in order to increase the speed and efficiency of the sizing of the walls.

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    PROJETO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM AÇO

Orientador(a)

    Prof. Esdras Pereira de Oliveira

Resumo

    A indústria da construção no Brasil utiliza predominantemente como sistema construtivo o concreto armado. No entanto, a abundância na produção de aço no país aliada aos benefícios que o mesmo fornece à esse setor da indústria, torna interessante a utilização do aço como sistema estrutural, sendo uma ótima alternativa ao sistema convencional. Dentre os benefícios podem ser citados: o menor prazo de construção, alívio das cargas e diminuição dos custos da fundação, precisão construtiva e diminuição de desperdícios de material.

    Assim, os objetivos deste trabalho são: desenvolver o projeto estrutural de um edifício residencial de quatro pavimentos utilizando o sistema construtivo em aço, apresentar a revisão bibliográfica para o desenvolvimento de um projeto estrutural e estabelecer comparativos em relação às considerações da NBR 8800 (2008) para a utilização dos efeitos globais de segunda ordem em estruturas de pequena deslocabilidade. Essa temática foi escolhida para desenvolver e aprofundar os conceitos aprendidos nas disciplinas de Estruturas cursadas ao longo da graduação em Engenharia Civil.

    Quanto à comparação dos resultados provenientes do modelo que considera e do modelo que não considera os efeitos globais de segunda ordem em estruturas de pequena deslocabilidade, conclui-se que a diferença dos resultados é desprezível, em torno de 5%. Justificando portanto, a consideração feita no item 4.9.7.1.4 da NBR 8800 (2008).
Para a realização desse trabalho, utilizou-se pesquisas em manuais do CBCA (Centro Brasileiro da Construção em Aço), dissertações, livros e softwares de análise estrutural.

Abstract

    The construction industry in Brazil uses predominantly as constructive system the reinforced concrete. However, the plenty in production of steel in the country allied to the benefits that it provides the industry sector, makes interesting to use steel as constructive system, being a great alternative to the conventional system. Among the benefits can be mentioned: the shorter construction period, relief of foundation loads and reduction of foundation costs, constructive precision and reduction of material waste.

    Thereby, the purpose of this work are: to develop the structural project of a four-story residential building using the steel building system, to present a bibliographic review for the development of a structural project and to establish comparatives in relation to the considerations of NBR 8800 (2008) for the use of second order global effects in small displacement structures. This theme was chosen to develop and deepen the concepts learned in Structure subjects studied during the Civil Engineering graduation.

    Concerning about the comparisons of the results from the model that considers and the model that does not considers the second order global effects on small displacement structures, it is concluded that the difference in results in negligible, around 5%. Justifying the consideration made in item 4.9.7.1.4 of NBR 8800 (2008).
It was used as methodology, research in CBCA (Brazilian Center of Steel Construction) manuals, dissertations, books and structural analysis software.

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    PROJETO ESTRUTURAL DE UM GALPÃO EM LIGHT STEEL FRAMING

Orientador(a)

    Prof. Esdras Pereira de Oliveira

Resumo

   A indústria de construção civil sofre aprimoramentos diários e neste sentido o emprego de estruturas leves, em Light Steel Framing, encaixa-se cada vez mais como uma alternativa pratica e sustentável para redução de desperdícios e prazos. Apesar do seu uso já consagrado em estruturas residências de pequeno porte, a adoção deste método construtivo ainda enfrenta resistência quando utilizado em edificações comerciais devido ao desconhecimento das capacidades resistentes destes materiais. Neste sentido, este trabalho busca mostrar que os perfis formados a frio podem desempenhar as mesmas funções dedicadas aos perfis soldados ou laminados. Tendo em vista tal objetivo, realizou-se o dimensionamento de um galpão comercial dotado de ponte rolante com capacidade nominal de 100 kN. Neste trabalho contempla-se a definição dos subsistemas construtivos, esforços, análise estrutural e dimensionamento da estrutura. Para tanto, são utilizado manuais, dissertações e softwares de análise comerciais e desenvolvidos pelo autor ou orientador.

Abstract

    The civil construction industry undergoes daily improvements and in this sense the use of lightweight structures in Light Steel Framing fits increasingly as a practical and sustainable alternative to reduce waste and deadlines. Despite its already conspicuous use in small residential structures, the adoption of this constructive method still faces resistance when used in commercial buildings due to the lack of knowledge of the resistant capacities of these materials. In this sense, this work tries to show that the profiles formed in the cold can perform the same functions dedicated to the welded or rolled profiles. In order to do so, it is
possible to design a commercial shed, equipped with a crane, with a nominal capacity of 100 kN. In this work, it is contemplated the definition of the constructive subsystems, efforts, structural analysis and structure dimensioning. For this, manuals, dissertations and commercial analysis software will be used and developed by the author or supervisor.

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  ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DO CONCRETO LEVE NÃO ESTRUTURAL COM SUBSTITUIÇÃO DE AGREGADO MIÚDO POR RESÍDUO DE PRANCHA DE SURFE

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

  Este trabalho teve como objetivo avaliar a resistência à compressão do concreto leve com a substituição do agregado miúdo por resíduo de pranchas de surfe. Também foram analisados a absorção de água dos corpos de prova e suas massas especificas. Foram incorporados resíduo de prancha de surfe como componente para proporcionar, principalmente, redução de peso do concreto. As dosagens de concreto leve com resíduo de prancha de surfe (RPS) estudadas foram compostas basicamente por: cimentos CPII-E-32, agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia), resíduo de prancha de surfe e água. Ao final da pesquisa experiemental, após a análise de 5 traços distintos, foi possível observar a redução da resistência a compressão e da massa específica, além de um aumento na absorção, conforme o acréscimo de RPS, ambos resultados, naturalmente, em comparação ao concreto convencional.

Abstract

    This study has as objective to evaluate the compressive strength of the lightweight concrete with replacement of fine aggregate by surfboard residue. Were also analyzed the water absorption and your specific masses. Were incorporated the surfboard residue as component to provide, mainly, weight reduction of concrete. The dosages of lightweight concrete with surfeboard residue (SR) studied were composed basically for: cement CPII-E-32, coarse aggregate (rock), fine aggregate (sand), surfboard residue and water. At the end of the research, after the analysis of 5 distinct dosages, it was possible to observe the reduction of the compressive strength and the specific mass, besides an increase in the absorption, as the increase of SR, both results, of course, compared to conventional concrete.

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  ANÁLISE GEOTÉCNICA DE FUNDAÇÕES EM ESTACAS A PARTIR DE MÉTODOS SEMI-EMPIRICOS E DINÂMICOS: ESTUDO DE CASO – BLOCO D – UFRJ/MACAÉ

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

  Graças a ampliação constante do campus universitário da prefeitura municipal de Macaé nos últimos anos, foi possível a realização do acompanhamento e análise geotécnica das fundações do bloco D. A empresa responsável pela construção do empreendimento colaborou com todo o processo e o aprendizado teórico da sala de aula pôde, enfim, ser colocado na prática da engenharia do cotidiano. Neste contexto, este trabalho faz uma análise comparativa entre os cálculos de fundações profundas com estacas metálicas – tipo trilho TR-57 – considerando diferentes hipóteses de embuchamento para os elementos. Os dimensionamentos foram desenvolvidos através dos métodos AOKI e VELLOSO (1975) e DÉCOURT e QUARESMA (1978) com contribuição de DÉCOURT (1982) e DÉCOURT e QUARESMA (1982). Este estudo está baseado em perfis de sondagens reais de um edifício localizado na Cidade Universitária de Macaé – RJ. Um método dinâmico, com base na medida da nega do estaqueamento da obra, foi utilizado para fins de comparação com a capacidade de carga semi-empirica destas fundações.

Abstract

    The constant expansion of the university campus of Macaé municipal government in recent years, it was possible to carry out the monitoring and geotechnical analysis of the foundations of block D. The company responsible for the construction of the project collaborated with the whole process and theoretical learning of the room classroom could, finally, be put into the practice of everyday engineering. In this context, this work makes a comparative analysis between the deep foundations calculations with metal stakes – rail type TR-57 – considering different hypotheses of embuchamento for the elements. The sketches were developed using the methods AOKI and VELLOSO (1975) and DÉCOURT and QUARESMA (1978) with the contribution of DÉCOURT (1982) and DÉCOURT and QUARESMA (1982). This study is based on profiles of real surveys of a building located in university campus of Macaé – RJ. A dynamic method, based on the measurement of the negation of the work staking, was used for purposes of comparison with the semi-empirical load capacity of these foundations.

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