RESUMO: Procedimentos convencionais de interpretação de provas de carga em estacas escavadas instrumentadas baseiam-se em medidas de deformações para as quais assume-se como configuração de referência e deformação nula o instante imediatamente anterior ao início da prova de carga. No entanto, algumas evidências experimentais mostram que o concreto, em estacas escavadas, apresenta deformações devidas ao processo de cura do concreto de magnitude comparável às medidas durante as provas de carga. Portanto, pode-se esperar que a mobilização de atrito lateral comece a se desenvolver antes mesmo do início das provas de carga. Alguns autores através de procedimentos experimentais e análises numéricas buscaram quantificar a influência de tais deformações volumétricas do concreto em etapa anterior à prova de carga na capacidade de carga das estacas através de diferentes abordagens. O presente trabalho busca estabelecer um quadro de referência sobre o tema para trabalhos existentes e futuros. Buscando avaliar a influência das deformações do concreto induzidas pelo o processo de cura no atrito lateral desenvolvido antes de provas de carga em estacas escavadas, foram realizadas simulações numéricas por elementos finitos considerando deformações térmicas, autógenas e por secagem do concreto. As análises foram realizadas considerando o concreto como material elástico linear e isótropo e o solo como elastoplástico seguindo o modelo constitutivo de Mohr-Coulomb, nativamente implementado no software ABAQUS. Os resultados são interpretados focando na relevância das deformações de cura para a capacidade de carga e distribuição de carga ao longo de estacas escavadas em solo granular, considerando ou não as deformações no concreto devidas ao seu processo de cura.

ABSTRACT: Conventional interpretation procedures of load tests on instrumented piles rely upon measurements of strains that assume as zero for strains measured at the instant immediately before starting the test as reference configuration. However, some experimental evidence shows that concrete in drilled shafts undergoes strains induced by the curing process comparable in magnitude to the strains measured during the load tests. It is therefore expected that mobilization of shaft friction takes place before the load test. Several authors have performed experimental and numerical analyses aiming to quantify the influence of those pre-load test concrete volumetric strains on the measured bearing capacity using different approaches. The present work aimed to establish a reference framework for the existing and future works on this topic. In order to assess the influence of concrete strains induced by curing process on the shaft friction before the start of the load tests in drilled shafts, several finite element numerical simulations are performed, considering the thermal, autogenous and drying strains. The analyses consider concrete as an isotropic linear-elastic material and the soil as an elastic-plastic material using the Mohr-Coulomb constitutive model natively implemented in the software ABAQUS. The results are interpreted focusing on the relevancy on the bearing capacity and load distribution along drilled shafts considering or not the strains induced by concrete curing.

A presente pesquisa avalia o comportamento mecânico da haste femoral não-cimentada Logical através de elementos finitos. Foram analisadas diferentes condições de contorno encontradas na prática ortopédica: a) apenas o colo exposto; b) com as aletas anti-rotatórias parcialmente expostas; e c) com as aletas totalmente expostas. Variações antropométricas foram consideradas pelas diferentes angulações de colo propostas e através de diferentes cargas aplicadas. A haste apresentou um bom coeficiente de segurança. Embora pequenos deslocamentos sejam observados em todas as condições, existe um maior deslocamento com o aumento da exposição das aletas da prótese. Mesmo para a condição extrema com as aletas totalmente expostas, a prótese suporta as cargas de trabalho e ainda há um bom fator de segurança. Tensões e deslocamentos se modificam consideravelmente com as diferentes angulações propostas para o colo, sugerindo que as variações antropométricas devam ser consideradas no futuro para otimizar o desempenho da prótese.

This paper evaluates the mechanical behavior of an uncemented hip stem using finite element analysis. The analysis is focused on the stem-bone interaction which is assessed by simulation of distinct conditions encountered daily on orthopedic practice of hip implants. Logical uncemented femoral stem was used in this work. Three distinct conditions have been modeled: a) exposed neck with fully embedded fins, b) partially exposed anti-rotational fins and c) fully exposed fins, representing real femoral hip conditions. Anthropometric variations and different angulations for the stem neck were investigated for typical body weight of populations submitted to implants. The ratio of mobilized stress to yield stress is shown to be lower than 55% indicating a safety factor against stem failure. Although small displacements are observed in all conditions, the displacement increases with the increase of both the length of exposed fins and the magnitude of applied forces. Even for the extreme condition of fully exposed fins, the prostheses will support the working loads, and the risk of bone fracture still has a safety factor. Stresses and displacements change considerably with neck angulations suggesting that anthropometric variations should be considered in the future to optimize prostheses performance. Numerical analysis of the used uncemented femoral stem demonstrated that small stresses and strains are generated under working load conditions indicating that a proper factor of safety is obtained for the static conditions tested in the present study.