Experimental analysis of the influence of the reinforcement in pile caps with metal piles

Piling caps are foundation elements that are responsible for transmitting the loads from the columns to the piles. Several methods and models have been developed in the literature aiming to understand the proccess of transference and the current efforts, with emphasis on the Strut-and-tie Method, a method whose initial premise is the existence of a dimensional truss inside of the blocks, where the struts compressions are resisted by the concrete and the tie tensils are resisted by the pile cap reinforcement. The aim of this thesis was to analyze the behavior of pile caps when using steel piles. The first part of the thesis was a study of the experimental tests of several authors, analyzing the results through different design models and literature limits, in order to observe the differences between the models. With these analyses, it was found that the design models and limits in the literature are different from each other and, therefore, a throughout analysis was required, emphasizing the importance of knowing the hypotheses and limitations of each subject. The second part of the was a experimental test of four pile caps on two metal piles where the variable was the position of the rebar of the pile cap. After the experiments, it was observed that when rebar is positioned laterally to the top of the metallic pile, there is a greater ramification of the cracks, while the pile cap with rebar positioned on the top of the pile presents a greater stiffness. Furthermore, the tests showed that the pile caps tested presented as same behavior as studied by other authors in the literature, also confirming two hypotheses presented in other studies: the force on the tie is not constant throughout its length and the pile is subject to flexion-compression efforts.Pesquisa sem auxílio de agências de fomentoDissertação (Mestrado)Os blocos sobre estacas são elementos de fundação que são responsáveis por transmitir as cargas dos pilares para as estacas. Para compreender como essa transmissão de cargas e os esforços que ocorrem dentro dos blocos sobre estacas, diversos métodos e modelos foram desenvolvidos na literatura, ressaltando-se o Método de Bielas e Tirantes, método cuja premissa inicial é a existência de uma treliça no interior dos blocos, onde os esforços das bielas são resistidos pelo concreto e os esforços nos tirantes são resistidos pelas armaduras do bloco. O trabalho teve como objetivo analisar o comportamento dos blocos de fundação quando são utilizadas estacas metálicas. A primeira parte do trabalho foi um estudo dos ensaios experimentais de diversos autores analisando os resultados mediante diferentes modelos de cálculos e limites da literatura, com o intuito de observar as diferenças entre os modelos. Com essas análises, verificou-se que os modelos de cálculos e limites da literatura apresentam divergências entre si e, com isso, realizou-se uma análise crítica destes resultados, ressaltando-se a importância do conhecimento das hipóteses e limitações de cada um. A segunda parte do trabalho consistiu no ensaio experimental de quatro blocos sobre duas estacas metálicas onde a variável era o posicionamento da armadura principal de tração do bloco. Com os experimentos, pôde-se observar que quando a armadura principal de tração é posicionada lateralmente ao topo da estaca metálica há uma maior ramificação das fissuras, enquanto o bloco com armadura posicionada sobre o topo da estaca apresenta uma maior rigidez aos deslocamentos. Além disso, os ensaios demonstraram que os blocos de fundação apresentaram comportamento semelhante ao comportamento estudado por outros autores da literatura, confirmando também duas hipóteses apresentadas em outros estudos: a força atuante no tirante não é constante em todo seu comprimento e a estaca está sujeita a esforços de flexo-compressão.2023-08-3