Dimensionamento de blocos de coroamento sobre estacas metálicas

CAPESO presente trabalho tem como objetivo propor um modelo, utilizando o método de bielas e tirantes, para o dimensionamento das armaduras de flexão de blocos de fundação sobre estacas metálicas submetidos a cargas verticais. O método é composto por três etapas principais: a determinação da geometria dos elementos (bielas, tirantes e zonas nodais), a verificação das tensões nas bielas comprimidas e zonas nodais, e o dimensionamento da armadura de flexão. Inicialmente, foram realizadas comparações de seus resultados com dados experimentais de blocos de fundação com estacas em concreto. Em seguida, algumas considerações foram feitas a fim de possibilitar o emprego do método para a situação de estacas de perfil metálico, tais como: a análise da seção de concreto contribuinte que envolve a seção estaca metálica embutida; o estudo do confinamento do concreto nas regiões nodais do modelo e a determinação da influência da compressão transversal na ancoragem da armadura. Para o estudo do comportamento dos blocos de coroamento com estaca metálica submetidos a cargas centradas foram estudados ensaios experimentais realizados em blocos com geometrias, armaduras e resistência do concreto à compressão variadas. A comparação dos modelos propostos de bielas e tirantes com os dados experimentais produziu resultados bastante satisfatórios, quanto à previsão do comportamento estrutural de um bloco de coroamento com estacas metálicas submetido a cargas verticais. Os parâmetros presentes nas normas brasileiras vigentes foram respeitados, e estudos de algumas regulamentações internacionais também foram realizados. Tomando por base os resultados obtidos são apresentadas recomendações para a implementação do modelo de bielas e tirantes no dimensionamento de blocos de coroamento sobre estacas metálicas, assim como para a execução adequada desses importantes elementos estruturais.This study aims to propose a model, using strut-and-tie method, to design flexural reinforcement of pile caps with steel piles under vertical loads. The method comprises three main steps: setting geometry of elements (struts, ties and nodal zones: stress control in compression struts and nodal zones, and the design of flexural reinforcement. Firstly, comparisons of theoretical results with experimental data of caps with concrete piles are made. After that, considerations are made in order to make possible the application of this method with steel piles, such as: the analysis of the wedge of concrete that involves the pile embedded cross-section, the study of concrete confinement in nodal zones of the model and the study of the transverse compression influence on the reinforcement anchorage. To study the behavior of pile caps with steel piles under centered loads pile caps tests with varied geometry, reinforcement and concrete strength were studied. The comparison of the proposed strut-and-tie models with the experimental data produced quite satisfactory results regarding the prediction of the structural behavior of pile caps with steel piles under vertical loads. The provisions of the current Brazilian standards are followed, and studies of some international recommendations are also considered. Based on the results obtained, guidance for the use of strut-and-tie model are presented in the design pile caps with steel piles, as well as for the adequate detailing of these important structural elements