Nonlinear finite element analysis of four-pile caps supporting columns subjected to generic loading

Abstract

The paper presents the development of an adaptable strut-and-tie model that can be applied to the design or analysis of four-pile caps that support axial compression and biaxial flexure from a supported rectangular column. Due to an absence of relevant test data, the model is validated using non-linear finite element analyses (NLFEA). The results indicate that the use of the proposed model would lead to safe and economical designs. The proposed model can be easily extended to any number of piles, providing a rational procedure for the design of wide range of pile caps.

Análise numérica do comportamento de blocos sobre quatro estacas com cálice parcialmente embutido : estudos de casos reais

“…Para o cálculo das forças nos tirantes e nas bielas, é feito o equilíbrio dos nós coincidentes com as estacas. Para confirmar o modelo proposto, Souza et al (2007) compararam os resultados obtidos a partir do modelo proposto com os resultados de simulações numéricas de blocos ensaiados experimentalmente e encontrados na literatura, e observaram que o modelo de bielas e tirantes conduz a resultados satisfatórios e a favor da segurança. Souza et al (2007), observando os resultados obtidos nas simulações numéricas, sugerem que o valor limite da resistência à compressão do concreto junto ao pilar seja admitida igual à resistência característica do concreto à compressão.…”

Análise do comportamento de blocos sobre quatro estacas com cálice embutido

“…Em razão dos blocos do grupo B, com interface lisa, não terem apresentado a formação de bielas de compressão e em razão das tensões nas barras da armadura dos tirantes terem sido muito pequenas, a força nas bielas e nos tirantes foram apenas determinados para os blocos do grupo A. Souza et al (2007).…”

“…-as inclinações e os valores das forças nas bielas dos blocos com interface de ligação rugosa, considerada monolítica, assemelharam-se àqueles idealizados pelos modelos de Blévot e Frémy (1967), no caso de aplicação de força centrada, e assemelharam-se aos modelos presentes nos trabalhos de Nori e Tharval (2007) e Souza et al (2007) -em suma, recomenda-se que as ligações em interfaces de concreto, tais como estas entre pilar e bloco, sejam capazes de transferir solicitações tangenciais, seja por atrito ou mediante o emprego de chaves de cisalhamento. As ligações que dependem unicamente do atrito, tais como as de cálice de interface lisa, devem ser utilizadas com restrição, pois os esforços transferidos dependem fundamentalmente da rugosidade da interface e da pressão normal à ligação que, nem sempre, são conhecidas ou suficientes.…”

“…-nos blocos onde são formadas as bielas de compressão a partir de uma força aplicada com excentricidade, é recomendada a utilização de modelos de bielas e tirantes mais refinados tais como os de Nori e Tharval (2007) e Souza et al (2007). Estes modelos ainda precisam ser calibrados a partir de ensaios experimentais, todavia se mostraram muito superiores aos modelos elaborados para força vertical centrada e que, freqüentemente, são utilizados para o dimensionamento de blocos submetidos à força vertical e momentos.…”

“…Apesar dos valores obtidos serem superiores, as inclinações das bielas seguem a tendência apresentada nos modelos analíticos propostos em Souza et al (2007)…”