Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43368
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5794-3630
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Análise experimental e numérica sobre a influência de chapas de ligação bloco-estaca no comportamento mecânico de blocos sobre duas estacas metálicas
Alternate title (s): Análise experimental e numérica sobre a influência de chapas de ligação bloco-estaca no comportamento mecânico de blocos sobre duas estacas metálicas
Author: Silva, Adriel Augusto dos Santos
First Advisor: Delalibera, Rodrigo Gustavo
First member of the Committee: Almeida Filho, Fernando Menezes de
Second member of the Committee: Rossi, Alexandre
Summary: O bloco de coroamento é projetado como um elemento de transição, transferindo as ações da superestrutura para as estacas. Embora amplamente utilizado, não existe um método de cálculo unificado ou consenso sobre os parâmetros a serem utilizados em seu dimensionamento. Geralmente, o método de bielas e tirantes é empregado em blocos considerados rígidos, enquanto o método das seções é usado para blocos flexíveis. Além disso, as limitações do conhecimento científico sobre o comportamento de blocos sobre estacas metálicas, juntamente com a escassez de literatura técnica disponível, resultam em divergências entre os métodos analíticos e na ausência de normatização. Isso pode levar a verificações equivocadas, resultando em superdimensionamento ou subdimensionamento desses elementos, o que pode causar desperdício de materiais ou comprometer a segurança estrutural das edificações. Diante dessas questões, este trabalho propôs investigar o comportamento mecânico de blocos adicionando uma chapa soldada no topo das estacas metálicas, referida como chapa de ligação, a fim de aumentar a área da zona nodal inferior e reduzir as tensões nessa região. Para o desenvolvimento dessa investigação, foram fabricados 6 modelos de blocos sobre duas estacas metálicas de perfil W laminado, com variações de armaduras e espessuras das chapas de ligação. Os ensaios dos modelos experimentais permitiram a análise do comportamento geral dos modelos, da rigidez e força última, da deformação dos tirantes, das estacas, das armaduras longitudinais dos pilares e do concreto na região das bielas. Os resultados indicaram que a adição de uma chapa de ligação em blocos sobre estacas metálicas pode aumentar significativamente a capacidade resistente desses elementos. Para aprofundar o estudo, foram desenvolvidas simulações numéricas no Software ABAQUS/CAE®, utilizando os modelos ensaiados experimentalmente para aferir os modelos numéricos e compreender os fluxos de tensões e o comportamento mecânico dos modelos. Com o desenvolvimento dessas análises, espera-se contribuir para o avanço do conhecimento sobre o comportamento mecânico de blocos sobre estacas metálicas e buscar maneiras de otimizá-los.
Abstract: The pile cap is designed as a transition element that transfers loads from the superstructure to the piles. Although widely used, there is no unified calculation method or consensus on the parameters to be used in its design. Typically, the strut-and-tie method is employed for rigid pile caps, while the sections method is used for flexible pile cap. In addition, the limitations of scientific knowledge on the behavior of pile caps on steel piles, together with the scarcity of available technical literature, result in divergence between analytical methods and the absence of standardization. This can lead to incorrect verifications, resulting in oversizing or undersizing of these elements, which can cause material waste or compromise the structural safety of buildings. Considering these issues, this study proposed to investigate the mechanical behavior of pile caps by adding a welded plate on top of the steel piles, referred to as a connection plate. This plate increases the area of the lower nodal zone, reducing stresses in this region. For this investigation, 6 models of pile caps on two I-beam steel piles were fabricated, with variations in reinforcement and connection plate thicknesses. The experimental tests allowed for the analysis of the models' overall behavior, stiffness, and ultimate strength, the deformation of the ties, piles, column longitudinal reinforcements and the concrete in the strut region. The results showed that adding a connection plate to pile caps on steel piles can significantly increase their load-bearing capacity. To further the study, numerical simulations were conducted using ABAQUS/CAE® software, utilizing the experimentally tested models to validate the numerical models and understand the stress flows and mechanical behavior. Through these analyses, the study aims to advance knowledge on the mechanical behavior of pile caps on steel piles and explore ways to optimize them.
Keywords: Análise experimental
Análise numérica
Blocos sobre estacas
Fundações
Foundations
Numerical analysis
Experimental analysis
Pile caps
Steel piles
Estacas metálicas
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO
Subject: Engenharia Civil
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: SILVA, Adriel Augusto dos Santos. Análise experimental e numérica sobre a influência de chapas de ligação bloco-estaca no comportamento mecânico de blocos sobre duas estacas metálicas. 2024. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5135.
Document identifier: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5135
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43368
Date of defense: 27-Aug-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
AnáliseExperimentalNumérica.pdfDissertação37.74 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons