Publicação: Análise experimental de blocos sobre duas estacas metálicas com armadura metálica e não-metálica de barras de polímeros reforçada com fibra de vidro (GFRP)
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO
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Resumo
Os blocos de coroamento sobre estacas são elementos estruturais fundamentais em fundações profundas, responsáveis pela transferência das cargas da superestrutura para as estacas. Por estarem geralmente confinados ao solo e expostos a ambientes com elevada umidade, esses elementos são particularmente suscetíveis a patologias associadas à corrosão das armaduras metálicas, tornando desejável a investigação de soluções alternativas que proporcionem maior durabilidade. Neste contexto, o presente trabalho avaliou experimentalmente o comportamento estrutural de blocos rígidos sobre duas estacas metálicas, dimensionados segundo o método das bielas e tirantes, comparando modelos armados com barras de aço CA-50 e com barras de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP). Todos os modelos foram projetados com as mesmas condições geométricas, de carregamento e resistência do concreto, variando-se exclusivamente o tipo e a distribuição da armadura principal de tração. O programa experimental incluiu ensaios de caracterização dos materiais, ensaios de carga até a ruptura dos blocos e instrumentação para monitoramento de deformações, deslocamentos, fissuração e distribuição de esforços nos apoios. Os resultados mostraram que os blocos armados com aço apresentaram comportamento compatível com as hipóteses de blocos rígidos, com menores deformações e fissuração mais controlada. Em contraste, os blocos armados com GFRP exibiram maiores deformações e aberturas de fissuras, caracterizando comportamento estrutural mais flexível, mesmo quando dimensionados segundo os mesmos critérios. Verificou-se ainda que a distribuição da armadura de GFRP ao longo de todo o comprimento do tirante resultou em melhor desempenho estrutural quando comparada à concentração da armadura apenas na região de ancoragem. Conclui-se que o uso de barras de GFRP em blocos sobre estacas é viável do ponto de vista resistente, porém requer critérios adicionais de dimensionamento relacionados ao controle de deformações e fissuração.
Abstract
Pile caps are fundamental structural elements in deep foundation systems, responsible for transferring loads from the superstructure to the piles. Due to their typical exposure to aggressive environments, such as high moisture conditions, these elements are prone to deterioration associated with steel reinforcement corrosion, which motivates the investigation of more durable reinforcement alternatives. In this context, this study experimentally evaluated the structural behavior of rigid pile caps supported by two steel piles, designed according to the strut-and-tie method, comparing models reinforced with CA-50 steel bars and glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars. All models were designed with identical geometry, loading conditions, and concrete strength, varying only the type and distribution of the main tensile reinforcement. The experimental program included material characterization tests, load tests up to failure, and detailed instrumentation to monitor strains, displacements, crack development, and load distribution at the supports. The results showed that steel-reinforced pile caps exhibited behavior consistent with rigid block assumptions, presenting lower deformations and better crack control. Conversely, GFRP-reinforced pile caps showed larger deformations and crack widths, indicating a more flexible structural response, even when designed using the same criteria. It was also observed that distributing the GFRP reinforcement along the entire length of the tie resulted in improved structural performance compared to concentrating the reinforcement only in the anchorage region. The study concludes that the use of GFRP bars in pile caps is structurally feasible in terms of ultimate strength; however, additional design criteria related to deformation and crack control are required.
Palavras-chave
Blocos sobre estacas, Pile caps, GFRP, FRP, Bielas e tirantes, Strut-and-tie method, Comportamento estrutural, Structural behavior, Fundações profundas, Deep foundations, Estacas metálicas, Metal stakes
Citação
VILAÇA, Leticia Cruvinel Ramos. Análise experimental de blocos sobre duas estacas metálicas com armadura metálica e não-metálica de barras de polímeros reforçada com fibra de vidro (GFRP). 2026. 196 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.134.
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