Computational analysis of pile caps

Abstract

O presente trabalho faz uma análise numérica do comportamento estrutural de blocos sobre duas e três estacas e está dividido em duas partes. Na primeira parte é realizada uma comparação entre os resultados das análises numéricas e de modelos experimentais de outros autores. A simulação numérica é desenvolvida com o emprego do programa computacional baseado em Elementos Finitos ATENA 3D. Na segunda parte são feitas variações nos modelos experimentais originais para verificação de possíveis modificações no fluxo de tensões no concreto e nas armaduras, na capacidade portante e rigidez da peça, e, na aderência e ancoragem das barras de aço. O objetivo é corroborar os resultados de estudos recentes na área que vem convergindo para uma teoria comum que melhor representa o comportamento estrutural de blocos sobre estacas. Os resultados da comparação numérica com a experimental demonstram a complexidade e a dificuldade de reprodução de todas as variáveis envolvidas nos ensaios em laboratório de modelos em tamanho real ou reduzido. Os modelos numéricos de blocos sobre duas e três estacas apresentaram uma boa aproximação e comprovaram os resultados obtidos por outros autores, por exemplo, a dispensa da necessidade de utilização de ganchos de ancoragem e a predominância de uma ruína frágil através da ruptura do concreto e fendilhamento do bloco.This study develops a numerical analysis of the behavior of pile caps with two and three piles and is divided in two parts. The first one presents a comparison between the results of a numerical analysis and the experimental behavior of pile caps. The numerical analysis is executed with Finite Element software ATENA 3D. In the second part, variations are applied to the original experimental model in order to verify modifications on the stress field in concrete and steel; on the load-bearing capacity and stiffness of the structure and on the anchorage and adherence of the ties. The main objective is to confirm the results and conclusions of recent studies that converge to a common theory, more suitable to pile caps. The results of the comparison between numerical and experimental results demonstrate the complexity and difficulty to recreate all the variables that have an impact on the experimental tests. Numerical models of pile caps with two and three piles have demonstrated a good approximation. The behavior of the numerical models reasserts the results of other authors, for example, the needlessness of anchorage hooks and the prevalence of a brittle mode of failure with concrete crushing and shearing