Adaptable Strut-and-Tie Model for Design and Verification of Four-Pile Caps

A large percentage of pile caps support only one column, and the pile caps in turn are supported by only a few piles. These are typically short and deep members with overall span-depth ratios of less than 1.5. Codes of practice do not provide uniform treatment for the design of these types of pile caps. These members have traditionally been designed as beams spanning between piles with the depth selected to avoid shear failures and the amount of longitudinal reinforcement selected to provide sufficient flexural capacity as calculated by the engineering beam theory. More recently, the strut-and-tie method has been used for the design of pile caps (disturbed or D-region) in which the load path is envisaged to be a three-dimensional truss, with compressive forces being supported by concrete compressive struts between the column and piles and tensile forces being carried by reinforcing steel located between piles. Both of these models have not provided uniform factors of safety against failure or been able to predict whether failure will occur by flexure (ductile mode) or shear (fragile mode). In this paper, an analytical model based on the strut-and-tie approach is presented. The proposed model has been calibrated using an extensive experimental database of pile caps subjected to compression and evaluated analytically for more complex loading conditions. It has been proven to be applicable across a broad range of test data and can predict the failures modes, cracking, yielding, and failure loads of four-pile caps with reasonable accuracy.

Aplicação do modelo escoras e tirantes a vigas parede de acordo com o Eurocódigo 2:2010

O Modelo Escoras e Tirantes surgiu no início do Século XX quando Ritter e Mörsch estabeleceram a analogia entre uma treliça clássica e uma viga de betão armado. Desde então pesquisadores têm estudado esse modelo como método de dimensionamento. A partir dos anos 90 várias normas apresentaram a utilização do modelo escoras e tirantes como relevante no dimensionamento de elementos de betão armado. Os critérios de segurança do Modelo Escoras e Tirantes são neste trabalho explicados de acordo com o Eurocódigo 2:2010, e comparadas com as normas NBR 6118:2014 e ACI 318:2011. É unanime dizer que a utilização do método torna-se mais vantajosa para regiões de descontinuidade. Em todos os elementos de betão armado, o Método Escoras e Tirantes são representações dos campos de tensão idealizados por elementos comprimidos e tracionados. Para a definição destes elementos é proposto o processo de “caminho de carga” em que conhecidas as tensões elásticas e suas direções principais utilizando o Método dos Elementos Finitos o modelo das escoras e tirantes é de fácil concepção. É também possível a definição deste a partir de modelos padrão já concebidos para determinados tipos de elementos estruturais de betão armado. Para o elemento descontinuo viga-parede estudado foram apresentados cinco modelos de cálculo até otimizar a solução validando as tensões com o Método dos Elementos Finitos. Em todos os modelos foram analisadas a definição do Modelo Escoras e Tirantes, a resistência das escoras, dos tirantes e dos nós até chegar à solução construtiva da viga-parede. Concluiu-se que a definição do modelo é a chave do dimensionamento.

Pitkä tie perustuslakiuudistukseen

Abstract: The long road to the constitutional reform