Este trabalho apresenta uma análise da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, focando os esforços nas paredes transversais do colarinho. No programa experimental foram ensaiados dois protótipos submetidos à flexão com grande excentricidade: um com interface pilar-colarinho lisa e o outro com interface rugosa por meio de chaves de cisalhamento. Foi adotado um detalhamento diferenciado para as armaduras verticais principais concentrando as mesmas próximas aos cantos, bem como foi adotada, para o colarinho, uma espessura inferior à recomendada pela literatura técnica. Com os resultados experimentais foi possível analisar a resistência dos protótipos, as deformações das armaduras e os deslocamentos das paredes. Foi realizada uma análise dos resultados experimentais com um modelo de cálculo da literatura técnica, no que diz respeito às forças resultantes nas armaduras verticais principais e nas armaduras horizontais principais situadas nas paredes transversais do colarinho, considerando duas situações distintas de comportamento para as paredes transversais: flexo-tração e tração. Em função dos resultados foi verificado que as armaduras verticais situadas próximo aos cantos contribuíram efetivamente para a resistência do protótipo com interface lisa. Comprovou-se que as paredes transversais foram submetidas a uma flexo-tração e que o modelo teórico aplicado considerando 15% de flexão e 85% de tração apresenta os melhores resultados, se comparados com os valores obtidos experimentalmente. / This research presents an analysis of socket base connections of precast concrete structures, with emphasis on the e orts of transverse walls. In the experimental program were tested two prototypes subjected to bending with great eccentricity: one with smooth interface, and other with rough interface through shear keys. It adopted a different detail for main vertical reiforcement, concentrating them around the corner, and was adopted for the socket, a thickness less than that recommended by the technical literature. Based on experimental results were performed the analysis of the strenght of prototypes, the deformations of the reinforcement, and the deflection of the walls. It was performed an analysis of experimental results with a design model of the technical literature regarding to the forces resulting in main vertical and horizontal reinforcement located on the transverse walls of socket, considering two different situations of behavior to transverse walls: bending-tension and tension. Analyzing the results, it was verified that the vertical reinforcement located near the corners effectively contributed to the strength of the prototype with smooth interface. It has been proved that the walls were subjected to a bending tension and that the theoretical model applied with 15% of bending and 85% of tension gives the best results, when compared with the values obtained experimentally.

Esta pesquisa estuda o comportamento de blocos de concreto armado sobre duas estacas com cálice totalmente embutido, utilizado na ligação pilar-fundação de estruturas de concreto pré-moldado. Particularmente, foi avaliado o efeito que a viga de travamento provoca no bloco quando apoiada nas paredes laterais do cálice. Foi desenvolvida análise numérica tridimensional utilizando programa baseado no método dos elementos finitos (MEF), na qual foi considerada a não-linearidade física dos materiais. Para avaliação do programa adotado, realizou-se análise comparativa de resultados experimentais e numéricos obtidos por meio de outro programa. Nos blocos estudados variou-se a espessura e o tipo de conformação das paredes do cálice, o ângulo de inclinação da biela e a intensidade das ações na viga de travamento. Os resultados indicam que a presença da viga de travamento não altera de modo significativo o comportamento do bloco, e que a parede do cálice é capaz de transferir a força proveniente da viga em direção às estacas de modo eficaz. Por meio das tensões nas barras da armadura principal, foi possível obter a força no tirante e o ângulo de inclinação da biela antes da ruína dos modelos. Constatou-se que os ângulos apresentaram maior inclinação do que as utilizadas no dimensionamento, que por sua vez foi feito baseado nos modelos de bielas e tirantes. / The present research studies the behavior of two pile caps reinforced concrete with embedded socked used in connections of pre-cast concrete structures. It was particularly evaluated the effect provoked by the locking beam on the pile-caps when supported by the socket lateral walls. Three-dimensional numerical analyses using software based on finite element method (FEM) were developed considering the nonlinear physical behavior of the material. To evaluate the adopted software, a comparative analysis was made using numerical and experimental results obtained from other software. In the pile caps studied, it was noticed a variation in the wall thickness, socket interface, strut angle inclination and action on beam. The results show that the presence of beam does not change significantly the pile caps behavior and that the socket wall is able to transfer effectively the force from the beam to the pile caps. By the tensions on the bars of longitudinal reinforcement, it was possible to obtain the force on the tie and the strut angle inclination before the collapse of models. It was found that the angles present more inclinations than those used in the design, which was made based on strut and tie model.

O trabalho apresenta a análise do comportamento da base de pilares de concreto pré-moldado na ligação com cálice de fundação, dando-se continuidade a estudos anteriores sobre este tipo de ligação. A pesquisa visa preencher a falta de informações sobre o comportamento da base de pilares na região de embutimento, já que praticamente não existem recomendações sobre o assunto. É realizada uma investigação experimental, com a construção de dois modelos, em que os cálices de fundação foram aproveitados de pesquisas anteriores. Os modelos possuem interface de contato lisa, com comprimento de embutimento diferente e foram submetidos a força normal com grande excentricidade. São apresentadas simulações numéricas pelo Método dos Elementos Finitos, com a consideração das não linearidades físicas, geométricas e de contato. É feita uma análise comparativa entre os modelos físicos e numéricos, sendo observados os deslocamentos, deformações na armadura longitudinal e transversal, fissuração e fluxo de tensões. Os resultados apresentados mostram que a ruína dos modelos ocorreu pela plastificação da armadura longitudinal tracionada, localizada fora da região de embutimento e que a armadura transversal foi pouco solicitada. São feitas recomendações sobre a ancoragem da armadura longitudinal e ao final do trabalho é sugerido um modelo de bielas e tirantes que represente o comportamento da base de pilares na região de embutimento / The study presents the analysis of precast concrete column base in the connection socket. This research follows previous studies on this connection type. The research aim to fill out the lack of information about column base in the embedded length, because almost do not exist recommendations about this subject. An experimental investigation was developed with the construction of two models, which connection sockets were reused from previous researches. The models have smooth contact interface with different embedded lengths and the axial load with great eccentricity was applied in the models. Numeric simulations are presented by using the Finite Element Method adopting non-linear physical, geometric, and contact. A comparative analysis was done between the tests and numeric models that were observed the displacements, longitudinal and transversal reinforcement strain, cracking, and stress flow. The results show that the ruin of the models occurred for large strain in longitudinal tensioned reinforcement located out of embedded length. The transversal reinforcement presents little strain. Recommendations are made for anchorage of longitudinal reinforcement and at the end of the research an analytical model for column base behavior is suggested for connecting foundation by socket

A racionalização e a industrialização da construção civil têm promovido o sistema construtivo baseado em elementos de concretos pré-moldados. O comportamento das ligações entre os elementos pré-moldados constitui uma das principais preocupações dos projetistas, sendo as ligações entre a superestrutura e as fundações determinantes na estabilidade e na distribuição de esforços solicitantes da estrutura. O comportamento de blocos sobre estacas com ligações para pilares pré-moldados possui particularidades em razão do diferente mecanismo de transferência de forças do pilar para o bloco mediante a ligação. Neste trabalho é estudado o comportamento de blocos de fundação apoiados sobre quatro estacas com cálice totalmente embutido para ligação com pilar pré-moldado. O estudo baseou-se em análise numérica não-linear de modelos tridimensionais considerando a fissuração do concreto, a presença de armadura e a interface de ligação. O comportamento de blocos com pilares submetidos à força vertical centrada e excêntrica foi descrito em termos de força última, panorama de fissuração, fluxo de tensões principais e tensões nas armaduras do bloco. Os resultados indicam a ocorrência de transferência de esforços do pilar para a fundação a partir das paredes do cálice de interface lisa, entretanto com intensidade insuficiente para a formação de bielas de compressão, e o risco da ocorrência de punção em blocos onde os pilares são ligados por cálices de paredes lisas. / The rationalization and the industrialization of the civil constructions have stimulated the construction process based on precast elements. One of the main designer\'s worries is about the behavior of the joints between precast elements, and the joints between superstructure and the foundations which are determinant in the construction stability and behavior of elements. In reason of the mechanism of transference of the forces from column to pile-cap by socket connections, the behavior of pile-caps with joints for precast columns has some specificity. The behavior of four-pile caps with embedded socket for precast columns joints is studied in this research. The study is based in nonlinear numerical analysis of three dimensional models considering the cracking in concrete, the reinforcement and the joint interface. The behavior of pile caps under centered and eccentric vertical force is described by ultimate force, cracking patterns, principal stresses flow and reinforcements strains. The results suggests that occurs the transfer of forces from column to the pile cap in the socket walls with smooth interface, however the intensity is not enough to form the struts, and the risk of development of punching shear in pile caps which columns are connected by smooth interface socket walls.

Este trabalho apresenta uma análise teórico-experimental da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, com ênfase no colarinho. No programa experimental, foram ensaiados cinco protótipos sob força normal com grande excentricidade, variando-se o tipo e condição de interface: três com interface lisa, onde em dois foi eliminada a adesão para representar a situação mais adequada de projeto; e dois com interface rugosa, com duas configurações diferentes de chaves de cisalhamento. Foram realizadas simulações numéricas pelo método dos elementos finitos nos modelos lisos sem adesão, com as não-linearidades físicas e de contato, e nos cálices rugosos, considerando-se a não-linearidade física e a aderência perfeita das interfaces. Os resultados experimentais indicaram a necessidade de se reavaliar os principais métodos de projeto para essa ligação. Desta forma, foi proposto, para o cálice liso, um modelo de projeto considerando o atrito entre as interfaces e o cálculo das paredes longitudinais como consolos. Já para o cálice com interface rugosa, como foi verificada a proximidade do comportamento dos modelos físicos rugosos com uma ligação monolítica, recomendou-se o dimensionamento de suas armaduras verticais, admitindo a transferência total dos esforços, e das armaduras horizontais superiores também com o funcionamento das paredes longitudinais como consolos. Os modelos numéricos apresentaram uma boa convergência e semelhanças na fissuração e no caminho de tensões em relação aos protótipos físicos, apesar das deformações terem sido menores que as observadas experimentalmente. / This research presents a theoretical-experimental analysis of column-foundation connection through socket of precast concrete structures, with emphasis in pedestal walls. The experimental program included five models submitted to normal load with large eccentricity, changing the type and the condition of interface: three models had smooth interface and two models had rough interface. In two of smooth models, the bond was eliminated to represent the more appropriate situation of design. Two different configurations of shear keys were used in rough models. Numerical simulations, by finite elements method, were developed on the smooth models without bond, using physical and contact non-linear analyses, and on the rough socket connections, using physical non-linear analyses and perfect adherence of interfaces. The experimental results indicated the need to revalue the principal design methods for this connection. In that way, a design model was proposed for the smooth socket connection, considering friction between the interfaces, and the design of longitudinal walls was suggested as corbels. As it was verified the proximity of rough physical models behavior with a monolithic connection, its vertical reinforcings design was recommended, admitting the total transfer of the efforts. Numerical models had a good convergence and likeness with cracking and tensions field of physical prototypes, in spite of deformations have been smaller than experimental results.

Essa pesquisa apresenta um estudo a respeito de cálices de fundação com colarinho. O trabalho foi elaborado a partir de uma análise crítica e síntese de resultados de estudos experimentais e numéricos desenvolvidos na Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo (EESC-USP) sobre a ligação pilar-fundação por meio de cálice para estruturas de concreto pré-moldado. Esses estudos englobam uma tese de doutorado e três dissertações de mestrado, em que foram abordadas diversas situações de projeto dessa ligação. A partir dos resultados dessas pesquisas são elaboradas recomendações para o projeto do cálice com interface lisa e rugosa e da base do pilar pré-moldado. Incluem-se ainda avaliação da situação de montagem e disposições construtivas gerais a respeito da ligação por meio de cálice. Mediante aplicações, são avaliadas as recomendações de projeto e simulados casos reais de emprego da ligação pilar-fundação por meio de cálice. Com base nesse estudo, as principais conclusões incorporadas às recomendações foram em relação: a) a posição de aplicação da resultante de pressão superior na parede frontal; b) ao comportamento das paredes transversais; c) a força normal com pequena excentricidade; d) a determinação da espessura mínima da parede do colarinho e; e) adaptação do modelo de comportamento da base do pilar pré-moldado com o modelo do cálice. Ao final, são elaborados exemplos de dimensionamento da ligação cálice de fundação com interface lisa e rugosa e da base do pilar pré-moldado, além de um roteiro simplificado com recomendações de projeto desses elementos. / This research presents a study about the socket base with pedestal walls. The paper was drawn from a review and synthesis of results of experimental and numerical studies carried out at the Engineering School of São Carlos University of São Paulo (EESC-USP) about the socket base connection by pedestal walls in precast concrete structures. These studies include a Phd thesis and three MSc dissertations, which addressed several situations of design of that kinf of connection. From the results, recommendations are drawn for the design of socket with smooth and rough interface and precast column base. Included also evaluated at the erection situation and constructive provisions regarding socket base. With some applications are analyzed the design recommendations and simulated real cases of use of column-base connection by socket. Based on this study, the main conclusions that were incorporated into the recommendations were about: a) local of application of the top pression resultant; b) behavior of transversal walls; c) normal force with small eccentricity; d) determination of the thickness of pedestal wall and; e) adaptation of column base model with the socket model. Finally, examples are drawn about socket foundation design with smooth and rough interface and of the precast column base, beyond simplified script with recommendations for the design of these elements.

Esta pesquisa estuda o comportamento de blocos de concreto armado sobre duas estacas utilizado na ligação pilar-fundação de estruturas de concreto pré-moldado, submetida a ação de força centrada. Nessa situação, a ligação pilar-fundação pode ocorrer por meio do cálice de fundação, que por sua vez pode estar embutido, parcialmente embutido com parte do colarinho saliente, ou externo com o colarinho saliente em relação ao bloco de fundação. Apresenta-se nesta pesquisa o estudo experimental e numérico de blocos de fundação sobre duas estacas com cálice externo, parcialmente embutido e embutido, submetidos à ação centrada utilizando modelos em escala reduzida 1:2. Nos modelos analisados, considerou-se a conformação das paredes do cálice e do pilar com e sem rugosidade. Os resultados são comparados a dois blocos de referência, os quais apresentaram ligação monolítica entre o pilar e o bloco. Foi desenvolvida análise numérica tridimensional utilizando programa baseado no método dos elementos finitos (MEF), na qual foi considerada a não-linearidade física dos materiais. Observa-se que os blocos da série com rugosidade apresentaram maior rigidez e maior força última comparados aos blocos da série sem rugosidade. A armadura adicional utilizada nos modelos sem interface rugosa conferiu aumento na resistência dos modelos na ordem de 15%, o que não ocorreu nos modelos com rugosidade. Particularmente, no caso de blocos com cálice embutido e sem rugosidade, observou-se comportamento de bloco flexível, diferente dos demais modelos. / The present research studies the behavior of two pile caps reinforced concrete used in column-foundation connection of precast concrete structures, submitted to centered load. This situation allows that pile-foundation connection can occur by socket, which can be embedded, partially embedded or external, with socket walls over the pile caps. The research presents an experimental and numerical study of two pile caps reinforced concrete with external, partially embedded and embedded socket, submitted to centered load, using 1:2 scaled models. These models present the socket walls with rough and smooth interface. The results are compared with two reference models, which present a monolithic connection between pile caps and column. Three-dimensional numerical analyses using software based on finite element method (FEM) were developed considering the nonlinear physical behavior of the material. It was observed that pile caps with rough interface present stiffness and ultimate load greater than pile caps with smooth interface. Additional reinforcement using on models with smooth interface add a 15% resistance on models, but this effect did was not observed on the model with rough interface. Particularly, models with smooth interface and embedded socket present a flexible pile caps behavior.

Este trabalho consiste na análise experimental da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, com profundidade de embutimento reduzida em relação a recomendada pela NBR 9062:(1985). No programa experimental, foram ensaiados dois protótipos sob ação de força com grande excentricidade, variando-se o tipo e condição de interface: um com interface lisa e outro com interface rugosa. Em ambos os modelos, procurou-se eliminar a adesão na interface da ligação para representar a situação mais adequada de projeto. Com os resultados experimentais, foi possível analisar o comportamento da cada modelo no que diz respeito as deformações nas armaduras, os deslocamentos no cálice, a configuração das fissuras ocorridas durante o ensaio e a resistência última alcançada por cada modelo. Foi apresentada também uma análise comparativa entre estes modelos e os analisados em trabalho anterior sobre o mesmo tema, sendo que nestes os cálices possuíam profundidades de embutimento recomendados pela norma brasileira. Aplicou-se também os principais modelos de projeto encontrados na literatura com o objetivo de verificar a eficácia de cada um no que diz respeito a capacidade resistente da ligação, comparando-a aos obtidos experimentalmente. Com base em todas estas análises, pôde-se concluir que com a redução da profundidade de embutimento a capacidade resistente do protótipo também diminuiu e os modelos de projeto que melhor representaram os protótipos com comprimento de embutimento maior, não forneceram bons resultados para os cálices com profundidade reduzida / This research is an experimental analysis of column-foundation connection through socket of precast concrete structures, with the reduced depth of the socket comparing to that recommended by the NBR 9062:(1985). The experimental program included two models submitted to normal load with large eccentricity, changing the type and the condition interface: one model had smooth interface and other had rough interface. At both models, it was tried to eliminate the bond on the interface to represent the more appropriate situation of design. With the experimental results, it was possible to analyze each model behavior concerning reinforcements deformation, the socket displacement, cracks configuration during the tests and the maximum strength reached by each model. A comparative analysis was made of these models with those studied at a previous research, that had a depth of the socket recommended by the brazilian normalization. The main design models found at the technical literature were also applied to verify the efficiency of each one for strength capacity of the connection, comparing the results with those obtained experimentally. Based on all analysis, it was possible to conclude that with the depth reduction of the socket, the strength capacity also reduced and the design models that better represented the sockets with the recommended depth no more represented the reduced one

A racionalização e a industrialização da construção civil têm promovido o sistema construtivo baseado em elementos de concretos pré-moldados. O comportamento das ligações entre os elementos pré-moldados constitui uma das principais preocupações dos projetistas, sendo as ligações entre a superestrutura e as fundações determinantes na estabilidade e na distribuição de esforços solicitantes da estrutura. O comportamento de blocos sobre estacas com ligações para pilares pré-moldados possui particularidades em razão do diferente mecanismo de transferência de forças do pilar para o bloco mediante a ligação. Neste trabalho é estudado o comportamento de blocos de fundação apoiados sobre quatro estacas com cálice totalmente embutido para ligação com pilar pré-moldado. O estudo baseou-se em análise numérica não-linear de modelos tridimensionais considerando a fissuração do concreto, a presença de armadura e a interface de ligação. O comportamento de blocos com pilares submetidos à força vertical centrada e excêntrica foi descrito em termos de força última, panorama de fissuração, fluxo de tensões principais e tensões nas armaduras do bloco. Os resultados indicam a ocorrência de transferência de esforços do pilar para a fundação a partir das paredes do cálice de interface lisa, entretanto com intensidade insuficiente para a formação de bielas de compressão, e o risco da ocorrência de punção em blocos onde os pilares são ligados por cálices de paredes lisas. / The rationalization and the industrialization of the civil constructions have stimulated the construction process based on precast elements. One of the main designer\'s worries is about the behavior of the joints between precast elements, and the joints between superstructure and the foundations which are determinant in the construction stability and behavior of elements. In reason of the mechanism of transference of the forces from column to pile-cap by socket connections, the behavior of pile-caps with joints for precast columns has some specificity. The behavior of four-pile caps with embedded socket for precast columns joints is studied in this research. The study is based in nonlinear numerical analysis of three dimensional models considering the cracking in concrete, the reinforcement and the joint interface. The behavior of pile caps under centered and eccentric vertical force is described by ultimate force, cracking patterns, principal stresses flow and reinforcements strains. The results suggests that occurs the transfer of forces from column to the pile cap in the socket walls with smooth interface, however the intensity is not enough to form the struts, and the risk of development of punching shear in pile caps which columns are connected by smooth interface socket walls.

Este trabalho apresenta uma análise da ligação pilar-fundação por meio de cálice em estruturas de concreto pré-moldado, focando os esforços nas paredes transversais do colarinho. No programa experimental foram ensaiados dois protótipos submetidos à flexão com grande excentricidade: um com interface pilar-colarinho lisa e o outro com interface rugosa por meio de chaves de cisalhamento. Foi adotado um detalhamento diferenciado para as armaduras verticais principais concentrando as mesmas próximas aos cantos, bem como foi adotada, para o colarinho, uma espessura inferior à recomendada pela literatura técnica. Com os resultados experimentais foi possível analisar a resistência dos protótipos, as deformações das armaduras e os deslocamentos das paredes. Foi realizada uma análise dos resultados experimentais com um modelo de cálculo da literatura técnica, no que diz respeito às forças resultantes nas armaduras verticais principais e nas armaduras horizontais principais situadas nas paredes transversais do colarinho, considerando duas situações distintas de comportamento para as paredes transversais: flexo-tração e tração. Em função dos resultados foi verificado que as armaduras verticais situadas próximo aos cantos contribuíram efetivamente para a resistência do protótipo com interface lisa. Comprovou-se que as paredes transversais foram submetidas a uma flexo-tração e que o modelo teórico aplicado considerando 15% de flexão e 85% de tração apresenta os melhores resultados, se comparados com os valores obtidos experimentalmente. / This research presents an analysis of socket base connections of precast concrete structures, with emphasis on the e orts of transverse walls. In the experimental program were tested two prototypes subjected to bending with great eccentricity: one with smooth interface, and other with rough interface through shear keys. It adopted a different detail for main vertical reiforcement, concentrating them around the corner, and was adopted for the socket, a thickness less than that recommended by the technical literature. Based on experimental results were performed the analysis of the strenght of prototypes, the deformations of the reinforcement, and the deflection of the walls. It was performed an analysis of experimental results with a design model of the technical literature regarding to the forces resulting in main vertical and horizontal reinforcement located on the transverse walls of socket, considering two different situations of behavior to transverse walls: bending-tension and tension. Analyzing the results, it was verified that the vertical reinforcement located near the corners effectively contributed to the strength of the prototype with smooth interface. It has been proved that the walls were subjected to a bending tension and that the theoretical model applied with 15% of bending and 85% of tension gives the best results, when compared with the values obtained experimentally.