Caracterização experimental e numérica do comportamento frágil de ligações com cavilhas em estruturas de madeira

• Autor(a) principal: Caldeira, Tatiana Vanessa Pires
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/2671
• topic: Estruturas de madeira; Resistência dos materiais; Cavilhas

A resistência e durabilidade das estruturas de madeira depende essencialmente do desempenho das suas ligações que são consideradas pontos críticos das estruturas, sendo responsáveis por 80% das falhas verificadas neste tipo de estruturas. A fissuração frágil é uma das possíveis causas de rotura das ligações não sendo, no entanto, devidamente tratada pelos procedimentos de projecto actuais, que se baseiam no Modelo Europeu de Cedência, especialmente desenvolvido para previsão de modos de rotura dúcteis. O problema da fissuração frágil coloca-se de forma ainda mais premente nas ligações do tipo cavilha com transferência de momentos, pois a transferência de momentos implica a solicitação local da madeira segundo direcções que apresentam componentes normais ao fio da madeira. Assim, propõe-se o estudo de uma ligação aço-madeira-aço, com duas cavilhas de modo a garantir transferência de momentos, sendo investigado o efeito da distância entre cavilhas e da distância da cavilha ao topo da peça de madeira. Este estudo é conduzido recorrendo quer a um programa experimental de ensaios de flexão das ligações, quer a modelos de elementos finitos tridimensionais das ligações. Tendo o programa experimental ilustrado modos de rotura essencialmente frágeis, procurou-se modelar as ligações recorrendo à Teoria de Weibull para materiais frágeis, assim como recorrendo a modelos de dano coesivo, com elementos finitos de interface. A distância entre cavilhas demonstrou ter um efeito mais significativo na rigidez e resistência da ligação do que a distância da cavilha ao topo da peça de madeira. Recorrendo a um modelo de elementos finitos com comportamento elasto-plástico da madeira, de acordo com o modelo de Hill generalizado, foi possível descrever a rigidez dos provetes testados. A Teoria de Weibull permitiu melhorar as previsões das cargas de rotura em relação à abordagem baseada nas tensões de pico observadas na análise de elementos finitos. A abordagem baseada no modelo de dano coesivo mostrou ser promissora, uma vez que, recorrendo aos parâmetros de fractura da madeira, permitiu descrever a iniciação e a propagação do dano numa das séries testadas. Para além disso, o modelo de dano revelou aptidão no sentido de prever tanto a rigidez inicial como a carga máxima.