Ligações (w-w-w) madeira-madeira em corte duplo, à temperatura ambiente e a elevadas temperaturas

• Autor(a) principal: Leite, Pedro António da Silva
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/15149
• topic: Ligação W-W-W; Eurocódigos; Madeira; Cavilhas de aço; Fogo; Método dos elementos finitos; W-W-W connection; Eurocodes; Steel dowels; Fire; Finite element method

O comportamento da madeira varia com a temperatura, apresentando esta um efeito negativo, com consequente degradação progressiva das suas propriedades. Após a exposição ao fogo, é possível determinar a espessura da camada carbonizada da madeira e avaliar a área resistente remanescente. Com base em modelos numéricos e computacionais é possível estudar o nível de proteção aquando da ação do fogo sobre este tipo de ligações, o que permite verificar o campo de temperaturas, na madeira e nas cavilhas em aço. As ligações madeira-madeira (W-W-W), podem ser protegidas com a adição de painéis em madeira, painéis à base de madeira ou painéis de gesso tipo A, H ou F. O objetivo principal do trabalho consistiu na avaliação da resistência ao fogo de ligações W-W-W ligadas por cavilha em aço solicitadas por corte duplo, e posterior comparação com os resultados de ligações protegidas com placas de gesso. Foram utilizadas metodologias analíticas (com base no Eurocódigo 1995, partes 1-1 e 1- 2) e modelos computacionais, de forma a prever a exposição ao fogo e a capacidade dos componentes que compõem a ligação W-W-W, resistirem à ação do mesmo. A madeira alvo de estudo foi a espécie bétula do tipo madeira lamelada colada GL20h, GL24h e GL32h. Os diâmetros de cavilhas estudados foram 6 mm, 8 mm, 10 mm e 12 mm. As ligações foram projetadas para três tipos de cargas diferentes: 10 kN, 15 kN e 20 kN. Inicialmente as ligações foram projetadas para a temperatura ambiente, com base no Eurocódigo 1995 parte 1-1, seguindo-se do cálculo da proteção das ligações para situações de exposição ao fogo, segundo o Eurocódigo 1995 parte 1-2. Para formular conclusões relativas à aplicação de diferentes tipos de painéis de gesso nas ligações W-W-W, projetadas com madeiras de diferentes massas volúmicas, foram desenvolvidos modelos numéricos, representativos de seções retas bidimensionais, para a simulação térmica em regime transiente. Foram estudados os resultados dos campos de temperaturas das ligações sobre a ação do fogo, assim como a espessura de camada carbonizada e velocidade de carbonização para ligações não protegidas. Seguiu-se a comparação dos resultados com os valores propostos pelo Eurocódigo 1995 parte 1-2, entre a proteção de diferentes tipos de gesso e a sua eficácia, e por fim, o estudo do campo de temperaturas ao longo do comprimento das cavilhas de aço, após exposição ao fogo. De acordo com o Eurocódigo 1995 parte 1-2, a madeira em estudo apresenta uma velocidade de carbonização de 0.70 mm/min. Os resultados revelaram que para um diâmetro de cavilha de 6 mm, a velocidade de carbonização medida num ponto entre as cavilhas de aço foi de 1.83 mm/min, 1.33 mm/min e 1.03 mm/min, para GL20h, GL24h e GL32h, respetivamente. Relativamente à variação da velocidade de carbonização, esta aumentou com a proximidade às cavilhas de aço, como se verificou para a madeira GL20h e diâmetro de cavilha 8mm, com velocidades 0.78 mm/min, 1.00 mm/min e 1.13 mm/min, nos pontos afastado das cavilhas, próximo das cavilhas, e entre as cavilhas, respetivamente. Com base nos métodos analíticos, calculou-se a proteção da ligação W-W-W para um período de exposição ao fogo de 1 hora, sendo necessária uma espessura de gesso tipo A ou H de 23 mm e de gesso tipo F de 18 mm. De forma geral, a velocidade de carbonização na madeira diminuiu com o aumento da sua massa volúmica e aumentou com a proximidade às cavilhas de aço. A proteção de gesso mostrou ser uma ótima solução para o isolamento ao fogo das ligações W-W-W, verificando-se que o gesso tipo F necessita de menor espessura que o gesso tipo A ou H, para oferecer o mesmo tipo de proteção.