Influência do valor médio do módulo de elasticidade à compressão paralela às fibras no projeto de treliças em madeira

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Autor(a) principal: Gomes, Arthur Filipe Freire
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13638
Resumo: In the evaluation of the service limit state, the Brazilian standard ABNT NBR 7190 (1997) recommends the adoption of the mean value of the elasticity module to compression in the direction parallel to grain (Ec0,m) for all the members of the structure. Due to the variability of the wood, this methodology can generate vertical displacements higher than the limit established by the regulations (L (span) / 200), which can cause pathological manifestations in the structure. In order to evaluate the influence of the adoption of Ec0, m for all the truss bars in the calculation of displacements, mechanical properties of the species Angelim Ferro (Hymenolobium sp) and Angelim Pedra (Hymenolobium petraeum Ducke) were obtained through experimental tests, according to the normative specifications of ABNT NBR 7190 (1997). With the aid of numerical models developed in ABAQUS® and the experimental values of the mechanical properties, 10 typologies were analyzed (Porch, Inclined Banzos, Upper Inclined Banzo, Parallel Banzos, Bowstring, Fink, Howe, K Truss, Pratt, Scissor), 3 spans (5, 10 and 20 meters) and 2 species (Angelim Pedra and Angelim Ferro). Initially, adopting the Ec0, experimental for all bars and performing a linear analysis, the loads to generate a displacement of L/200 for each combination of parameters were determined. In the next step, using the loads previously defined, random experimental values of stiffness were assigned to each element of the truss and, through geometric nonlinear analyzes, the maximum displacements of each model were obtained. Based on the results of 1260 numerical simulations, displacements greater than the reference value (L/200) were obtained in 17.32%, 30.18% and 34.80% for spans of 5, 10 and 20 meters, respectively, suggesting that the methodology proposed by the standard may generate excessive displacements. These excessive displacements can cause pathological manifestations in the structure, reducing its useful life. This problem can be overcome with the use of non-destructive methods in the pre-classification of the structure bars, positioning the elements rationally in the regions of greatest demand.
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Due to the variability of the wood, this methodology can generate vertical displacements higher than the limit established by the regulations (L (span) / 200), which can cause pathological manifestations in the structure. In order to evaluate the influence of the adoption of Ec0, m for all the truss bars in the calculation of displacements, mechanical properties of the species Angelim Ferro (Hymenolobium sp) and Angelim Pedra (Hymenolobium petraeum Ducke) were obtained through experimental tests, according to the normative specifications of ABNT NBR 7190 (1997). With the aid of numerical models developed in ABAQUS® and the experimental values of the mechanical properties, 10 typologies were analyzed (Porch, Inclined Banzos, Upper Inclined Banzo, Parallel Banzos, Bowstring, Fink, Howe, K Truss, Pratt, Scissor), 3 spans (5, 10 and 20 meters) and 2 species (Angelim Pedra and Angelim Ferro). Initially, adopting the Ec0, experimental for all bars and performing a linear analysis, the loads to generate a displacement of L/200 for each combination of parameters were determined. In the next step, using the loads previously defined, random experimental values of stiffness were assigned to each element of the truss and, through geometric nonlinear analyzes, the maximum displacements of each model were obtained. Based on the results of 1260 numerical simulations, displacements greater than the reference value (L/200) were obtained in 17.32%, 30.18% and 34.80% for spans of 5, 10 and 20 meters, respectively, suggesting that the methodology proposed by the standard may generate excessive displacements. These excessive displacements can cause pathological manifestations in the structure, reducing its useful life. This problem can be overcome with the use of non-destructive methods in the pre-classification of the structure bars, positioning the elements rationally in the regions of greatest demand.Na avaliação do estado limite de serviço, a norma brasileira ABNT NBR 7190 (1997) preconiza a adoção do valor médio do módulo de elasticidade à compressão na direção paralela às fibras (Ec0,m) para todas as barras da estrutura. Em razão da variabilidade da madeira, tal metodologia pode gerar deslocamentos verticais superiores ao limite estabelecido pela normativa (L(vão)/200), podendo provocar manifestações patológicas na estrutura. Com o objetivo de avaliar a influência da adoção do Ec0,m para todas as barras da treliça no cálculo dos deslocamentos, propriedades mecânicas das espécies Angelim Ferro (Hymenolobium sp) e Angelim Pedra (Hymenolobium petraeum Ducke) foram obtidas através de ensaios experimentais, segundo as especificações normativas da ABNT NBR 7190 (1997). Com o auxílio de modelos numéricos desenvolvidos no software ABAQUS® e dos valores experimentais das propriedades mecânicas, foram analisadas 10 tipologias (Alpendre, Banzos Inclinados, Banzo Superior Inclinado, Banzos Paralelos, Bowstring, Fink, Howe, K Truss, Pratt, Scissor), 3 vãos (5, 10 e 20 metros) e 2 espécies (Angelim Pedra e Angelim Ferro). Inicialmente, adotando o Ec0,m experimental para todas as barras e realizando uma análise linear, os carregamentos para gerar um deslocamento de L/200 para cada combinação de parâmetros foram determinados. Na etapa seguinte, utilizando os carregamentos definidos anteriormente, foram atribuídos valores experimentais aleatórios de rigidez para cada elemento da treliça e, por meio de análises não lineares geométricas, os deslocamentos máximos de cada modelo foram obtidos. Com base nos resultados de 1260 simulações numéricas, foram obtidos deslocamentos superiores ao valor de referência (L/200) em 17,32%, 30,18% e 34,80% para vãos de 5, 10 e 20 metros, respectivamente, sugerindo que a metodologia proposta pela normativa pode gerar deslocamentos excessivos. Estes deslocamentos excessivos podem provocar manifestações patológicas na estrutura, reduzindo sua vida útil. Tal problemática pode ser contornada com a utilização de métodos não destrutivos na pré-classificação das barras da estrutura, posicionando os elementos racionalmente nas regiões de maior solicitação.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSimulação numéricaTreliçasComportamento estruturalNumerical simulationTrussesStructural behaviorENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASInfluência do valor médio do módulo de elasticidade à compressão paralela às fibras no projeto de treliças em madeiraInfluence of the mean value of the elastic modulus to compression parallel to grain on the design of wooden trussesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis60037207bc9-a270-4a37-88b5-1a98b9ac1033reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdfDissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdfDissertação Versão Finalapplication/pdf1677857https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/12/Dissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf59f7052e923655aaf8f48eecf23b47e7MD512PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdfPPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdfCarta comprovante assinadaapplication/pdf157249https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/4/PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdfd60f6d9a2ffa1a3c6e48fcaf8871f47cMD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/7/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD57TEXTDissertação Versão Final.pdf.txtDissertação Versão Final.pdf.txtExtracted texttext/plain158538https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/8/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Vers%c3%a3o%20Final.pdf.txt510ebe17092fa64c38c01df0f4d9ce93MD58PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.txtPPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.txtExtracted texttext/plain1489https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/10/PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.txt01711979fc1cce2d1c2d2e88656292f7MD510Dissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.txtDissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.txtExtracted texttext/plain158523https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/13/Dissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.txta5d809cac94c3adaad536ed5121fcefaMD513THUMBNAILDissertação Versão Final.pdf.jpgDissertação Versão Final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6093https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/9/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Vers%c3%a3o%20Final.pdf.jpg4b62631680a0c333349255ae9da06135MD59PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.jpgPPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13872https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/11/PPGECiv_Carta_Comprovante_preenchida.pdf.jpg92577de7bd89c94b4c679503ab323108MD511Dissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.jpgDissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6093https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13638/14/Dissertacao_Arthur_Filipe_Freire.pdf.jpg4b62631680a0c333349255ae9da06135MD514ufscar/136382023-09-18 18:32:05.608oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13638Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:05Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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