Estudo dos efeitos diferidos e termo-higrométricos nos sistemas mistos madeira-betão

Abstract

Nos sistemas mistos madeira-betão os dois materiais apresentam um comportamento conjunto que é assegurado pela ligação. Em geral esta ligação não é completamente rígida pelo que a sua rigidez condiciona de forma significativa o comportamento final da estrutura. Tratando-se de dois materiais com comportamentos diferidos e termo-higrométricos bastante distintos, as distribuições de esforços internos e deformações vão depender destes. Neste trabalho pretende-se estudar a influência que as variações dimensionais induzidas pelos efeitos diferidos (retração e fluência nos materiais) e efeitos termo-higrométricos (variação do teor de água) podem ter nas distribuições de esforços e deformações neste tipo de sistema. O estudo centra-se em sistemas simplesmente apoiados, a opção usada na esmagadora maioria das aplicações práticas. Para atingir este objetivo será desenvolvido um modelo numérico com base numa análise linear que permita simular de forma adequada o comportamento dos sistemas mistos madeira-betão. Esta análise linear será realizada por via de duas diferentes metodologias: pelo modelo simplificado apresentado no Anexo B do Eurocódigo 5, 1-1 e pelo método dos elementos finitos utilizando o programa EvalS. Os resultados deste modelo serão validados com base nos resultados disponíveis de outros modelos. Usando o programa de elementos finitos serão introduzidas ações cinemáticas representativas dos efeitos que se pretende simular (retração, fluência e variação de teor de água) e realizadas as correspondentes análises. Com base nos resultados obtidos será avaliada a influência que estes efeitos podem ter na distribuição de esforços e deformações. Das análises efetuadas concluiu-se que um modelo simplificado de análise de uma estrutura mista madeira-betão deve ter em conta o efeito da retração do betão e a variação do teor de água na madeira e não só a fluência dos materiais, uma vez os dois primeiros efeitos provocam uma variação significante na distribuição de tensões.

In composite timber-concrete systems both materials have an aggregate behavior which is ensured by the connection. The connection is not completely stiff, so its stiffness influences significantly the structure final behavior. Being two materials with different deferred and thermo-hygrometric behaviors, the internal stresses share and the deflections rely on those parameters. This document aims to study the influence of dimensional variations induced by delayed effects (shrinkage and creep) and thermo-hygrometric effects (variation of moisture content) on stresses distribution and deformations in this kind of systems. The report focuses on simply supported systems, the option used in the majority of practical applications. To achieve this goal will be developed a numerical model based on linear analysis that allows a satisfactory simulation of the behaviour of composite timber-concrete systems. This analysis will be done via two different methods: the simplified model presented on the Annex B of Eurocode 5, 1-1 and the finite elements method using the program EvalS. The results of this model will be validated based on results of other models available. Using this model will be introduced dynamic actions representing the effects that are being studied (shrinkage, creep and variation of moisture content) and performed the corresponding analysis. Based on the results will be evaluated the influence of each effect on the stresses distribution and deformations. The analysis performed let conclude that a simplified model to study the behaviour of timber-concrete composite structures should take into account not only the materials creep but also the concrete shrinkage and the variation of moisture content, once the last two effects have a significant influence on the stresses distribution variation.