Estudo experimental de nós de pórticos de madeira em betão armado

Abstract

Devido à descontinuidade do fio, os nós de pórticos de madeira maciça ou lamelada colada, se resistentes a momentos fletores, requerem o recurso a dispositivos mecânicos, como parafusos e chapas de aço na zona do nó, e eventualmente a duplicação de um dos membros. No presente trabalho procede-se ao estudo experimental de uma prótese de betão armado, numa ligação de canto inovadora, destinada essencialmente a pórticos de grande vão. Foram produzidos e ensaiados provetes, constituídos por troços de viga e pilar de madeira ligados por um nó em micro-betão armado de alta resistência, moldado diretamente contra a peça, utilizando armaduras de aço de construção corrente. A amarração das armaduras é garantida pela sua colagem, num comprimento de amarração adequado e na direção do fio, com resina epóxida em furos executados nos topos de cada um dos membros a ligar. A campanha experimental foca-se no comportamento e desempenho deste tipo de ligação num estado de flexão quase-pura. Com o objetivo de individualizar o efeito do momento fletor, a aplicação de carga nos provetes é realizada a partir de um sistema treliçado diminuindo a interação de esforços entre momento fletor e esforço transverso. Os resultados obtidos revelam a qualidade deste novo tipo de ligação, levando a uma rotura por esmagamento do betão e cedência plástica das armaduras, rotura desejável em dimensionamento de ligações, devido ao seu comportamento dúctil. Apresenta-se aqui uma primeira abordagem, que deve ser posteriormente validada recorrendo a modelação numérica em elementos finitos, a esta técnica prometedora para ligações em pórticos de madeira, conferindo uma maior rigidez inicial. Este estudo indica que é possível obter ligações de resistência similar às ligações de madeira convencionais, a partir de um processo de realização simples e barato, proporcionando uma ligação plana adequada quer para execução em obra quer para pré-fabricação e posterior aplicação.

Due to the discontinuity of the wood grain, moment resisting joints in solid wood or glulam portal frames require the use of mechanical devices such as bolts and steel plates in the joint zone, and possibly a duplication of one of the members, commonly the column. In this dissertation, the experimental study of a reinforced concrete prosthesis is assessed. This is an innovative corner connection, mainly designed for large spanning portal frames. Tested specimens correspond to beam and pylon ends connected by a reinforced high strength micro-concrete joint, cast directly against the wood ends, and steel reinforcement bars from regular construction. The reinforcement bars are inserted in drill-holes parallel to the grain, at the end of each wood member, and glued to it with an epoxy resin over an anchorage length. The experimental campaign focuses on the behavior and performance of this type of connection in an almost-pure bending state. In order to reduce the interaction between the bending moment and the shear stress, the load application is made at the tip of a truss attached to one of the wooden arms of the specimen. The obtained results show the quality of the new connection type, whose failure mode is by concrete crushing and plastic yielding of the steel bars, which is a desirable failure mode, given its ductile behavior. This promising technique, which also provides for a higher initial and service stiffness of the connection, is yet to be validated by using a finite-element modeling. The results reveal that the strength of these connections is similar to that of the conventional timber joints. Further, this is achieved through a simple and economical execution process, which creates a suitable flat connection usable in either prefabrication or on site instances