Uso de ensaios dinâmicos na avaliação de pavimentos de madeira

Abstract

A reabilitação de estruturas ocupa atualmente um lugar de destaque na construção civil, sendo a fase de avaliação e diagnóstico uma das mais importantes do processo. O trabalho desenvolvido nesta tese enquadra-se na fase de avaliação, dando uma atenção particular aos pavimentos de madeira. A abordagem aqui exposta apresenta-se como um primeiro passo dentro desta matéria, sendo reduzidos os trabalhos desenvolvidos a nível de ensaios dinâmicos em pavimentos de madeira assim como a nível da modelação computacional de elementos deste tipo de material. O método de avaliação proposto apresenta como principal vantagem o facto de permitir uma análise global da estrutura e identificar os problemas localmente. Nesta dissertação estudaram-se as alterações dos parâmetros dinâmicos de um pavimento tradicional em madeira devido à degradação das condições de apoio. Para esse efeito procedeu-se à realização de campanhas de ensaios dinâmicos recorrendo a acelerómetros. Estes testes foram realizados para o pavimento no seu estado normal (com todos os apoios nas extremidades das vigas) e, em seguida, repetiram-se os mesmos testes para situações de simulação de dano nos apoios, comparando-se posteriormente os resultados. A degradação dos apoios é simulada pela remoção destes em determinados locais. Os parâmetros dinâmicos estudados compreenderam as frequências próprias, o coeficiente de amortecimento e os modos de vibração (formas modais). Os resultados demonstraram que em casos extremos de dano nos apoios, estes são facilmente detetáveis através de uma análise qualitativa da observação dos modos de vibração obtidos. O pavimento ensaiado foi construído em laboratório e pretende ser representativo da construção corrente. Simultaneamente com os ensaios experimentais, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos no software comercial SAP2000 no qual se realizou uma análise modal, com a finalidade de validar os resultados obtidos experimentalmente e verificar a aplicabilidade da modelação proposta em estruturas de madeira.

At present, the rehabilitation of structures takes a prominent place in civil construction and the evaluation stage is one of the most important in this process. The developed work in this thesis falls in the evaluation stage, with particular attention on the timber floors. The approach presented here represents a first step in this matter because there are not many research works about dynamic tests in timber floors neither in timber computer modeling. The evaluation method proposed has the major advantage that it allows a global analysis of the structure and identifies the local problems. This dissertation studied the changes of the dynamic parameters of a traditional timber floor by performing dynamic testing campaigns using accelerometers. These tests were performed for the normal state (with all the beams supported at both ends) and repeated to simulated situations of damage in the supports, then the results were compared. The damage are simulated by removing the supports at some locations. The dynamic parameters analyzed comprised the natural frequencies, damping coefficients and the mode shapes. The results revealed that in extreme cases of damage in the supports, they are easily detectable by qualitative analysis of the obtained mode shapes The timber floor was constructed in laboratory and is intended to be representative of current construction. Simultaneously a finite element model was developed in the commercial software SAP2000, where a modal analysis was performed in order to validate the results obtained experimentally and to verify the applicability of certain types of finite elements in timber structures.