Distribuição transversal de cargas em lajes mistas madeira-betão, estudo da influência da secção transversal

Abstract

As lajes mistas madeira-betão surgiram com o objetivo reabilitar pavimentos de madeira antigos e consequentemente melhorar o seu desempenho global. Esta opção apresenta diversas vantagens em relação à substituição integral do pavimento, não só a nível do comportamento mecânico, acústico e térmico, mas também a nível estético e económico.As lajes mistas madeira-betão não se aplicam apenas em reabilitação, a sua utilização é vantajosa também em estruturas novas ou pré-fabricadas. Como técnica de reforço e reabilitação é aplicada geralmente em situações em que é necessário aumentar a capacidade de carga ou diminuir as deformações e/ou vibrações do pavimento. Por outro lado, em estruturas novas surge como alternativa aos pavimentos de betão armado, uma vez que esta solução além de ser mais sustentável e económica apresenta uma maior relação resistência/peso. Assim, com a crescente aplicação das lajes mistas madeira-betão torna-se necessário alargar o conhecimento acerca do seu comportamento mecânico, com o fim de otimizar o seu desempenho e dimensionamento.Atendendo a esta necessidade, a presente dissertação centra-se no estudo de lajes mistas madeira-betão sujeitas a carregamentos concentrados, mais especificamente, na avaliação da influência de parâmetros geométricos da secção transversal no seu comportamento mecânico.O presente estudo tem por base modelações numéricas desenvolvidas a partir de um modelo de elementos finitos criado num software comercial e validado numa investigação anterior, intitulada “Load Distribution on Timber-Concrete Floors”. Assim, foram estabelecidos vários casos de estudo, variando alguns parâmetros geométricos da secção transversal, tais como: a altura e a forma da secção transversal das vigas, e as espessuras da laje e da camada intermédia. Avaliou-se a distribuição de cargas na direção transversal da laje quando submetida a carregamentos pontuais a meio vão de cada viga, individualmente. Para tal, analisaram-se grandezas como reações de apoio, momentos fletores longitudinais a meio vão e deslocamentos verticais a meio vão.

Timber-concrete composite slabs arose with the aim of rehabilitating old timber floors and consequently improving its global performance. This option has several advantages when compared with the integral replacement of the floor, not only in terms of mechanical, acoustic and thermal behavior, but also in the esthetic and economic level.Timber-concrete composite slabs applies not only to rehabilitation, they show to be advantageous also in new or pre-fabricated structural solutions. As a reinforcement and rehabilitation technic it is generally applied in situations where there is a need to increase the load capacity or to reduce deformations and/or vibrations of the floor. On the other hand, in new structures it appears as an alternative to the reinforced concrete ones, since the composite solution besides being more sustainable and economic has a greater strength/weight ratio. Thus, the increasing application of timber-concrete composite slabs led to broaden the knowledge on its mechanic behavior, in order to optimize its performance and technical design.According to this need, the present dissertation aims at studying timber-concrete composite slabs subjected to concentrated loads, more specifically, in the assessment of the effects that some cross-sectional geometrical parameters have on the mechanical behavior of these slabs.This study is based on numeric modeling developed using a finite element model created with a commercial software and validated in a previous investigation titled “Load Distribution on Timber-Concrete Floors”. Therefore, several case studies were established, varying some geometric parameters of the cross section, such as: the height and shape of the cross section of the beams, and the thickness of the slab and of the interlayer. The transverse distribution of load in the slab was evaluated when it was subjected to a point load at mid-span of each beam, at a time. For this purpose, quantities as the support reactions, the longitudinal bending moments at mid-span and the vertical displacements at mid-span were evaluated.