Análise Analítica de Vigas Mistas Madeira-Betão Comparando Diferentes Metodologias

Abstract

A dissertação para obtenção do grau de Mestre na Especialidade de Estruturas que aqui se apresenta será um trabalho numérico focado numa análise paramétrica do comportamento mecânico de estruturas mistas madeira-betão. Neste tipo de estruturas são aproveitadas as melhores propriedades de cada um dos materiais, uma vez que o betão será responsável pela resistência à compressão e a madeira será solicitada essencialmente à tração. Sendo assim, é possível, em termos estruturais, encontrar-se uma secção eficiente, mais rígida que uma solução só de madeira e mais leve que uma solução de betão. O desenvolvimento prático deste trabalho centrar-se-á no cálculo da rigidez de flexão, seguindo dois métodos distintos. Um deles baseado nos critérios do Eurocódigo 5, direcionados para sistemas mistos com ligações semi-rígidas. O outro método é utilizado quando o sistema de ligação é rígido, recorrendo à técnica da homogeneização. O objetivo será comparar estes métodos através do cálculo do erro percentual, de forma a definir em que situações os dois métodos determinam resultados semelhantes. Nesta análise serão consideradas as propriedades de cada um dos materiais que têm maior influência no comportamento global da estrutura mista, bem como as características essenciais de uma estrutura deste tipo. Os parâmetros em destaque serão o módulo de escorregamento entre as componentes de madeira e betão, a geometria da secção transversal do conjunto, e o vão da estrutura mista.

The present dissertation, submitted in support of a candidature for a Master’s degree in the specialty of Structures, is a numerical work focused on a parametric analysis of the mechanical behavior of timber-concrete composite structures. In this type of structures one will use the best properties of each material, being certain that the concrete will be responsible for the compressive strength and the timber will be mainly required to tension. Thus, it seems possible, in structural terms, to obtain an efficient section, stiffer than a timber solution and lighter than a concrete solution. The practical development of this work will focus on calculating the bending stiffness, following two different methods. One will be based on the criteria of Eurocode 5, directed to composite systems with semi-rigid connections. The other method will be used when the connection system is rigid, using a technique of homogenization. The goal will be to compare these methods by calculating the percentage error in order to define situations in which the two methods achieve similar results. This analysis will consider not only the properties of those materials which have greater influence on the global behavior but also the composite structure and the essential characteristics of such a structure. The highlighted parameters will be the slip modulus between timber and concrete components, the cross-section geometry and the span of the composite structure.