ANÁLISE NUMÉRICA DA RIGIDEZ DE VIGAS T MISTAS DE CONCRETO E MADEIRA LAMELADA COLADA EM REGIME ELÁSTICO LINEAR: UMA ABORDAGEM ORTOTRÓPICA PARA A MADEIRA
DOI:
https://doi.org/10.66104/cjp37k13Palavras-chave:
Glulam, Vigas mistas, Madeira lamelada colada (MLC), AbaqusResumo
Este trabalho apresenta, de forma didática e sistematizada, o desenvolvimento e a validação de um modelo numérico tridimensional em regime elástico linear para vigas mistas madeira–concreto em seção T, implementado no software Abaqus. A madeira lamelada colada foi modelada como material ortotrópico tridimensional, com definição explícita das constantes elásticas nas direções longitudinal, radial e tangencial e aplicação adequada da transformação tensorial para o sistema global da estrutura. O concreto foi representado como material isotrópico homogêneo no regime pré-fissuração.
O modelo foi calibrado e validado a partir de resultados experimentais disponíveis na literatura, considerando o trecho linear da curva força–deslocamento até 100 kN, intervalo no qual não há evidências de plasticidade ou degradação da interface. Após a validação, realizou-se análise comparativa substituindo-se a espécie de madeira e a classe do concreto (C37 e de ultra alta resistência UHPC), com o objetivo de avaliar sua influência na rigidez global do sistema composto. Os resultados demonstram que a rigidez inicial é predominantemente governada pelo módulo de elasticidade longitudinal da madeira, sendo a substituição da espécie responsável por incrementos significativamente superiores aos obtidos com a elevação da classe do concreto. O estudo contribui para a compreensão do papel das propriedades ortotrópicas na resposta estrutural de vigas mistas e fornece base metodológica para aplicações envolvendo madeiras estruturais brasileiras em sistemas híbridos.
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Referências
AICHER, S.; HÖFFLIN, L.; BEHRENS, W. A study on tension strength of finger joints in beams of structural timber. Otto-Graf Journal, v. 14, p. 31–60, 2003.
BATHE, K. J. Finite element procedures. [S.l.]: Klaus-Jurgen Bathe, 2006.
CECCOTTI, Ario. Composite concrete–timber structures. Progress in Structural Engineering and Materials, v. 4, n. 3, p. 264–275, 2002. DOI: https://doi.org/10.1002/pse.126
CHEN, Zhentao et al. Numerical Investigation of Connection Performance of Timber-Concrete Composite Slabs with Inclined Self-Tapping Screws under High Temperature. 2022. DOI: https://doi.org/10.32604/jrm.2021.015925
DACKERMANN, U. et al. A comparative study of using static and ultrasonic material testing methods to determine the anisotropic material properties of wood. Construction and Building Materials, v. 102, p. 963–976, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.195
DU, H. et al. Experimental and finite element study on bending performance of glulam-concrete composite beam reinforced with timber board. Materials, v. 15, n. 22, p. 7998, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15227998
DU, Hao et al. Experimental and analytical investigation on flexural behaviour of glulam-concrete composite beams with interlayer. Journal of Building Engineering, v. 38, 1 jun. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102193
FIGUEROA, Manuel Jesús Manriquez; MORAES, Poliana Dias de. Comportamento da madeira a temperaturas elevadas. Ambiente Construído, v. 9, n. 4, p. 157–174, dez. 2009. DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212009000400525
FORTI, N. C. S.; et. al. Finite element analysis of composite concrete-timber beams. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 8, n. 4, p. 507–528, 2015. DOI: https://doi.org/10.1590/S1983-41952015000400006
FRAGIACOMO, M.; LUKASZEWSKA, E. Influence of construction methods on the long-term behavior of timber-concrete composite structures. Materials and Structures, v. 48, n. 6, p. 1–15, 2015.
GONÇALVES, R.; TRINCA, A. J.; CERRI, D. G. P. Comparison of elastic constants of wood determined by ultrasonic wave propagation and static compression testing. Wood and Fiber Science, v. 43, n. 1, p. 64–75, 2011.
GONÇALVES, R.; TRINCA, A. J.; PELLIS, B. P. Elastic constants of wood determined by ultrasound using three geometries of specimens. Wood Science and Technology, v. 48, n. 2, p. 269–287, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-013-0598-8
HERING, S.; KEUNECKE, D.; NIEMZ, P. Moisture-dependent orthotropic elasticity of beech wood. Wood Science and Technology, v. 46, n. 5, p. 927–938, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-011-0449-4
JABBAR, Adil M.; AL-ZUHERIY, Ahmed Sh. J.; HASAN, Qais. A numerical investigation of the structural behavior of reinforced concrete beams fully or partially encased with UHPC layers in flexure. Structures, v. 70, p. 107706, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2024.107706
KHORSANDNIA, Nima; VALIPOUR, Hamid; BRADFORD, Mark. Deconstructable timber-concrete composite beams with panelised slabs: Finite element analysis. Construction and Building Materials, v. 163, p. 798–811, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.169
LOPES, S. M. R.; JORGE, L. F. C.; CRUZ, H. Evaluation of non-linear behavior of timber–concrete composite structures using FE model. Materials and Structures, v. 45, n. 5, p. 1–14, 2012. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-011-9787-9
MANTILLA CARRASCO, E. V et al. Fundamentos para fabricação de um medidor de deslocamento para determinação das constantes elásticas da madeira, considerando a sua anisotropia. Research, Society and Development, v. 11, n. 9, p. e31910931910, 2022. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v11i9.31910
Mascia, N.T., 1991. Considerações a respeito da anisotropia na madeira. Ph.D. Thesis, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo (USP), São Carlos, Brazil.
NADIR, Y. et al. Flexural stiffness and strength enhancement of horizontally glued laminated wood beams with GFRP and CFRP composite sheets. Construction and Building Materials, v. 112, p. 547–555, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.133
NAUD, Nicolas et al. Fostering GLULAM-UHPFRC composite structures for multi-storey buildings. Engineering Structures, v. 188, p. 406–417, 1 jun. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.02.049
Nogueira, R.S., 2024. Study of the behaviour of the joint beam–column of glulam with aluminum T-profile. Ph.D. Thesis, Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), University of São Paulo (USP), São Carlos, Brazil.
OUCH, V. et al. An experimental and numerical investigation on a dovetail notched connection for cross-laminated-timber-concrete composite slabs. In: 2023. DOI: https://doi.org/10.2139/ssrn.4112748
OUDJENE, M. et al. Finite element modelling of the nonlinear load-slip behaviour of full-scale timber-to-concrete composite T-shaped beams. Composite Structures, v. 196, p. 117–126, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.04.079
SHI, B.; LIU, W.; YANG, H. The influence of notch connection location on the short-term behaviour of timber-concrete composite beams: A comprehensive literature review. Frattura ed Integrità Strutturale, v. 18, n. 67, p. 1–25, 2024.
SILVEIRA, Guilherme Santos da. Contribuição sobre o comportamento do concreto de altíssimo desempenho reforçado por fibras hibridizadas (HyUHPFRC). [S.l.]: Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Pato Branco, 2025.
TAO, H. et al. Experimental and finite element studies of prefabricated timber-concrete composite structures with glued perforated steel plate connections. Engineering Structures, v. 268, p. 114778, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114778
TASHAKORI, J.; SALEM, O. Finite element modelling of CLT-concrete composite sections utilizing wood screws as shear connectors. In: Mass Timber Construction. [S.l.]: Springer, 2024. p. 371–387. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-35471-7_17
TELES, R. F. et al. Nondestructive evaluation of a tropical hardwood: Interrelationship between methods and physical-acoustical variables. Ciência da Madeira, v. 1, n. 1, p. 1–17, 2010. DOI: https://doi.org/10.12953/2177-6830.v02n01a01
TIAN, Xin et al. Behavior and constitutive model of ultra-high-performance concrete under monotonic and cyclic tensile loading. Construction and Building Materials, v. 389, 31 jul. 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131634
TONG, Teng et al. The role of bond strength in structural behaviors of UHPC-NC composite beams: Experimental investigation and finite element modeling. Composite Structures, v. 255, n. September 2020, p. 112914, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112914
VERMA, Praveen; BAJPAI, Ayushman. Estimation of Mechanical Behavior of Cementitious Material Using Microstructural Information. In: Advances in Structural Integrity. [S.l.]: Springer, 2022. p. 307–318.
VOROBYEV, A. et al. Characterisation of cubic oak specimens from the Vasa ship and recent wood by means of quasi-static loading and resonance ultrasound spectroscopy (RUS). Holzforschung, v. 70, n. 5, p. 457–465, 2016. DOI: https://doi.org/10.1515/hf-2015-0073
XU, Q. et al. Dynamic test study of twelve elastic constants of larch timber. Bioresources, v. 18, n. 4, p. 7805–7817, 2023. DOI: https://doi.org/10.15376/biores.18.4.7805-7817
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