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8 Congresso Nacional de Mecnica Experimental Guimares, 21-23 de Abril, 2010

Estudo Experimental em Ligaes Madeira-Beto com Ligadores Metlicos Associados a Resinas Epoxdicas

Martins, H.M.G.1; Jorge, L.F.C. 2; Dias, A.M.P.G. 3

1 Departamento de Engenharia Civil, Instituto Politcnico de Castelo Branco 2 Departamento de Engenharia Civil, Instituto Politcnico de Castelo Branco

3 Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Coimbra

RESUMO Este artigo apresenta o estudo experimental de ligaes madeira-beto atravs de ligadores metlicos associados a resinas epoxdicas. Este tipo de ligaes caracteriza-se por apresentar propriedades mecnicas com valores superiores aos geralmente obtidos nas ligaes tradicionais de parafusos e cavilhas. Foram testadas treze configuraes diferentes de ligao, onze para utilizao em pavimentos de edifcios e duas mais vocacionadas para tabuleiros de pontes. A avaliao das caractersticas mecnicas da ligao mista madeira-beto foi realizada atravs de ensaios de corte de acordo com a norma europeia EN 26891:1991. Em complemento, foram ainda realizados ensaios de arrancamento de vares de ao nos elementos de madeira. Com os ensaios de corte pretendeu-se avaliar o comportamento mecnico deste tipo de ligaes, nomeadamente no respeitante a rigidez, capacidade de carga e capacidade de deformao plstica.

1 - INTRODUO

1.1 - Enquadramento A utilizao de estruturas mistas

madeira-beto, principalmente em pavimentos, traz vantagens relativamente aplicao de um nico material (madeira ou beto). Do ponto de vista estrutural, e relativamente s estruturas de beto armado a principal vantagem a reduo de peso prprio da estrutura. Em pavimentos construdos apenas em madeira, a introduo de uma lajeta de beto confere um aumento de rigidez e de capacidade de carga ao pavimento, assim

como diminuio das deformaes e vibraes.

Para que o sistema estrutural misto seja eficaz e competitivo necessrio que os dois materiais trabalhem em conjunto e no isoladamente. Existem inmeras solues para a ligao dos materiais, como cavilhas, parafusos, entalhes, colagens entre outras. A eficcia do comportamento misto dos materiais madeira e beto reside na ligao entre ambos, influenciando directa ou indirectamente uma componente significativa dos custos associados a esta

Estudo de Ligaes Madeira-Beto com Ligadores Metlicos Associados a Resinas Epoxdicas

soluo construtiva. Torna-se assim crucial o estudo das ligaes madeira-beto, de forma a maximizar a utilizao conjunta do ponto de vista estrutural destes materiais, procurando em simultneo a sua competitividade econmica.

1.2 - Objectivo

O objectivo deste trabalho foi o estudo de ligaes para aplicao em estruturas mistas madeira-beto de pavimentos e pontes.

O estudo desenvolvido neste trabalho desenrolou-se em duas fases. Na primeira fase foram analisadas as ligaes para aplicao em pavimentos de edifcios. Para isso, foram realizados ensaios de arrancamento de vares em provetes de madeira e ensaios monotnicos de corte simples em onze configuraes de ligaes mistas, seguindo todos eles a norma europeia EN26891:1991.

Na segunda fase foram estudadas duas configuraes de ligao madeira-beto para aplicao em tabuleiros de pontes. Nesta fase, para alm dos ensaios de corte com carga monotnica, foram realizados ensaios de corte com carga cclica (com inverso do sentido da fora). Este ltimo ensaio pretendia de forma prospectiva, avaliar da influncia do nmero de ciclos na rigidez de ligao.

2 - ENSAIOS DE ARRANCAMENTO

2.1 - Introduo Com os ensaios de arrancamento

pretendeu-se avaliar o comportamento da ligao entre o varo de ao e a madeira, utilizando uma resina epoxy (HILTI RE500).

Nas configuraes de ligao mista madeira-beto avaliadas neste trabalho, o elemento metlico presente, encontra-se solicitado com uma componente axial de traco muito importante. Neste contexto, a avaliao do comportamento em traco das colagens poder fornecer indicaes importantes para a compreenso das ligaes mistas nos ensaios de corte.

Para esse efeito foram consideradas trs variveis: as condies de Servio descritas na norma EN1995-1-1, a inclinao do varo relativamente ao fio da madeira e o tipo de madeira (Espruce e Pinho Bravo). Apesar da norma EN1995-2 no permitir a utilizao de ligaes mistas em Classe de Servio 3, este estudo contemplou-a, de modo a perceber a sua influncia.

2.2 - Descrio dos ensaios

Atravs da variao dos parmetros acima descritos foram criadas 5 sries, contemplando as 3 classes de servio, 2 espcies de madeira e 1 variao da inclinao do varo, conforme descrito na Tabela 1. Para cada srie foram construdos 5 provetes.

Tabela 1 Caractersticas das sries estudadas.

Nome Madeira Classe de servio Inclinao do varo

S-90-12 Espruce 1 90 S-90-16 Espruce 2 90 S-90-20 Espruce 3 90 S-45-12 Espruce 1 45 MP-90-12 Pinho Bravo 1 90

Os vares utilizados nas ligaes,

so de ao nervurado de 10mm de dimetro da classe A400NR. As peas de madeira utilizadas para a construo dos provetes foram obtidas de vigas de madeira lamelada colada, tendo as seguintes dimenses 30x15x13,5 cm3. No caso da madeira de Espruce as lamelas pertenciam Classe C18, enquanto a madeira de Pinho Bravo utilizada no foi classificada.

Aps a preparao dos provetes, estes foram colocados em cmaras climatizadas para as Classes de Servio a que se pretendam que estejam expostos. O controlo do teor em gua dos provetes foi realizado atravs de pesagens regulares dos mesmos, sendo apenas ensaiados quando as pesagens sucessivas estejam estabilizadas.

O procedimento de carga utilizado foi o indicado na norma EN26891:1991

Martins, H.M.G.; Jorge, L.F.C.; Dias, A.M.P.G.

(Figura 1), geralmente utilizado para ligaes madeira-madeira.

Fig. 1 - Procedimento de carga, EN26891:1991

Os ensaios foram realizados numa mquina universal de 20 tf, tendo o controlo do ensaio sido realizado em fora at 70% da fora mxima estimada, passando depois para controlo em deslocamento. Os provetes foram amarrados mquina de ensaios conforme ilustra a Figura 2.

Fig. 2 - Sistema de fixao dos provetes.

Em cada ensaio foi registada a fora de traco aplicada pela mquina e o deslocamento relativo entre a pea de madeira e o varo de ao. A fora de traco foi medida atravs de uma clula de carga instalada na mquina de ensaios. O deslocamento relativo entre a pea de madeira e o varo de ao, foi medido por 2 transdutores de deslocamento (LVDT), com 25 mm de capacidade, posicionados conforme ilustra a Figura 3.

Fig. 3 - Esquema de montagem dos transdutores de

deslocamento.

2.3 - Resultados A partir das leituras realizadas,

foram determinadas a capacidade de carga e o mdulo de escorregamento (ks), de acordo com as indicaes da norma EN26891:1991.

O modo de rotura observado nos ensaios foi invarivel, correspondendo a cedncia das fibras de madeira (Figura 4). Esta concluso suportada pela natureza das fibras de madeira presentes na superfcie da cola aps a extraco do varo.

Fig. 4 - Modo de rotura

A Tabela 2, apresenta para cada configurao o nmero de ensaios vlidos, os valores mdios da capacidade de carga, do mdulo de escorregamento e do deslocamento ltimo (du) assim com o respectivo desvio padro.


Tabela 2 - Resultados dos ensaios de arrancamento

Config. N.

Ensaios

Parmetro Valor Mdio Desvio Padro

Fest [kN] 30,0 - Fmax [kN] 28,1 1,18 ks [kN/mm] 56,1 54,10

S-90-12 5

du [mm] 1,2 0,25 Fest [kN] 30,0 - Fmax [kN] 27,8 0,97 ks [kN/mm] 19,4 13,67

S-90-16 3


S-90-20 5


S-45-12 5

du [mm] * 1, 6 0,39 Fest [kN] 30,0 - Fmax [kN] 36,8 4,72 ks [kN/mm] 46,1 8,07

MP-90-12 5

du [mm] 2,3 1,39

2.4 - Concluses

Da anlise aos resultados obtidos dos ensaios de arrancamento possvel sintetizar as seguintes concluses:

(1) A capacidade de carga e o mdulo de escorregamento aumentam com o aumento da massa volmica da madeira. O ganho obtido com o aumento da massa volmica da madeira encontra-se naturalmente em linha com a correlao expectvel entre resistncia da madeira e a sua massa volmica.

(2) A diminuio da inclinao do varo relativamente ao fio da madeira conduz a um ganho de capacidade de carga. Este aumento dever estar relacionado com melhores propriedades da madeira na direco paralela ao fio. No entanto, registou-se uma diminuio do mdulo de escorregamento.

(3) A exposio da ligao nas, Classes de Servio 1 ou 2, no aparenta ter grande influncia na capacidade de carga, no entanto, registou-se uma diminuio

significativa do mdulo de escorregamento. Como seria de esperar a exposio da ligao s condies termo-higronomtricas da Classe de Servio 3 apresenta valores substancialmente mais baixos de capacidade de carga e mdulo de escorregamento, quando comparados com as ligaes expostas s Classes de Servio 1 ou 2.

3 - ENSAIOS DE CORTE EM LIGAES PARA EDIFCIOS

3.1 - Introduo Foram estudadas 11 configuraes

diferentes de ligaes madeira-beto para aplicao em pavimentos de edifcios. Das 11 configuraes 8 associavam entalhes na madeira a vares pr-esforados, 2 usavam vares nervurados inclinados e 1 usava uma malha metlica.

Foram preparados provetes das ligaes e ensaiados em corte simples, com o objectivo de determinar a capacidade de carga, mdulo de escorregamento e modo de rotura de cada configurao. Para as 2 configuraes com melhor desempenho mecnico, foram realizados ensaios adicionais de modo a obter uma amostra maior, para a determinao de valores caractersticos, para a classe de servio 1.

3.2 - Descrio dos ensaios As 11 configuraes foram

divididas em 2 grupos, atendendo s suas caractersticas: ligaes realizadas exclusivamente atravs de elementos metlicos e ligaes realizadas essencialmente atravs de contactos entre a madeira e o beto.

No primeiro grupo esto includas a ligao contnua atravs de malha metlica (Figura 5) e a ligao pontual atravs de varo nervurado (Figura 6).

No segundo grupo esto includas a ligao por entalhe simtrico com varo vertical pr-esforado por ps-tenso (Figura 8) e entalhe assimtrico com varo nervurado (Figura 7).


Fig. 5 Ligao atravs de malha metlica (SM).

Fig. 6 Ligao atravs de varo nervurado sem entalhe (GIR).

Fig. 7 Ligao atravs de varo nervurado com entalhe assimtrico (GIR-N).

Fig. 8 Ligao atravs de parafuso pr-esforado e entalhe simtrico

A Tabela 3 apresenta as caractersticas das ligaes1 atravs de parafuso pr-esforado e entalhe simtrico.

Tabela 3 Caractersticas da configurao com

parafusos pr-esforados.

Configurao A [] D [mm] Lc

[mm] Lt

[mm] NA1 20 20 100 100 NA2 0 20 100 100

1 Os smbolos indicados na Tabela 3 esto

indicados na Figura 8.

ND2 20 30 100 100 NN1 20 20 100 150 NN2 20 20 100 200 NN3 20 20 75 75 NN4 20 20 75 188 NN5 20 20 75 225

A madeira utilizada para a

construo dos provetes foi madeira lamelada colada de Espruce obtida por colagem de 3 lamelas classificadas como C18 resultando numa seco final com 15x13,5 cm2 de seco transversal. O beto utilizado na construo dos provetes correspondia a uma classe C25/30, avaliada atravs de ensaios de compresso em cubos de 15cm. Os vares nervurados foram obtidos de barras de ao da classe A400NR com 10 mm de dimetro enquanto os vares roscados foram obtidos a partir de barras da classe 8.8 M10. Na configurao SM foi utilizada uma malha metlica com 2 mm de espessura e 10 cm de altura (5 cm em cada elemento), a mesma malha metlica foi utilizada por Bathon et al. (2000). A cola utilizada para ligao dos elementos metlicos madeira foi uma resina epoxidca de 2 componentes (HILTI RE500).

A construo dos provetes foi realizada em 3 fases. Em primeiro lugar foram preparadas as peas de madeira, com a abertura entalhes, furos e rasgos longitudinais. Numa segunda fase foram colados os ligadores metlicos, ficando os provetes imveis durante 48 horas, at que a cola ganhasse presa. Nas ligaes com parafusos pr-esforados os vares foram protegidos atravs de um tubo plstico, para que o beto no aderisse ao parafuso. Por ltimo as peas de madeira foram colocadas nas cofragens e os provetes betonados. 24 horas aps a betonagem foram descofrados e colocados numa cmara climatizada, para as condies da classe de servio 1, para permitir a cura do beto por um perodo mnimo de 28 dias aps o que os ensaios foram realizados. Em cada betonagem foram recolhidos 6 cubos de beto com 15 cm de aresta, foram ensaiados 3 cubos aos 28 dias de cura do beto, sendo os restantes nos dias de ensaio das ligaes.


Os ensaios de corte foram realizados numa mquina de ensaios universal com uma capacidade de 20 tf. O procedimento de carga foi o indicado na norma EN26891:1991 (Figura 1). O valor de FEst foi adaptado a cada ligao, a partir de um ensaio de corte inicial, destinado apenas a este fim. A Figura 9 apresenta o sistema de apoios dos provetes, o slide foi introduzido a fim de evitar a rotao do provete, o elemento de beto foi parcialmente apoiado para simular a zona comprimida do beto, pois num elemento de beto sujeito a flexo apenas parte do elemento de beto est sujeito a compresso.

Fig. 9 Sistema de apoios dos provetes.

Nas configuraes com recurso a pr-esforo por ps-teso este foi dado atravs do aperto de uma porca contra uma chapa de ao quadrada com 5 cm de aresta e 4mm de espessura. O pr-esforo era aplicado imediatamente antes do ensaio. Para tal, recorreu-se a uma chave dinamomtrica tendo-se aplicado um binrio de 40Nm porca, o que corresponde a uma fora de traco no varo de aproximadamente 12kN (determinada experimentalmente), esta fora de traco corresponde sensivelmente a 30% da registada nos ensaios de arrancamento para as mesmas condies.

Em cada ensaio foi registada a carga aplicada ligao atravs de uma clula de carga instalada na mquina de ensaios, e o deslocamento relativo entre o elemento de madeira e beto, atravs de 2

transdutores de deslocamento (LVDT), com 25 mm de capacidade, conforme ilustra a Figura 10.

Fig. 10 Esquema de montagem dos transdutores de deslocamento.

3.3 - Resultados A partir das leituras realizadas foram

determinadas a capacidade de carga e o mdulo de escorregamento (1), de acordo com as indicaes da norma EN26891:1991, onde esthf , corresponde a 40% da capacidade de carga estimada e

04w e 01w correspondem deformao para as cargas de 40% e 10% da capacidade de carga estimada, respectivamente.

( )0104,

34

4,0

ww

fk esths

= (1)

Foi ainda registado o modo de rotura de cada ligao.

A Tabela 4 apresenta os modos de rotura registados em cada configurao, todas as configuraes tiveram apenas um modo de rotura, excepto a configurao GIR. Foram registados 2 modos de rotura em cada material. Na madeira esmagamento localizado junto ao ligador (ELM) (Figura 11) e corte longitudinal nas fibras de madeira (CLM) (Figura 12). No beto, esmagamento (EsB) (Figura 13) e corte ao longo do ligador (CB) (Figura 14).

O modo de rotura ELM caracteriza-se por ocorrer um esmagamento das fibras de madeira junto ao ligador, por compresso deste. No modo de rotura


CLM registou-se o corte longitudinal das fibras de madeira, no plano da base do entalhe. A rotura EsB caracteriza-se pelo esmagamento do elemento de beto, enquanto o modo de rotura CB caracteriza-se pelo corte no beto, na direco do ligador.

Tabela 4 Modo de rotura das ligaes. Configurao ELM CLM EsB CB

SM X GIR X X

GIR-N X NA1 X NA2 X ND2 X NN1 X NN2 X NN3 X NN4 X NN5 X

Fig. 11 Esmagamento localizado na madeira (ELM).

Fig. 12 Corte longitudinal na madeira (CLM).

Fig. 13 Esmagamento no beto (EsB).

Fig. 14 Corte no beto ao longo do ligador (CB).

A Tabela 5 apresenta o valor mdio e o desvio padro dos resultados obtidos nos ensaios de corte: capacidade de carga, mdulo de escorregamento (1), deslocamento ltimo e o teor em gua da madeira no momento de realizao dos ensaios.

A capacidade de carga foi definida como sendo a carga mxima que a ligao suporta. O deslocamento ltimo traduz o valor mximo do deslocamento relativo entre os materiais, imediatamente antes da rotura.


Tabela 5 Resultados dos ensaios de corte.

Config. N. Ensaios Varivel Valor Mdio

Desv. Padro

Fmax [kN] 77,1 17,4 ks [kN/mm] 175,1 36,9 du [mm] 0,88 0,3

SM 4

[%] 12,5 0,5 Fmax [kN] 88,6 10,2 ks [kN/mm] 479,6 278,9 du [mm] 0,33 0,07

GIR 3

[%] 12,5 0,5 Fmax [kN] 104,8 4,3 ks [kN/mm] 477 99,3 du [mm] 1,42 0,3

GIR-N 5


NA1 8

[%] 13,9 0,6 Fmax [kN] 86,8 19,2 ks [kN/mm] 108,7 35 du [mm] 2,03 0,62

NA2 4


ND2 5


NN1 5

[%] 12,5 0,5 Fmax [kN] 50,8 3 ks [kN/mm] 94,6 34,2 du [mm] 11,55 3,32

NN2 5


NN3 5

[%] 13,9 0,6 Fmax [kN] 56,9 5,6 ks [kN/mm] 122 35,7 du [mm] 6,94 2,75

NN4 5

[%] 13,9 0,6 Fmax [kN] 39,1 4,2 ks [kN/mm] 57,7 19 du [mm] 6,69 3,31

NN5 5

[%] 12,5 0,5

3.4 - Determinao de valores caractersticos

Como j foi referido um dos objectivos do estudo foi a determinao de valores caractersticos de capacidade de carga e mdulo de escorregamento das duas ligaes com melhor desempenho mecnico. Da anlise dos resultados obtidos nos ensaios preliminares (Figura 15) seleccionaram-se as configuraes GIR e GIR-N, pois foram aquelas que apresentaram maior rigidez de ligao e capacidade de carga mais elevada.

0

1020

30

40

5060

70

80

90100

110

120

0 100 200 300 400 500 600 700

ks [kN/mm]

F [kN]

GIRGIR-NNA1NA2ND2NN1NN2NN3NN4NN5SM

Fig. 15 Relao entre a capacidade de carga e mdulo de escorregamento nos ensaios

preliminares.

Para tal foram realizados ensaios de corte adicionais, 23 para a ligao GIR e 26 para a ligao GIR-N. A Tabela 6 apresenta os valores mdios e caractersticos obtidos a partir dos ensaios finais. Tabela 6 Resultados finais dos ensaios de corte.

Config. N Ensaios F, ks Valor obtido

Fmed [kN] 65,7 Fk [kN] 58,4 ks,med [kN/mm] 139,3

GIR 23

ks,k [kN/mm] 81,8 Fmed [kN] 97,4 Fk [kN] 87,5 ks,med [kN/mm] 408,6

GIR-N 26

ks,k [kN/mm] 273,7

3.5 - Concluses Dos ensaios realizados e das

configuraes estudadas pode-se concluir que a ligao GIR-N foi aquela que apresentou melhor performance mecnica.


Relativamente s variveis em estudo (introduo de entalhe assimtrico na ligao com varo inclinado, inclinao da parede do entalhe, profundidade do entalhe e relao entre as superfcies resistentes de beto e madeira) foi tambm possvel retirar algumas concluses, tais como:

A introduo de um entalhe assimtrico na ligao com varo nervurado inclinado aumenta a capacidade de carga e mdulo de escorregamento, altera o modo de rotura e conduz a um aumento da ductilidade da ligao.

A alterao da inclinao das paredes dos entalhes simtricos de 20 para 0, relativamente vertical, conduziu a uma diminuio da capacidade de carga e mdulo de escorregamento, contudo o modo de rotura no se alterou.

O aumento da profundidade dos entalhes de 20mm para 30mm no provocou alteraes significativas no desempenho mecnico da ligao nem no seu modo de rotura.

Verificou-se que existe uma relao entre a relao das superfcies de madeira e beto resistentes com o modo de rotura. Globalmente pode concluir-se que

alteraes na disposio dos entalhes, nomeadamente a sua posio, influenciam o comportamento da ligao, a capacidade de carga, mdulo de escorregamento e o modo de rotura.

4 - ENSAIOS DE CORTE EM LIGAES PARA PONTES

4.1 - Introduo No estudo de ligaes mistas

madeira-beto para aplicao em pontes foram estudadas 2 configuraes de ligaes, escala real.

Para cada uma destas foram realizados ensaios monotnicos com o

objectivo de determinar a capacidade de carga e mdulo de escorregamento at rotura. E ensaios cclicos com inverso da carga com o objectivo de determinar a evoluo da rigidez de ligao com a evoluo dos ciclos de carga.

Foram ensaiados 3 provetes em cada ligao, para cada tipo de ensaio, monotnico ou cclico.

4.2 - Descrio dos ensaios As configuraes foram designadas

por Ligao A (Figura 16 e 17) e Ligao B (Figura 18 e 19).

A Ligao A foi composta por um entalhe simtrico no elemento de madeira associado a 2 vares roscados M20 os quais se destinam a aplicar um pr-esforo na ligao por ps-tenso.

A Ligao B foi composta por um entalhe assimtrico e 3 vares nervurados com dimetro de 20 mm, inclinados a 45 com o fio da madeira, dois vares foram introduzidos na parede menos inclinada do entalhe e voltados para o entalhe, o outro varo foi disposto no meio dos outros dois e com o sentido oposto.

Fig. 16 Ligao A vista de frente.

Fig. 17 Ligao A vista lateral


Fig. 18 Ligao B vista frente.

Fig. 19 Ligao B vista lateral.

A A madeira utilizada nestes provetes foi madeira macia de Pinho bravo, classificada visualmente atravs da norma NP4305:1995, como classe E, com correspondncia classe C18 (NP EN1912:2000).

O beto utilizado na construo dos provetes foi beto pronto da classe C25/30, do qual foram retirados cubos com 15 cm de aresta para realizar posteriormente ensaios compresso. No elemento de beto foi colocada uma armadura, de modo, a simular a armadura existente no tabuleiro de uma ponte. A armadura inferior era constituda por 710 na direco longitudinal e 5 10 na direco transversal, a armadura superior era constituda apenas por 5 10 na direco transversal. O ao utilizado foi o A500NR.

Na Ligao A foram utilizados vares roscados M20 da classe 8.8 e uma chapa de ao com 200x100x16 mm de dimenso, para a posterior aplicao do pr-esforo.

Na ligao B foram utilizados vares nervurados de 20mm de dimetro da classe A400NR, os quais foram dobrados a 45.

A construo dos provetes foi realizada por 3 fases. Na primeira fase foram preparadas as madeiras, abertura dos entalhes e furos com dimetro de 24mm. Aps a abertura dos furos foram colados os

vares com uma resina epoxidca (HILTI RE500) e deixaram-se os provetes imveis durante 48, para que a cola ganhasse presa. Por ltimo dispuseram-se os provetes nas cofragens, colocaram-se as armaduras e procedeu-se betonagem, nos provetes da Ligao A protegeram-se os vares roscados com tubo plstico, para que o beto no aderisse aos vares roscados.

Na Ligao A foi aplicado um pr-esforo por ps-tenso, imediatamente, antes do inicio do ensaio atravs do aperto das porcas contra a chapa metlica. Foi aplicado um binrio de aperto de 300Nm, atravs de uma chave dinamomtrica, que corresponde a uma fora de traco de 180kN em cada varo (determinada experimentalmente).

O procedimento de carga utilizado nos ensaios monotnicos foi o indicado na norma EN26891:1991 (Figura 1). Nos ensaios cclicos o carregamento aplicado foi cerca de 20% da capacidade de carga estimada para cada ligao (Figura 20), uma carga aproximadamente igual que seria esperada em situao de servio.

20%

10%

0%

10%

20%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90xFm

ax

Tempo[s]

Fig. 20 Procedimento de carga dos ensaios cclicos.

Durante a realizao dos ensaios foi registada a carga aplicada pelo actuador e o deslocamento relativo entre as peas de madeira e beto. A capacidade de carga foi registada atravs de uma clula de carga de 100tf de capacidade. O deslocamento relativo entre as peas de madeira e beto foi registado atravs de 4 transdutores de deslocamento (LVDT) com 25 mm de capacidade, colocados em ambos lados da pea de madeira, afastados 10 cm da mesma e a e da altura do provete, conforme ilustra a Figura 21. O deslocamento relativo entre a madeira e o


beto foi considerado como a mdia das 4 leituras.

Fig. 21 Posicionamento dos LVDT.

4.3 - Resultados Para cada uma das ligaes foi

determinada a capacidade de carga de cada ligao e o mdulo de escorregamento atravs da norma EN26891:1991.Foram tambm determinados o deslocamento ltimo, o teor em gua da madeira no momento do ensaio e o modo de rotura de cada ligao.

Para ambas as ligaes verificou-se que a rotura ocorreu pelo elemento de beto.

A Tabela 7 apresenta o resumo dos resultados obtidos nos ensaios monotnicos.

Tabela 7 Resultados dos ensaios monotnicos.

Ligao N Ensaios Varivel Valor Mdio

Desvio Padro

Fest [kN] 525,0 - Fmax [kN] 347,8 15,3 ks [kN/mm] 458,2 60,3 du [mm] 1,61 0,16

A 2

[%] 13,1 0,8 Fest [kN] 525,0 - Fmax [kN] 436,5 63,9 ks [kN/mm] 688,5 236,5 du [mm] 2,85 1,52

B 3

[%] 37,7 14,4

Nos ensaios cclicos foram aplicados cerca de 1500 ciclos de carga com inverso da mesma, aps o

carregamento cclico os provetes foram ensaiados at rotura seguindo o procedimento de carga dos ensaios monotnicos.

Ligao A

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Escorregamento [mm]

For

a [K

N]

Monotnicocclico

Fig. 22 Comparao dos ensaios monotnicos, com e sem aplicao de carregamento

cclico.

Durante o carregamento cclico foi registada a carga aplicada e o deslocamento relativo entre a madeira e o beto. As leituras foram realizadas com uma periodicidade de 5 segundos, garantindo desta forma sempre uma medio no patamar de carga constante.

Os ensaios cclicos no puderam ser contnuos, devido a constrangimentos do laboratrio tendo os mesmos de ser interrompidos durante a noite e retomados no dia seguinte, este facto pode ter influenciado o comportamento da ligao.

Neste estudo, apesar de o carregamento cclico ter inverso da carga, analisou-se apenas a rigidez da ligao durante a fase de compresso. A rigidez da ligao foi determinada pelo declive da recta que une o ponto em que a carga mais se aproxima do zero e o ponto em que a carga foi registada no patamar.

A Tabela 8 apresenta a quebra de rigidez da Ligao A em cada dia de ensaio, onde se considera a rigidez inicial a mdia das rigidezes dos 25 ciclos iniciais e a rigidez final a mdia dos ltimos 25 ciclos.


Tabela 8 Quebra de rigidez da ligao A.

Rigidez [kN/mm] Ligao Ensaio

Inicio Fim Variao

[%] 1 490,4 353,9 27,8% 2 465,4 304,9 34,5% A

3 338,2 123,9 63,4% 1 360,8 282,2 21,8% B 2 82,1 64,4 21,6%

4.4 - Concluses Dos ensaios monotnicos

realizados pode-se concluir que a Ligao B obteve uma maior capacidade de carga e mdulo de escorregamento que a Ligao A.

Atravs da anlise dos ensaios cclicos conclui-se que o carregamento cclico aplicado no influncia o modo de rotura da ligao, nem afectou de forma significativa a capacidade de carga das ligaes, contudo verifica-se uma variao da rigidez. O aumento da capacidade de carga nos ensaios monotnicos com carregamento cclico, relativamente, aos ensaios monotnicos simples, deve-se ao facto do beto utilizado nos primeiros ter uma resistncia compresso superior (fcm=32.4 MPa) comparativamente com o beto utilizado nos ensaio monotnicos simples (fcm=27.3 MPa).

Conclui-se tambm que houve uma quebra de rigidez da ligao ao longo do carregamento cclico. Contudo para uma melhor compreenso deste fenmeno seria necessrio ter ensaios com um maior nmero de ciclos e se possvel sem interrupes.

5 - CONCLUSES

Nos ensaios de arrancamento verificou-se que o aumento da massa volmica da madeira e a diminuio do ngulo entre o ligador e o fio da madeira, conduz a ganhos de capacidade de carga e mdulo de escorregamento da ligao. A variao da classe de exposio entre a classe de servio 1 e 2 no aparenta ter grande influncia na capacidade de carga, todavia conduziu a uma perda de mdulo

de escorregamento considervel. Em condies extremas (classe de servio 3) confirmou-se a inadequao deste tipo de ligao, devido a perdas significativas de capacidade de carga e mdulo de escorregamento.

Nos ensaios de corte em ligaes destinadas a edifcios, verificou-se que a introduo de entalhe na ligao com varo nervurado melhora de modo significativo o comportamento da ligao. A variao da profundidade dos entalhes de 20 mm para 30mm no altera de forma significativa o comportamento da ligao, enquanto a variao da inclinao das paredes do entalhe conduz a uma reduo das propriedades mecnicas da ligao.

Nos ensaios em ligaes destinadas aplicao em pontes, verificou-se que a rotura em ambos os casos se registou pelo elemento de beto. O carregamento cclico conduziu a uma diminuio da rigidez da ligao ao longo dos ciclos, no entanto no afectou a capacidade de carga.

6 - REFERNCIAS

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