mestrado em engenharia mecânica (utad/2007)...

Mestrado em Engenharia Mecânica (UTAD/2007)

Abílio de Jesus

TEMAS TEMAS

� Comportamento à Fadiga de

Ligações Rebitadas de Pontes

Metálicas Antigas

� Comportamento Mecânico de

Ligações em Estruturas de Madeira

Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas


� Projecto de Investigação FCT : PTDC/EME-PME/78833/2006

� Financiamento: 120 000 €

� Instituições: IDMEC-Pólo FEUP & UTAD

� Início: 01/08/2007� Início: 01/08/2007

� Duração: 36 meses

� Bolseiros: BI-36 meses (José Correia); BTI-24 meses

� Equipa de investigação:Abílio de Jesus (IR)/UTAD – 35%

Alfredo Ribeiro/UTAD – 30%

Jorge Tiago Pinto /UTAD – 20%

Miguel Figeiredo/FEUP – 20%

António Augusto Fernandes/FEUP – 10%

Paulo Tavares Castro/FEUP – 10%

� Experiência anterior relevante ao projecto

� Doutoramento sob o tema "Validação de procedimentos de cálculo à Fadiga de Reservatórios sob Pressão"


N=69000 ciclosN=69000 ciclos



� Orientação da tese de mestrado sob o tema "Comportamento à Fadiga de Componentes Estruturais sob a acção de Solicitações de Amplitude Variável ", Hélder Pereira a)

250

300

350

400

450

σmax σmax

200

250

300

350

400

450

Actualmente colaboração em curso com o Prof. David DuQuesnay, Department of

Mechanical Engineering, Royal Military College of Canada, Kingston, Ontario.

b)

0

50

100

150

200

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201Ν

σmax

Ν

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Ν

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250 300 350 400

σmax

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200



� Membro da equipa de investigação do projecto FCT intitulado "Avaliação da Integridade Estrutural de Pontes Metálicas Ferroviárias" - POCTI/ECM/57286/2004, liderado pelo Prof. Alvaro Cunha, Civil/FEUP.



� Trabalhos de extensão: estudos de caracterização do comportamento à fadiga do material da Ponte Metálica do Pinhão



� Trabalhos de extensão: estudos de caracterização do comportamento à fadiga do material da Ponte Metálica de Viana do Castelo.



� Alguns resultados dos trabalhos de caracterização dos materiais/ligações de pontes metálicas antigas

1.0E-2

da/dN=4.1997E-15×∆K3.8035

Luiz I

Pinhão

Trezói

Eurocode 3 - Class 71

ASSHTO

Log(∆σ)=3.2028-0.2009Log(N)

Pinhão bridge

Luiz I bridge

Viana bridge

Trezói bridge

Upper Limit m=3.8035

Upper Limit m=3

300 1000 ∆K [N.mm-1.5]

1.0E-5

1.0E-3

da/d

N [mm/cyc

le]

da/dN=7.0E-13×∆K3

1.0E-4

500 1500

1.0E-6

1.0E-7

da/dN=9.2673E-16×∆K3.8035



� 8 artigos aceites/publicados desde Julho 2004 em revistas SCI sobre o tema da Fadiga:

Journal of Pressure Vessel Technology (5)

Fatigue and Fracture of Engineering Materials & Structures (1)

Journal of Materials Science (1)

Strain (1)

Fatigue and Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 27 (9), pps. 799-810, Sept 2004.

Journal of Pressure Vessel Technology, vol. 129 (3), pps. 355-362, August 2007.


� Objectivos do Projecto

1. Desenvolver as abordagens deterministicas clássicas baseadas nas curvas S-N e Mecânica da Fractura de modo a resultarem ferramentas probabilísticas para tratamento de diversas incertezas tais como as devidas aos espectros de carga, geométricas e de material.

2. Desenvolver os métodos locais para previsão da iniciação de fendas de fadiga e integração desta abordagem com a Mecânica da Fractura Probabilística.abordagem com a Mecânica da Fractura Probabilística.

3. Investigar regras de acumulação de dano apropriadas para espectros de carga e aços típicos de pontes metálicas rebitadas antigas.

4. Comparar a resistência à fadiga entre ligações rebitadas e aparafusadas e estudar o efeito no prolonagamento da vida à fadiga das forças de “clamping” nos rebites/parafusos.

5. Avaliar a técnica de reforço baseada na aplicação de adesivos estruturais.

6. Desenvolver orientações que possam ser incorporadas em manuais de manutenção/reabilitação.


� Trabalhos em Curso

1. Revisão bibliográfica

2. Preparação de trabalho experimental

3. Escrita de artigos com base em trabalhos prévios da equipa de investigação, essencialmente para conferências nacionais e internacionais na área:

IABMAS'08

7th ICSB

APAET 2008

PCF-11

SIE (under review)

Conferências

Revista


� Material de Pontes Disponível

� Material da Ponte de Fão (Esposende)

A Ponte de Fão é uma ponte sobre o rio Cávado, localizada no concelho de Esposende, distrito de Braga.Braga.O desenho de engenharia deve-se a Abel Maria Mota, tendo os trabalhos decorrido sob orientação de um engenheiro francês de nome Reynau.Atendendo a que nessa mesma época vivia em Barcelos o célebre engenheiro Gustave Eiffel, é usual atribuir-se-lhe influência nesta construção.É o único monumento existente no concelho que pertence à arquitectura do ferro.A ponte foi inaugurada a 7 de Agosto de 1892, recebeu o nome oficial de Ponte Luís Filipe como homenagem ao príncipe herdeiro.Foi classificada como Imóvel de Interesse Públicoem 1986.



� Material da Ponte de Fão/ 7 diagonais

� 22 Provetes de tracção� 22 Provetes de tracção

�16 Provetes de resiliência


� Material de Pontes Disponível/ Ponte de Fão

� 103 Provetes para Fadiga Oligocíclica

�83 Provetes Compact Tension



� 72 Provetes Rebitados



�Custo de maquinação dos provetes da ponte de Fão



� Material de Viana do Castelo

A Ponte Eiffel sobre o rio Lima, liga a cidade de Viana do Castelo a Darque.Viana do Castelo a Darque.É uma ponte rodo-ferroviária inaugurada em 30 de Junho de 1878 por Fontes Pereira de Melo.Tem o comprimento de 562 metros.


� Material de Pontes Disponível/Viana do Castelo

� 4 vigas I de 10 metros de comprimento x 85 cm de altura (aprox. 1500 kg)

Realização de ensaios de fadiga à escala real

Desmembramento de uma viga para construção de:

� detalhes estruturais de uma escala intermédia

� provetes de caracterização básica do material

Está a ser tratada logística de transporte das vigas do estaleiro da EP em Viana para o estaleiro da empresa Metalomecânica PEMEL para preparação das vigas.



� Material da Ponte Luiz I

A Ponte Luís I liga as cidades do Porto e Vila Nova de Gaia, atravessando o rio Douro.Por proposta de Lei de 11 de Fevereiro de 1879, o Governo determina a abertura de concurso para a “construção de uma ponte metálica sobre o rio Douro, no local que se julgar mais conveniente em frente da cidade do Porto, para a substituição da actual ponte pênsil”. Foi vencedora a proposta da empresa belga Société de Willebroeck, com projecto do Engenheiro Teófilo Seyrig.Teófilo Seyrig que, já fora o autor da concepção e chefe da equipa de projecto da Ponte Maria Pia, enquanto sócio de Eiffel, assina como único responsável a nova e grandiosa Ponte Luís I. A construção iniciou-se em 1881 e foi inaugurada em 31 de Outubro de 1886.



� Material da Ponte Luiz I


� Alguns meios existentes e a adquirir através do

projecto

� Laborátorio de Ensaios Mecânicos� Máquina servohidraulica INSTRON 8801 (100kN)

� Extensómetro dinâmico 2620-602 (±2.5 mm)� Extensómetro dinâmico 2620-602 (±2.5 mm)

� Máquina electromecânica INSTRON 1125 (100kN)

� Sistema de aquisição de dados SPIDER 8-30 (8 canais)

� Prevista a aquisição de mais um (dois?) extensómetro(s) dinâmico(s)

� Prevista a aquisição de software avançado de fadiga para geração de espetros de carga complexos


� Alguns meios existentes

� Laborátorio de Estruturas� Pórtico de reacção

� Sistema servohidráulico com três tipos de � Sistema servohidráulico com três tipos de actuadores (50 kN, 100 kN e 300 kN)

� Vasta gama de LVDT's

� Sistema de aquisição de dados SPIDER 8-30 (16 canais)


� Alguns meios/serviços a adquirir através do projecto

� Está prevista a aquisição de extensómetros eléctricos

� Está prevista a utilização da microscopia electrónica de varrimento que existe na UTADUTAD

�Compra de bibliografia diversa

�Compra de PC – gama média

� Manutenção dos equipamentos, nomeadamente da máquina servohidráulica


� Temas de Teses de Mestrado

� Desenvolvimento de modelos de previsão da vida à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas

José Correia (BI): 2007/2008 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)

� Construção de modelos paramétricos de elementos finitos de ligações rebitadas e aparafusadas sem fendas para análise elastoplástica de tensões e deformações -> métodos de aproximação local para iniciação de fendas.

� Construção de modelos paramétricos de elementos finitos de ligações rebitadas e aparafusadas com fendas a iniciar a partir dos furos de rebites/parafusos -> mecânica da fractura -> propagação de fendas.

� Modelos de múltiplos ligadores. Estudar efeito do pré-esforço (força de clamping) nos rebites/parafusos.

� Análises estocáticas. Simulações por técnicas de amostragem tipo "Monte Carlo".



� Desenvolvimento de modelos de previsão da vida à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas

José Correia (BI): 2007/2008 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)

Simulação por EF de propagação de fenda a partir de furo (FEACrack)



� Comportamento à fadiga de materiais de pontes metálicas antigas sob carregamentos complexos

Tese #1: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Alfredo Ribeiro)� Caracterização do comportamento mecânico básico do material da ponte de Esposende. Ensaios de

tracção, resiliência, metalurgia e microestruturas.

� Caracterização do comportamento básico à fadiga do material da ponte de Esposende. Ensaios de propagação de fendas e ensaios de fadiga oligocíclica a amplitude constante.

� Ensaios de fadiga oligocíclica a amplitude variável.

� Ensaios de propagação de fendas a amplitude variável.

Espectros de carga representativos de pontes metálicas. Prevista aquisição de software de fadiga avançado.



�Comportamento à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas sob carregamentos complexos

Tese #2: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Alfredo Ribeiro)� Caracterização do comportamento à fadiga de ligações rebitadas sob carregamentos de aplitude

constante e variável preparadas a partir do material da ponte de Esposende.

� Caracterização do comportamento à fadiga de ligações aparafusadas sob carregamentos de amplitude constante e variável preparadas a partir do material da ponte de Esposende.

� Comparação da performance entre soluções construtivas.

� Análise da introdução de adesivos estruturais nas ligações aparafusadas.

� Previsão do comportamento das ligações usando modelos determinísticos.



�Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas à Escala Real

Tese #3: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)

� Ensaios de fadiga de 3 vigas da Ponte de Viana do Castelo usando pórtico de reacção disponível no Laboratório de Estruturas da UTAD. disponível no Laboratório de Estruturas da UTAD.

� Selecção de um detalhe estrutural com múltiplos rebites.

� Execução do detalhe estrutural rebitado usando material das vigas da ponte de Viana do Castelo.

� Execução de ensaios de fadiga no Pórtico de Reacção do Laboratório de estruturas.

� Previsão do comportamento das vigas e detalhe estrutural.

Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira


� Equipa de Investigação (baseada na candidatura à FCT):

Abílio de Jesus (UTAD/Engenharias) (IR)

José Lopes Morais (UTAD/Engenharias)

António Vasconcelos Lima (UTAD/Engenharias)

Jorge Tiago Pinto (UTAD/ Engenharias)Jorge Tiago Pinto (UTAD/ Engenharias)

José Lousada (UTAD/Florestal)

Norberto Soares (UTAD/Física)

Pedro Camanho (FEUP)

Graça Vasconcelos (CIVIL/UMINHO)

Paulo Lourenço (CIVIL/UMINHO)

Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira� Ojectivos da Linha de Investigação

� Os principais objectivos da linha de investigação consiste no desenvolvimento de modelos de elementos finitos capazes de descrever o comportamento mecânico de ligações do tipo cavilha aplicáveis a peças estruturais de madeira de pinho Português e propor novas técnicas para a sua execução.

� Como objectivos específicos podem enumerar-se os seguintes:

� Investigação de modelos constitutivos adequados;� Investigação de modelos constitutivos adequados;

� Investigação de critérios de rotura adequados capazes de prever todos os possíveis modosde rotura, quer dúcteis quer frágeis;

� Desenvolvimento de modelos de elementos finitos 3D, determinísticos e probabilísticos, para ligações com simples e múltiplos ligadores, capazes de descrever o comportamentomonotónico até à rotura final;

� Desenvolvimento, modelação e validação de uma nova técnica de reforço para juntas do tipocavilha, baseada na aplicação de insertos metálicos;

� Geração de resultados experimentais usando provetes de pequena e grande dimensão;

� Obtenção das propriedades dissipativas de ligações do tipo cavilha com e sem reforço com base em ensaios cíclicos;

� Modelação do comportamento de soluções de reforço habituais;


� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira

� Orientação de projectos de fim de curso:

� Co-orientação de projecto de fim de curso intitulado “Propriedades de resistência

mecânica de vigas maciças, laminadas e reforçadas, construídas em madeira de pinus

pinaster e picea abies” realizado pelas alunas Patrícia Fabela e Susana Fundo.

� Orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Estudos preliminares de

caracterização do comportamento à fadiga da madeira de Pinho Português” realizado

pelos alunos Alexandra Jerónimo e António Botelho.

� Orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Estudo do Comportamento

Mecânico de Ligações por Pinos em Estruturas de Madeira” realizado por Vítor Costeira.

� Co-orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Desenvolvimento de uma técnica

de reforço para ligações do tipo cavilha usadas nas estruturas de madeira” realizado por

Ricardo Leal.

Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira

� Artigos em Conferências Nacionais:

� “Mechanical properties of solid and laminated beams of pine wood”, A Silva Ribeiro,

A.M.P. de Jesus, A.M.V. Lima, J.L. Louzada, A.A. Fernandes, A.J. Guerra Leite, H.M.P.

Ribeiro, Livro das comunicações das 9as Jornadas de Fractura da SPM, EST-Setúbal, pgs.

367-374, 18-20 Fevereiro 2004.

� “An investigation on compressive quasi-static behaviour of pine wood”, A.M.P. de Jesus,

A.M.V. Lima, J.J.L. Morais, J.L. Louzada, 10as Jornadas de Fractura da SPM, Universidade

do Minho – Guimarães, 22-24 Fevereiro 2006.

� “Identificação do Estado de Tensão na Interface CFRP/Madeira”, Jorge Pinto, Abílio de

Jesus, José Morais, José Lousada, 4as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas,

Lisboa, LNEC, 13-16 Dezembro 2006.

� “Identificação da Resistência ao Esmagamento Localizado da Madeira de Pinho Português

em Ligações de Tipo Cavilha”, F.J.M. Bernardo, A.M.P. de Jesus, J.J.L. Morais, J.L.P.C.

Lousada, 4as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Lisboa, LNEC, 13-16

Dezembro 2006.

� Em preparação/submetidos 3 artigos para conferências PCF 11 e APAET 2008.



� Artigos em Conferências Internacionais:

� “Comparison of Mechanical Behaviour of Solid, Laminated and Reinforced Laminated

Beams of Pinus Pinaster and Picea Abies Species”, A. S. Ribeiro, A. M. P. de Jesus, A.M.V.

Lima, A.J.M. Ferreira, A.A. Fernandes, Proceedings of the Third International Conference of

the European Society of Wood Mechanics, September 6-8th, UTAD, Vila Real, 2004.the European Society of Wood Mechanics, September 6-8th, UTAD, Vila Real, 2004.

� “An Investigation of the Low-Cycle Compressive Behaviour of Pine Wood”, A.M.P. de Jesus,

A.M.V. Lima, J.J.L. Morais, Proceedings of the 9th International Fatigue Congress, Atlanta,

Georgia, USA, May 14-19, 2006.

� “Comparação dos Ensaios das Normas EN383 e ASTM D5764 para Avaliação da Ductilidade

e Resistência de Ligações em Madeira do Tipo Cavilha”, Cristóvão L. Santos, Abílio M.P.

Jesus, José J.L. Morais, José L.P.C. Lousada, Actas do Congresso de Métodos Numéricos

em Engenharia (CMNE 2007)/ Congresso Ibero Latino – Americano sobre Métodos

Computacionais em Engenharia (XXVIII CILAMCE), FEUP, Porto, Portugal, 13-15 Junho,

2007.




� “Comparison of Different Strengthening Solutions for Glued-Laminated Wood Beams of

Pine Wood”, Alfredo S. Ribeiro, Abílio M.P. De Jesus, António M.V. Lima, José L.C. Lousada,

19th International Congress of Mechanical Engineering – COBEM2007, ABCM, November 5-9,

2007, Brasilia, DF, Brasil.2007, Brasilia, DF, Brasil.

� “Quasi-Static Mechanical Behavior of a Double-Shear Single Dowel Wood Connection”,

Cristóvão L. Santos, Abílio M.P. Jesus, José J.L. Morais, José L.P.C. Lousada, 19th

International Congress of Mechanical Engineering – COBEM2007, ABCM, November 5-9,

2007, Brasilia, DF, Brasil.


� Submetido artigo para a revista Journal of Construction and Building Materials (em revisão)



� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos (novo elemento da equipa)

� Tema: Comportamento mecânico de ligações do tipo cavilha em estruturas de

madeira.madeira.

� Os principais objectivos deste projecto são:

(1) desenvolver uma nova metodologia de projecto de ligações do tipo

cavilha para estruturas de madeira, baseada em técnicas recentes

da mecânica estrutural;

(2) avaliar as vantagens de um novo tipo de ligação do tipo cavilha,

com insertos metálicos.



� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos

� Tarefas

Tarefa 1: Revisão bibliográfica geral.

Tarefa 2: Simulação numérica, no domínio elástico, duma ligação do tipo cavilha, de sobreposição dupla e com único ligador.tipo cavilha, de sobreposição dupla e com único ligador.

Tarefa 3: Simulação numérica, no domínio não linear material, duma ligação do tipo cavilha, sobreposição dupla e com único ligador.

Tarefa 4: Calibração experimental do modelo de elementos finitos desenvolvido na Tarefa 3.

Tarefa 5: Estudo por elementos finitos do efeito de grupo em ligações com múltiplos elementos ligadores.

Tarefa 6: Validação experimental do estudo efectuado na Tarefa 5.

Tarefa 7: Estudo numérico e experimental da eficiência das ligações por cavilhas reforçadas com insertos metálicos.

Tarefa 8: Escrita da Tese.




� Ensaios realizados




� Alguns resultados experimentais

70

RESISTÊNCIA AO ESMAGAMENTO LOCALIZADO (fh)

CL CR

fh = 0.0909ρ - 6.8994

R2 = 0.7762

fh = 0.0832ρ - 1.031

R2 = 0.5636

20

30

40

50

60

70

450 500 550 600 650 700 750

Massa Volúmica (kg/m3)

fh (M

Pa)

ASTM D5764EN 383Linear (ASTM D5764)Linear (EN 383)

fh = 0.064ρ - 10.769

R2 = 0.4704

fh = 0.0591ρ - 11.469

R2 = 0.6583

10

20

30

40

50

450 500 550 600 650 700 750 800


fh (M

Pa)


CL CR





RESISTÊNCIA AO ESMAGAMENTO LOCALIZADO (fh)

fh= 0.0824ρ - 4.4342

R2 = 0.5911

fh = 0.0832ρ - 1.031

R2 = 0.5636

20

30

40

50

60

70

450 500 550 600 650 700 750

Density, ρ (kg/m3)

f h (M

Pa)

LTLCEC5Linear (LT)Linear (LC)

c)





MÓDULO DE FUNDAÇÃO INICIAL (K1)

y = 0.2877x - 47.099

R2 = 0.5697

y = 0.1321x + 37.987

R2 = 0.0465

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

450 500 550 600 650 700 750


K1 (N

/mm

3)


y = 0.0768x - 11.242

R2 = 0.2351

y = 0.0514x + 8.9828

R2 = 0.0813

10

20

30

40

50

450 500 550 600 650 700 750 800


K1 (N

/mm

3)


CL CR





CARGA ÚLTIMA DA LIGAÇÃO

Fmax = 23.711ρ + 4698.4

R2 = 0.2928

15000

20000

25000

450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

Density, ρ (kg/m3)

Fm

ax (

N)

EXP

Linear (LT)

Linear (LC)

Linear (EC5)

Linear (EXP)




� Alguns resultados numéricos

MALHAS DE ELEMENTOS FINITOS





RESULTADOS NUMÉRICOS

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0.01 0.06 0.08 0.10

FKN

K (N

/mm

3)

Simulação

Experimental

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0.01 0.06 0.08 0.10FKN

K (N

/mm

3)

Simulação BE

Simulação SA

Experimental

CALIBRAÇÃO DOS MODELOS (CL)

EN 383 ASTM D5764






0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

0.010 0.008 0.006 0.005

FKN

K (N

/mm

3)

Simulação

Experimental

CALIBRAÇÃO DOS MODELOS (CR)

EN 383 ASTM D5764

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

0.010 0.008 0.006 0.005FKN

K (N

/mm

3)

Simulação BE

Simulação SA

Experimental






TENSÕES (σy)

CL_1 BI-ENCASTRADA CR_1 BI-ENCASTRADA CL_2






TENSÕES (σy)

CL_1 SIMPL. APOIADA CR_1SIMPL. APOIADA CR_2





RESULTADOS NUMÉRICOS (LIGAÇÃO) σy (MPa)




� Resultados experimentais – reforço com insertos metálicos

ρρρρ fh K Ganho

f

Ganho

K[kg/m3] [MPa] [MPa/mm] fh K

S/ Reforço 570.1±±±±17.5 46.4±±±±1.9 113.3±±±±10.7 - -

C/ Reforço

(Epóxido A)609.7±±±±16.6 71.1±±±±4.71 128.2±±±±46.2 43% 13%

C/ Reforço

(Epóxido B)604.2±±±±20.2 68.0±±±±8.4 131.1±±±±41.4 38% 16%

C/ Reforço

(Acrílico)638.0±±±±9.1 56.1±±±±5.5 86.1±±±±33.1 8% -24%



� Projecto de fim de curso de José Teixeira Pinto

� Tema: Estudo de técnica de reforço de vigas de madeira com laminados de

carbonocarbono

� Os principais objectivos deste projecto são:

(1) Estudo analítico, numérico e experimental do comportamento

estático de vigas de madeira de pinho reforçadas com laminados de

carbono;

(2) Estudo analítico, numérico e experimental do ensaio de compressão

aplicado na caracterização da resistência mecânica da madeira.




� Tarefas Principais

� Aplicação de modelos analíticos para análise de tensões nas interfaces laminado-adesivo

e adesivo-madeira.

� Desenvolvimento de modelos de elementos finitos das vigas reforçadas (2D, 3D, � Desenvolvimento de modelos de elementos finitos das vigas reforçadas (2D, 3D,

Contacto).

� Implementação de programa de ensaios experimental de vigas reforçadas (aplicação de

técnicas de extensómetria eléctrica e técnicas de correlação digital de imagem).

� Definição e realização de programa de ensaios de compressão em madeira cobrindo

provetes de diversas dimensões. Aplicação de técnicas de extensómetria eléctrica e

técnicas de correlação digital de imagem.

� Estudo de modelos analíticos do ensaio de compressão.

� Simulação por elementos finitos do ensaio de compressão. Elementos 3D. Atrito.

Contacto.




� Alguns resultados

12000

16000-70

[M

Pa]

120

Ensaio vigas Compressão long. madeira Tracção long. madeira

0

4000

8000

0 10000 20000 30000 40000

Deslocamento do ponto de aplicação de P (µm)

P (N

)

Lp=600 mm

Lp=350 mm

Lp=0 mm

-40

-10

-1-0,7-0,4-0,1

ε [%]

σ [M

Pa]

0

40

80

0 0,25 0,5 0,75 1

ε [%]

σ [M

Pa]

0

250

500

750

1000

0 0,2 0,4 0,6

ε [%]

σ [M

Pa]

Tracção carbono

Malhas MEF




� Alguns resultados

ModeloK [N/mm] Erro [%]

L [mm] Dim. Conta. FKN

ModeloK [N/mm] Erro [%]

L [mm] Dim. Conta. FKNK [N/mm] Erro [%]

Lp [mm] Dim. Conta. FKN

350 2D Não ------- 1482.22 31.20

350 2D Sim 1 1469.92 30.11

350 2D Sim 0.025 1115.68 1.25

350 3D Não ------- 833.60 26.21

350 3D Sim 1 1470.96 30.20

350 3D Sim 0.0375 1136.56 0.60

600 2D Não ------- 1618.66 36.37

600 2D Sim 1 1604.54 35.18

600 2D Sim 0.025 1201.46 1.22

600 3D Não ------- 1120.92 5.57

600 3D Sim 1 1598.40 34.66

600 3D Sim 0.0375 1142.48 -3.75

K [N/mm] Erro [%]Lp [mm] Dim. Conta. FKN

0 2D Não ------- 1022.54 19.65

0 2D Sim 1 1020.14 19.37

0 2D Sim 0.01 839.56 1.76

0 3D Não ------- 1026.20 20.08

0 3D Sim 1.0 1016.04 18.89

0 3D Sim 0.01 836.64 2.11


� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira

Tese #1: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & José Morais)

� Revisão das várias técnicas de reforço usadas em ligações do tipo cavilha aplicadas em

estruturas de madeira


estruturas de madeira

� Selecção de uma técnica de reforço. Realização de trabalho experimental para caracterização

dos materiais. Selecção de uma ligação exemplo e realização de progama experimental para

ilustrar potencialidades do reforço.

� Modelação por elementos finitos da ligação reforçada. Calibração do modelo usando

resultados experimentais. Realização de estudos paramétricos.


� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira

Alguns Exemplos de Reforços


mestrado em engenharia mecânica (utad/2007)...

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