Comportamento mecânico de ligações madeira-betão com elementos de secção circular

Abstract

Este trabalho está inserido num projeto a decorrer na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, cujo objetivo principal é potenciar o uso de elementos de madeira de Pinheiro Bravo de secção circular (toros) em tabuleiros de pontes mistas madeira-betão, inseridas em estradas florestais e rurais. Foi realizado um pré-dimensionamento para determinar qual o diâmetro médio dos elementos de madeira a utilizar, para um conjunto de vãos esperados e seguindo os princípios de análise presentes nas partes 1 e 2 do Eurocódigo 5 (EC5), bem como as disposições relativas às ações atuantes definidas na parte 2 do Eurocódigo 1 (EC1). Um aspeto central, do comportamento mecânico deste tipo de soluções em geral e neste estudo em particular prende-se com as propriedades mecânicas da ligação a utilizar. Assim, apresenta-se neste documento um levantamento bibliográfico de vários estudos com diferentes tipos e configurações de ligações existentes e utilizados em aplicações práticas semelhantes. Do levantamento bibliográfico conduzido optou-se pelo estudo experimental de duas configurações distintas: (i) Ligadores cravados na perpendicular ao eixo do toro de madeira (CP90), e (ii) Ligadores colados na madeira com um ângulo de 45º em relação ao toro e cruzados entre si (CI45). A obtenção das propriedades mecânicas (capacidade de carga e rigidez) de cada tipologia de ligação resultou da realização de ensaios de corte simétricos seguindo o procedimento descrito na Norma EN 26891. Para a capacidade de carga obtiveram-se os valores médios de 64,9 kN para configuração CP90 e 135,2 kN para a configuração CI45. Os valores da rigidez foram de 35,9 kN/mm e de 233,9 kN/mm, respetivamente para a configuração CP90 e CI45. Foram ainda realizados dois ensaios de fadiga em provetes com a configuração CP90 para avaliar a influência dos ciclos de carga na rigidez e capacidade de carga da ligação.

The present study is part of a research project developed at the Faculty of Sciences and Technology of the University of Coimbra whose main goal is to promote the use of Maritime Pine round timber elements (poles) on timber-concrete bridges inserted in forest and rural roads. A previous design was conducted to determinate the mean value for the diameter of the timber elements to be used, following the analysis principles presented in Eurocode 5, parts 1 and 2, as well as the specifications concerning actions defined in Eurocode 1, part 2. A key aspect in the mechanical performance of this type of structures in general but particularly in this study is related to the mechanical properties of the connection system to be used. Therefore in this document a literature review is presented with the aim of making a survey of the existing types and configurations of connection systems used in similar applications. From the survey presented were chosen two distinct configurations to evaluate the mechanical behavior through experimental tests: in the first one the fasteners were hammered perpendicular to the log (CP90) and in the second one the fasteners were glued in an “X” shape with an inclination of 45º to the log (CI45). For both connection types were used 16 mm nominal diameter steel rods for construction. The shear tests were performed in the specimens according to EN 26891, and it was possible to determinate the mechanical properties relevant to the design of timber-concrete structures (load carrying capacity and stiffness). For the ultimate load capacity of the connection the mean values of 64,9 kN and 135,2 kN were obtained for the CP90 and CI45 configurations, respectively. The stiffness values were 35,9 kN/mm for the CP90 configuration and 233,9 kN/mm for the CI45 configuration. Additionally two fatigue tests were performed on specimens with the CP90 configuration to evaluate the influence of load cycles in stiffness and ultimate load capacity of the connection