Determinação da carga crítica de instabilidade lateral no regime linear elástico, em vigas de madeira laminada colada (MLC)

Abstract

O crescente aumento do uso de madeira laminada colada (MLC) em peças estruturais exige dos meios acadêmicos a pesquisa e desenvolvimento de teorias e rotinas de cálculo, que proporcionem suporte teórico para projetos estruturais que empreguem tal material. Nesta pesquisa foi desenvolvido em laboratório de modelos estruturais, um programa para o cálculo estrutural de vigas de madeira laminada colada (MLC), por meio do método dos elementos finitos para material ortotrópico e material isotrópico. Foram rompidas, em uma prensa universal, vigas de Madeira Laminada Colada (MLC), em escala natural, com e sem emendas nas lâminas, com a finalidade de comparação dos resultados assim obtidos, com os obtidos em modelos de cálculo existentes para vigas maciças de material isotrópico, como o método de cálculo da NBR 7190/97 e o método de cálculo da Teoria da Elasticidade (Timoshenko). Tais resultados também foram comparados com os resultados obtidos pelo método dos Elementos Finitos para materiais isotrópicos e ortotrópicos, acima citados. Para comparação entre as propriedades da madeira maciça e da madeira laminada colada, foram retirados corpos de prova das partes intactas das vigas sacrificadas, para realização de ensaios de cisalhamento na linha de cola e nas lâminas coladas, bem como corpos de prova para ensaios de flexão nas lâminas maciças das vigas de MLC. Para obtenção da tensão de ruptura a compressão paralela às fibras e do módulo de elasticidade, foram rompidos corpos de prova de 5cm x 5 cm x 15 cm. A comparação e análise dos resultados obtidos pelos procedimentos acima, levou à conclusão de que a madeira laminada colada (MLC), quando fabricada com cola estrutural, comporta-se como madeira maciça. Também foi possível observar que os modelos de cálculo empregando elementos finitos, ortotrópicos ou isotrópicos, reproduzem o comportamento de uma viga de madeira laminada colada. O modelo de cálculo da NBR 7190/97, pode ser empregado, mas apresenta resultados conservadores, a favor da segurança. Assim como o modelo de cálculo da Teoria da Elasticidade não deve ser empregado sem adaptação à madeira, pois apresentou resultados muito discrepantes. Os módulos de elasticidade da madeira maciça obtidos por ensaios de flexão e a partir do ensaio de compressão paralela às fibra, não representa o módulo de elasticidade representativo de uma viga de MLC. Da mesma forma a existência ou não de emendas nas lâminas, não altera os resultados.

The increasing use of glued laminated timber in structural parts requires academic research and development of theories and calculation routines that provide theoretical support for structural designs employing such material. In this research was developed in the laboratory of structural models, a program for calculating structural glued laminated timber beams by the finite element method for orthotropic material and isotropic material. Were disrupted in a press universal beam of glued laminated wood in full scale with and without splices blades, for the purpose of comparison of the results thus obtained with those obtained in calculation models exist for solid beams material isotropic, as the method of calculating the NBR 7190/97 and the calculation method of the theory of elasticity (Timoshenko). These results were also compared with results obtained by the method of finite elements for isotropic and orthotropic materials, mentioned above. To compare the properties of solid wood and glued laminated timber, specimens were removed from intact parts of the broken beams for testing shear line glue and glued the layers, as well as specimens for bending tests blades massive beam. To obtain the tensile strength parallel to the compression of the fibers and elastic modulus were broken specimens with the dimensions 5 cm x 5 cm x 15 cm. The comparison and analysis of the results obtained by the above procedure led to the conclusion that the glued laminated wood when manufactured with structural adhesive, behaves as solid wood. It was also noted that the model calculations using finite elements, both isotropic and orthotropic represent the behavior of a beam of glued laminated wood. The calculation model of the NBR 7190/97, can be employed, but has conservative results, in favor of security. As the calculation model of the theory of elasticity should not be used without adjustment to the wood, because it showed very discrepant results. The modulus of elasticity of solid wood obtained by bending tests from test and compression parallel to the fiber, it is not the representative elastic modulus of a beam of glued laminated wood. Likewise, the presence or absence of amendments in the layers, does not change the results.