Desafio
A construção em painéis de madeira distingue-se pelo seu elevado grau de pré-fabrico, curtos tempos de construção e uma utilização de recursos comparativamente reduzida. Contudo, a sua aplicação concentra-se até agora predominantemente em edifícios com poucos pisos. Um desafio para a construção em madeira de vários pisos consiste em aumentar eficazmente a capacidade de carga e a rigidez das paredes de contraventamento, sem ter de prever camadas construtivas ou ligadores adicionais.
No projeto de investigação HELEPOLIS, investigou-se por isso na RWTH Aachen University até que ponto os revestimentos de proteção contra incêndio, necessários de qualquer forma na construção em madeira de vários pisos, podem ser considerados em conjunto com o revestimento estrutural para o contraventamento horizontal. Para tal, foi necessário representar experimental, analítica e numericamente a complexa interação entre nervuras de madeira, várias camadas de placas, ligadores não lineares e ancoragens.
Solução
Para as investigações numéricas, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos no RFEM. As nervuras de madeira foram modeladas com elementos de barra e as camadas de revestimento e de proteção com elementos de superfície. O comportamento não linear força-deformação dos ligadores entre as placas e o quadro de madeira foi considerado com o auxílio de libertações de linha ou, respetivamente, molas contínuas. Como dados de entrada, serviram curvas força-deformação determinadas experimentalmente a partir de ensaios de ligadores.
O RFEM foi utilizado especialmente devido à definição simples de libertações de linha não lineares e à geração de malha automática. Desta forma, foi possível investigar eficazmente diferentes composições de parede e configurações de ligadores e comparar os resultados numéricos com ensaios em unidades de ligação, painéis de parede e estruturas completas de painéis de madeira.
As investigações mostram que as camadas adicionais de placas e os seus ligadores influenciam significativamente a rigidez e a capacidade de carga das paredes de painéis de madeira. Esta contribuição é particularmente relevante para a segurança no dimensionamento sísmico e não deve ser negligenciada de forma geral nem considerada sem modelos computacionais adequados. Os resultados da investigação foram convertidos num guia de dimensionamento orientado para a prática, com uma ferramenta de cálculo complementar.
Vantagens da utilização do software da Dlubal
- Modelação não linear eficiente — Articulações de linha e molas distribuídas representam o comportamento dos ligadores diretamente com base em curvas experimentais força-deformação
- Estudos paramétricos flexíveis — A geração de malha automática permite a rápida investigação de diferentes configurações de parede e disposições de revestimento
- Resultados numéricos validados — Os resultados do RFEM foram confirmados experimentalmente ao nível do ligador individual, do painel de parede e da estrutura global
- Transferência para a prática — Os resultados da modelação foram integrados diretamente num guia de dimensionamento publicado para a prática da construção em madeira
- Plataforma com capacidade de API — A API da Dlubal permite a integração em processos automatizados de projeto de estruturas — relevante para futuras ferramentas de dimensionamento baseadas em IA
