| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 11.35 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The present master thesis was developed in Master’s degree in Mechanical Engineering on the branch of Mechanical Constructions. The main purpose of this thesis is to study the behavior of wood connections (protected and unprotected) of the wood-steel-wood type (W-S-W) under double shear, with dowels as connectors and a steel plate as central member at room temperature and high temperatures. For this, it was required to use an analytical and numerical method and, subsequently, its comparison was performed. The analytical method, based on simplified equations from Eurocode 5, parts 1-1 and 1-2, was used in order to design the mechanical and thermal behavior of wood connections with steel dowels. The numerical methodology, based on the finite element method with ANSYS Academic Mechanical® software, was used in order to obtain computational thermal simulations, which allow verifying the effect of the connectors, the steel plate and the gypsum boards on the char layer growing effect. The comparison between analytical and numerical methods provides additional information in order to certify designers and professionals that this type of connection is safe to use. For each studied connection, different dowel diameters and applied loads were used, both at room temperature and under fire exposure. Loads of 10, 15 and 20 kN were admitted, with dowels diameters of 6, 8 and 10 mm. The re-arrangement of the connectors was kept constant in three columns but different lines in all designed connections. Three different types of wood were used, GL20h, GL24h, and GL32h. The fire action in the connection was imposed by the standard curve ISO834. In the protected connections, two types of insulators were used, gypsum types A and F, in order to protect the connection during 60 min under fire conditions.
A presente dissertação foi desenvolvida no Mestrado em Engenharia Mecânica na área de Construção Mecânicas. O objetivo fundamental da presente dissertação é estudar o comportamento de ligações (protegidas e não protegidas) do tipo madeira-aço-madeira (M-A-M) em corte duplo, com cavilhas e uma placa de aço como membro central, à temperatura ambiente e a elevadas temperaturas. Para tal, foram utilizados os métodos analítico e numérico e, posteriormente, foi realizada a comparação de valores. O método analítico, baseado em equações simplificadas apresentadas no Eurocódigo 5, partes 1- 1 e 1-2, foi utilizado no dimensionamento mecânico e térmico das ligações de madeira com cavilhas. A metodologia numérica foi baseada no método dos elementos finitos, implementada no programa ANSYS Academic Mechanical®, de forma a obter simulações computacionais térmicas, que permitem verificar o efeito dos conectores, da placa de aço e das placas de gesso no efeito do avanço da camada carbonizada. A comparação de valores, entre os métodos analítico e numérico, fornece informações adicionais aos projetistas e profissionais certificando este tipo de conexões como seguras para uso. Para o projeto de cada ligação, foram utilizados diferentes diâmetros de cavilhas e forças aplicadas, tanto para o carregamento à temperatura ambiente como em situação de exposição ao fogo. Foram admitidas cargas de 10, 15 e 20 kN, com diâmetros de cavilhas de 6, 8 e 10 mm. A disposição das cavilhas foi mantida constante em três colunas, mas em função de cada ligação, o número de linhas poderá variar. Foram utilizados três tipos de madeiras diferentes, GL20h, GL24h e GL32h. A ação do fogo na ligação foi imposta pela curva normalizada ISO834. Nas ligações protegidas, foram utilizados dois tipos de isolamento, gesso tipo A e tipo F, de forma a proteger a ligação durante um período de 60 min sob ação do fogo.
A presente dissertação foi desenvolvida no Mestrado em Engenharia Mecânica na área de Construção Mecânicas. O objetivo fundamental da presente dissertação é estudar o comportamento de ligações (protegidas e não protegidas) do tipo madeira-aço-madeira (M-A-M) em corte duplo, com cavilhas e uma placa de aço como membro central, à temperatura ambiente e a elevadas temperaturas. Para tal, foram utilizados os métodos analítico e numérico e, posteriormente, foi realizada a comparação de valores. O método analítico, baseado em equações simplificadas apresentadas no Eurocódigo 5, partes 1- 1 e 1-2, foi utilizado no dimensionamento mecânico e térmico das ligações de madeira com cavilhas. A metodologia numérica foi baseada no método dos elementos finitos, implementada no programa ANSYS Academic Mechanical®, de forma a obter simulações computacionais térmicas, que permitem verificar o efeito dos conectores, da placa de aço e das placas de gesso no efeito do avanço da camada carbonizada. A comparação de valores, entre os métodos analítico e numérico, fornece informações adicionais aos projetistas e profissionais certificando este tipo de conexões como seguras para uso. Para o projeto de cada ligação, foram utilizados diferentes diâmetros de cavilhas e forças aplicadas, tanto para o carregamento à temperatura ambiente como em situação de exposição ao fogo. Foram admitidas cargas de 10, 15 e 20 kN, com diâmetros de cavilhas de 6, 8 e 10 mm. A disposição das cavilhas foi mantida constante em três colunas, mas em função de cada ligação, o número de linhas poderá variar. Foram utilizados três tipos de madeiras diferentes, GL20h, GL24h e GL32h. A ação do fogo na ligação foi imposta pela curva normalizada ISO834. Nas ligações protegidas, foram utilizados dois tipos de isolamento, gesso tipo A e tipo F, de forma a proteger a ligação durante um período de 60 min sob ação do fogo.
Description
Keywords
W-S-W Connection Dowels Gypsum Char layer Fire Thermal Analysis Ligação M-A-M Cavilhas Gesso Camada carbonizada Fogo Análise Térmica