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Reforço Estrutural de Vigas de Madeira Apoiado em Soluções de Pré-esforço

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Abstract(s)

Durante a vida útil de uma estrutura, suas necessidades de utilização podem ser alteradas passando a ser necessário resistir a novos carregamentos. Juntamente, torna-­‐se necessário atender ao controle da deformação,  que,  no  caso  das  estruturas  de  madeira,  assume  particular  relevo  por  conta  de  o  seu  módulo de elasticidade ser inferior à generalidade dos demais materiais de construção e estarem sujeitas a deformações diferidas por fluência. Diante dessas situações, uma intervenção estrutural pode ser necessária para prover, novamente, níveis de segurança e funcionalidade adequados na estrutura. Este  trabalho  tem  como  objetivo  incrementar  a  capacidade  de  carga  das  vigas  de  madeira  aliado  a  menores níveis de deformação a partir da implementação de sistemas de reforço utilizando pré-­‐esforço. Para isso foram testados experimentalmente três soluções diferentes de reforço com aplicação de pré-­‐esforço, sendo eles com chapa de aço, varão de aço e cabos de aço. Todos os sistemas foram submetidos  previamente  a  análise  numérica  computacional,  com  objetivo  de  dimensionamento  dos  elementos de reforço e obtenção das forças de pré-­‐esforço até a tensão admissível das vigas. Atendendo ao objetivo inicial, os sistemas de reforço tiveram um excelente desempenho, conferindo às vigas um aumento de capacidade de carga de até 114 % para o reforço com chapa de aço, 106 % para o reforço com varão de aço e 286 % para o sistema reforçado com cabos de aço. Quanto ao desempenho na redução dos deslocamentos, o nível de carga obtida ao atingir o valor limite de flecha instantânea teve um acréscimo de até 210 % com o reforço por meio de chapa de aço, 529 % com o reforço do varão e 886% com o reforço por meio de cabos. De modo geral os sistemas adotados para reforço estrutural de vigas à flexão atenderam a todos os objetivos, conferindo ainda modos de rotura menos frágeis para as vigas de madeira.
During the life cycle of a structure, your requirement use can be changed needing to resit a new loads. At the same time, it is necessary to attend the deformation limits, in the case of timber structures it is requires more care because the reduced elasticity modulus compared to the other comum construction materials, in addition to be subject to deformation by creep. Faced with these situations, a structural intervention may be necessary to provide again security and appropriate functionality to the structure. This  work  aims  to  increase  the  load  capacity  of  timber  beams  with  lower  levels  of  deformation  with  Implementation of strengthening systems using prestress. For that purpose, three different strengthening solutions were experimentally tested with the application of prestress and making use of steel  plates,  steel  rebars  and  steel  cables.  All  systems  were  previously  submitted  to  a  finite  element  analysis, with the objective of simulating the experiments, designing the elements to use and obtaining the prestress forces, taking into account allowable stress levels in the wood. Attending  to  the  initial  goal,  the  strengthening  systems  had  an  excellent  performance,  giving  an  increasing up to 114% of load capacity for strengthening with steel plate, 106% for reinforcement with steel  rebar  and  286%  for  the  strengthening  system  with  steel  cables.  As  the  performance  in  the  reduction of displacements, the load level obtained upon reaching the limit instant displacement had increased by up to 210% with the strengthening with steel plate, 529% with the rebar strengthening and 886% with the strengthening system with steel cables. Altogether, the structural strengthening systems proposed to timber beams in bending attended to all objectives, conferring less fragile failure modes to the timber beams.

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Estruturas de madeira Reforço estrutural Pré-­esforço Análise por Elementos Finitos Timber structures Structural strengthening Prestress Finite element analysis (FEA)

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