Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Estudo da resistência e da rigidez ao cisalhamento...
Documento Doutorado
Área Estruturas de Madeira
Data da defesa 22/09/2023
Autor CRIADO, Tayla Castilho
Orientador DIAS, Antonio Alves
Português
Título Estudo da resistência e da rigidez ao cisalhamento transversal (rolling shear) em elementos Madeira Lamelada Colada Cruzada
Resumo
Nas últimas décadas, os produtos de madeira industrializada vêm ganhando espaço no mercado da construção civil, dentre os quais estão os painéis de Madeira Lamelada Colada Cruzada (MLCC). Esses painéis são constituídos de camadas intercruzadas, o que lhes confere boa resistência estrutural e estabilidade dimensional aliados a diversas vantagens quando comparado a estruturas convencionais (concreto, aço e alvenaria). Geralmente, os painéis de MLCC atingem o seu estado limite último devido ao rolling shear, que ocorre nas lamelas das camadas transversais. Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência (fvt) e o módulo de elasticidade transversal rolling shear (Gvt) de painéis MLCC, confeccionados de espécies de madeira nativas brasileiras, a partir de três diferentes abordagens: experimental, numérica e analítica. Os ensaios experimentais foram realizados em corpos de prova de MLCC de três camadas, fabricados com madeira de Marupá (“Simarouba amara”) e Piquiá (“Caryocar villosum”), tendo espessura das lamelas de 25 mm e 38 mm. A modelagem numérica foi feita por Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o software comercial ABAQUS. A análise analítica foi realizada pela avaliação das respostas dos métodos de Analogia do Cisalhamento e Gama e, a partir da definição de uma expressão analítica para a avaliação da rigidez ao cisalhamento dos elementos. Foi possível concluir que a resistência (fvt) e o módulo de elasticidade transversal rolling shear (Gvt) foram superiores aos valores adotados globalmente pelos manuais internacionais para madeira conífera, sendo que o método de ensaio mais adequado para a avaliação do efeito rolling shear (fvt) foi o de cisalhamento inclinado em corpo de prova. Além disso, constatou-se neste trabalho que o ensaio de flexão não foi adequado para determinar o módulo de elasticidade transversal rolling shear (Gvt). Os modelos numéricos desenvolvidos foram capazes de prever o comportamento global a partir da curva tensão x deformação e a localização dos pontos de maior concentração de tensões nos elementos avaliados. A análise analítica indicou que o Método Gama foi mais adequado para o estudo de painéis MLCC na flexão.
Palavras-chave madeira industrializada; painel de MLCC; madeiras nativas brasileiras; método dos elementos finitos; resistência e elasticidade transversal ao rolling shear; Método Gama; Método de Analogia de Cisalhamento; modos de ruptura.

English
Title Study of rolling shear strength and stiffness in cross laminated timber elements
Abstract
In the lasts decades, engineered timber products have been gaining popularity in the civil construction market, including cross-laminated timber panels (CLT). These panels are made up layers that are oriented orthogonally to each other, which results in good structural resistance and dimensional stability, combined with several advantages when compared to conventional structures (concrete, steel and masonry). Generally, CLT panels reach their ultimate limit state due to the rolling shear that occurs in the transverse layers. This work aimed to study the strength and stiffness relative to rolling shear of composite of MLCC panels made of native Brazilian wood species from three different approaches: experimental, numerical and analytical. The experimental tests considered shear and bending tests on three-layered CLT specimens, which were manufactured with wood of Marupá (“Simarouba amara”) and Piquiá (“Caryocar villosum”) and with layer thickness of 25 mm and 38 mm. Numerical modelling was carried out using the finite element method, via the commercial software ABAQUS. Analytical approach was performed by shear analogy and Gamma method and by the definition of an analytical expression for the evaluation of the shear stress of the elements. It was possible to conclude that the wood resistance and rigidity to rolling shear of the evaluated CLT panels were superior to the values globally adopted by manual for softwoods, and the most adequate test method for the evaluation of rolling shear effect was the inclined shear test, which was closer to the values obtained for the same property in bending tests. In addition, it was found in this study that the bending test was not adequate to determine the rolling shear modulus. The numerical models developed were able to predict the global behaviour through the stress x strain curve and the local one indicating the points of highest stress concentration in the evaluated elements. The analytical approach indicated that the Gamma method was the most suitable method for the study of CLT panels in bending.
Keywords engineered timber; CLT panel; Brazilian native timbers; finite element method; rolling shear strength and modulus; Gamma method; Shear analogy; failure mode.