Avaliação da precisão do modelo de cálculo da norma ABNT NBR 7190-1:2022 para peças compostas de seção I

Abstract

No cenário atual, a madeira tem se tornado uma opção viável para o setor da construção civil, especialmente como elementos estruturais. Destacam-se as vigas de madeira maciça e compostas, que têm sido utilizadas em projetos residenciais, coberturas e pontes. Para garantir um melhor desempenho em situações de carga, as vigas compostas formadas por duas ou mais peças maciças de madeira são uma ótima alternativa. Esse tipo de viga apresenta duas opções de ligação: rígida (adesivo) ou flexível (pino). No sistema flexível (pinos,parafusos, pregos etc), as peças de madeira que compõem a seção sofrem um deslizamento entre si quando submetidas à flexão, o que não ocorre no sistema rígido. O deslizamento entre duas peças ocorre peça ação de uma força tangencial que atua na ligação entre elas, levando à deformação das superfícies de contato e, consequentemente, ao deslocamento relativo entre as peças, e que é quantificado pelo módulo de deslizamento (K). Esse parâmetro pode ser determinado por meio de equações analíticas ou por meio de ensaios experimentais. O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o comportamento de vigas compostas de madeira com seção transversal I com foco no sistema de conexão. Para tanto, foram fabricadas vigas de madeira da espécie Eucalyptus grandis utilizando os sistemas de ligação flexível (com pregos) e rígido (colado), a fim de comparar diferentes módulos de deslizamento obtidos por meio de quatro modelos distintos: o modelo da norma de madeira ABNT NBR 7190-1 (2022), de Ceccotti (1995), de Kuenzi (1955) e o experimental. Para as vigas confeccionadas foram avaliados os Estados Limite de Serviço (ELS) e os Estados Limite Último (ELU). Como resultado constatou-se que o modelo da norma ABNT NBR 7190-1 (2022) apresentou valores mais significativos de módulo de deslizamento, os quais proporcionaram verificações mais realistas no que se refere ao dimensionamento das vigas avaliadas seja no que se refere à análise das tensões nas regiões de maior solicitação do elemento como também em relação aos deslocamentos limites. Estatisticamente não foi identificado diferença significativa para os valores referentes as vigas com relação L/h≥21, para as de relação L/h<21, houve diferença.

In the current scenario, wood has become a viable option for the construction sector, especially as structural elements. Solid and composite wood beams stand out, being used in residential projects, roofs, and bridges. To ensure better performance under load conditions, composite beams formed by two or more solid wood pieces are an excellent alternative. This type of beam has two connection options: rigid (adhesive) or flexible (pin). In the flexible system (pins, screws, nails, etc.), the wood pieces that make up the section experience slippage between them when subjected to bending, which does not occur in the rigid system. The slippage between two pieces occurs due to the action of a tangential force acting on the connection between them, leading to the deformation of the contact surfaces and, consequently, the relative displacement between the pieces, which is quantified by the slip modulus (K). This parameter can be determined through analytical equations or experimental tests. The objective of this work was to evaluate the behavior of composite wood beams with an I-shaped cross-section, focusing on the connection system. For this purpose, wood beams of the Eucalyptus grandis species were manufactured using flexible (with nails) and rigid (glued) connection systems, in order to compare different slip moduli obtained through four distinct models: the ABNT NBR 7190-1 (2022) wood standard model, Ceccotti (1995), Kuenzi (1955), and the experimental model. For the manufactured beams, the Serviceability Limit States (SLS) and the Ultimate Limit States (ULS) were evaluated. As a result, it was found that the ABNT NBR 7190-1 (2022) standard model presented more significant slip modulus values, which provided more realistic checks regarding the sizing of the evaluated beams, both in terms of analyzing the stresses in the regions of greater demand for the element as well as in relation to limit displacements. Statistically, no significant difference was identified for the values referring to the beams with L/h≥21 ratio, for those with L/h<21 ratio, there was a difference.