Dimensionamento de estruturas de madeiras usando o programa TimberTech

Abstract

A madeira lamelada colada cruzada, mais conhecida internacionalmente por cross-laminated timber (CLT), é um produto lamelado bidimensional de madeira, utilizado na construção, normalmente composto por um número ímpar de camadas, dispostas ortogonalmente e rigidamente ligadas. A sua elevada resistência no plano e fora do plano permitem-lhe numerosas aplicações, em elementos de pisos, paredes, vigas e diafragmas. No que diz respeito às suas propriedades mecânicas enquanto elemento estrutural, importa fazer a distinção no que se refere às ações no plano e ortogonais ao plano. No caso de ações ortogonais ao plano a definição das suas propriedades mecânicas e os valores de resistência estão bem consolidados. Já no caso de ações no plano, algumas prestações mecânicas ainda são alvo de estudos, sendo claro que os valores utilizados são conservativos. O mesmo é válido para CLT sob esforços de corte no plano. Assim, nesta dissertação, são apresentados e discutidos vários métodos disponíveis para a verificação de elementos de CLT, dando algum relevo aos aplicáveis ao comportamento no plano. Na presente dissertação são retratados alguns aspetos importantes no dimensionamento de estruturas de madeira, alguns programas disponíveis (RFEM 5, Calculatis e TimberTech) para o realizar e também alguns tipos de madeiras. Através de várias pesquisas entre normas e diversos artigos, foi possível reunir aspetos importantes para o dimensionamento de painéis CLT. Por fim, é realizado o dimensionamento de edificios em madeira lamelada colada cruzada. A realização deste dimensionamento é feita a partir do programa Timber Tech Buildings. Este calcula, valida e analisa todos os elementos estruturais, através de modelos numéricos baseados em resultados de diversos ensaios e pesquisas, tornando-o um programa fiável, no que diz respeito ao comportamento dos edifícios à ação sísmica, por exemplo. Além disto, este programa tem a capacidade de cobrir alguns aspetos específicos que estão ausentes nas normas correntes, bem como apresentar relatório de cálculo do projeto onde são apresentadas as quantificações das ações, as peças desenhadas, os processos de cálculo e as verificações da segurança dos elementos estruturais e das ligações onde são satisfeitas as normas europeias, entre elas o Eurocódigo 5 (BSI, 2009) parte 1-1: Regras gerais- Regras comuns e regras para edifícios e a Norma Técnica das Construções Italianas de 2008 (Ministero delle Infrastrutture, Ministro dell’interno, & Capo del dipartimento della protezione civile, 2008).

Cross-laminated timber (CLT) is a two-dimensional laminated timber product used in construction, usually composed of an odd number of layers, arranged orthogonally and rigidly bonded. Its high resistance in plane and out of plane allow numerous applications, in elements of floors, walls, beams and diaphragms. With regard to their mechanical properties as a structural element, it is important to distinguish between actions in plane and orthogonal to plane. In the case of actions orthogonal to plane the definition of their mechanical properties and resistance values are well consolidated. In the case of actions in plan, some mechanical services are still being studied, and it is clear that the values used are conservative. The same is true for CLT under shear stresses in the plane. Thus, in this dissertation, several methods available for the verification of CLT elements are presented and discussed, giving some emphasis to those applicable to the behavior in plane. In the present dissertation some important aspects are sketched in the design of timber structures, some programs available to realize it and also some types of timber (RFEM 5, Calculatis and TimberTech). Through several surveys between standards and several articles, it was possible to gather important aspects for the design of CLT panels. Finally, the construction of buildings in cross-laminated timber is carried out. The realization of this design is made from the program Timber Tech Buildings. This calculates, validates and analyzes all the structural elements, through numerical models based on the results of several tests and researches, making it a reliable program, with regard to the behavior of the buildings to the seismic action, for example. In addition, this program has the capacity to cover certain specific aspects that are absent from ordinary standards, as well as to present a project calculation report showing the actions quantifications, drawings, calculation processes and safety checks of the Structural elements and connections where European standards are met, including Eurocode 5 (CEN, 2009) part 1-1: General rules - Common rules and rules for buildings and the Technical Standard for Italian Buildings 2008 (Ministero delle Infrastrutture et al., 2008).