Aplicação de madeira lamelada cruzada em sistemas de laje. Conceção e projeto

Abstract

A utilização de madeira lamelada cruzada (MLC) em sistemas de laje tem suscitado um crescente interesse pela indústria da construção. A menor pegada de carbono associada ao uso de um recurso natural, renovável e reciclável, a madeira, bem como o desempenho mecânico garantido pela colocação ortogonal de lamelas, potenciam a utilização da MLC em sistemas de laje. Contudo, o interesse na utilização deste material, cuja primeira obra data de 1994, não é ainda acompanhado por conhecimento disponível, o que resulta numa carência regulamentar e de recomendações que contribui para limitar a sua utilização. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo ampliar o conhecimento acerca da utilização da MLC enquanto material integrante de sistemas de laje, abordando desde a sua conceção ao seu dimensionamento estrutural. São objeto de estudo nesta dissertação os seguintes sistemas de laje: i) laje em MLC; ii) laje mista MLC-betão; iii) laje composta MLC-vigas de madeira e, iv) laje composta MLC-vigas de aço. Estes sistemas foram definidos em resultado da sua maior utilização nas realizações conhecidas, soluções do mercado e publicações científicas recentes. Numa primeira fase deste trabalho, foi realizada uma descrição dos conceitos fundamentais relativos à MLC e respetivos sistemas de laje, abordando a sua caracterização funcional e a análise das recomendações e metodologias de dimensionamento aplicáveis. De seguida, procedeu-se ao dimensionamento e estudo comparativo dos sistemas de laje. Foi apresentada a metodologia de cálculo considerada para o dimensionamento estrutural das lajes, fundamentada pelas recomendações disponibilizadas no Eurocódigo 5 em articulação com outras normas/referências específicas da MLC e respetivos sistemas de laje. Com base na metodologia de dimensionamento realizou-se uma análise descritiva e comparativa dos sistemas de laje, que consistiu no estudo da aplicabilidade e desempenho estrutural das diferentes soluções de laje, considerando duas categorias de utilização: habitação e escritórios. Com este estudo concluiu-se que os sistemas de laje compostas por vigas atingem maiores vãos livres, com máximos de 14 metros para habitação e 13 metros para escritórios, apresentando em simultâneo um menor peso próprio. As lajes de MLC e mista MLC-betão evidenciaram, por sua vez, vãos máximos de 9 metros, sendo-lhes associada uma menor espessura. O desempenho estrutural dos sistemas de laje foi globalmente marcado pela forte limitação associada ao estado limite de serviço.

The use of Cross Laminated Timber (CLT) in slab systems has aroused growing interest in the construction industry. The lower carbon footprint associated with the use of a natural, renewable and recyclable resource, wood, as well as the mechanical performance guaranteed by the orthogonal arranjement of lamellas, encourage the use of CLT in slab systems. However, the interest in using this material, which the first example dates just from 1994, is not yet accompanied by available knowledge, which results in a lack of regulations and recommendations that contributes to limiting its use. In this context, this dissertation aims to expand knowledge about the use of CLT as an material for slab systems, from its conception to its structural design. The following slab systems are studied in this dissertation: i) CLT slab; ii) CLT-concrete composite slab; iii) CLT ribbed plates, iv) Steel- timber composite slab. These systems were defined as a result of their greater use in known realisations, market solutions and recent scientific publications. In the first phase of this work, a description was given of the fundamental concepts relating to CLT and the respective slab systems, covering their functional characterisation and an analysis of the applicable design recommendations and methodologies. This was followed by the design and comparative study of the slab systems. The calculation methodology considered for the structural design of the slabs was presented, based on the recommendations provided in Eurocode 5 and in other standards/references specific to CLT and the slab system in evaluation. Based on the design methodology, a descriptive and comparative analysis of the slab systems was carried out, which consisted of studying the applicability and structural performance of the different slab solutions, considering two categories of use: domestic/residencial activities and offices. This study concluded that ribbed slab systems achieve greater free spans, with maximums of 14 meters for domestic/residencial activities and 13 meters for offices, while at the same time having a lower self-weight. The CLT and composite CLT-concrete slabs had maximum spans of 9 meters, with an associated lower thickness. The structural performance of the slab systems was globally marked by the strong limitation associated with the serviceability limit state.