Efeitos produzidos por variações bruscas em seção transversal de
peças estruturais de madeira

Vieira, Mariana de Carvalho Silva

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14234

Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Efeitos produzidos por variações bruscas em seção transversal de peças estruturais de madeira
Alternate title (s):	Effects produced by abrupt changes in crosssection of structural timber
Author:	Vieira, Mariana de Carvalho Silva
First Advisor:	Gesualdo, Francisco Antonio Romero
First member of the Committee:	Cunha, Jesiel
Second member of the Committee:	Dias, Antonio Alves
Summary:	Frequentemente, as vigas de madeira são entalhadas por motivos diversos: facilitar o apoio, ficar em nível com outras vigas, acomodar tubulações, executar ligações entre peças estruturais, dentre outros. Entretanto, os entalhes provocam redução significativa da capacidade de carga das vigas, pois a mudança brusca de seção transversal gera, além de redução da seção transversal, pontos de concentração de tensões na região do entalhe, principalmente na quina. A intensidade destes efeitos adversos depende das dimensões, geometria e posição dos entalhes na viga. A fim de se minimizar estes efeitos, existem recomendações para projeto e execução dos mesmos nas normas vigentes para projeto de estruturas de madeira de cada localidade. Neste trabalho, foram feitas simulações numéricas de diversos casos de vigas entalhadas e, por meio da análise das tensões e deslocamentos, avaliaram-se os efeitos produzidos pelos entalhes nas vigas, comparandose estes valores com os valores obtidos pelas equações da teoria clássica da Resistência dos Materiais. Isto permitiu propor fatores de correção para incluir o efeito dos entalhes. A análise numérica foi feita por meio do método dos elementos finitos com o emprego do programa computacional ANSYS®, utilizando-se o elemento SOLID45 para a viga considerada tridimensionalmente. Tendo em vista a singularidade numérica nas quinas dos entalhes, foi necessário o emprego da técnica de submodelamento associada à plasticidade do material para se atingir a convergência dos resultados. Foi feita também uma comparação entre os fatores de correção obtidos neste trabalho com os fatores propostos pelas normas analisadas. Dentre elas, a norma brasileira ABNT NBR 7190:1997 apresentou-se com a maior escassez em especificações e justificativas, e seria interessante que a mesma restringisse a realização de entalhes no terço médio do vão da viga, que constitui-se numa situação crítica, e limitasse as dimensões de entalhe nos terços extremos de forma semelhante às normas americana e chilena.
Abstract:	Often, timber beams are notched by many reasons: facilitate support, bring the top surface level with other beams, accommodate pipes, make connections between structural parts, and others. However, notches can cause a significant reduction in the load-carrying capacity of the beams, since the abrupt change in cross-section creates, besides the reduction of the cross-section, stress concentrations around the notch, especially in the corner. The intensity of these side effects depends on the size, geometry and position of notches in the beam. In order to correct these effects, several wood design standards provide special recommendations. The results of several numerical simulations of different cases of notched beams were presented in this work focusing in the analysis of stresses and displacements. It was also evaluated the effects produced by the notches in the beams, by comparison with those obtained by the classical equations of Strength of Materials. This allows proposing correction factors to adjust the notched effect. The numerical analysis was based on the finite element method applied to a beam, in which they have been considered in the three-dimensional shape by ANSYS® software, using the element SOLID45. Considering the numerical singularity at the corners of the notches, the submodeling technique associated with the plasticity of the material was used to achieve results convergence. It was also made a comparison between the correction factors obtained in this paper with those proposed by the analyzed standards for wooden structures. Among the analyzed standards, the Brazilian ABNT NBR 7190:1997 was the poorest in specifications and justifications, and it would be interesting that it restricts the execution of notches in the middle third of the span of the beam, which is a critical situation, and limit the dimensions of the notches in the outer thirds of the span similarly to American and Chilean standards.
Keywords:	Entalhe Mudança brusca de seção transversal Métodos dos elementos finitos Vigas de madeira Simulação numérica Vigas entalhadas Notch Abrupt change in cross-section Finite element method Timber beams Numerical simulation Notched beams Resistência de materiais Vigas - Estruturas e armação Engenharia das estruturas
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote:	VIEIRA, Mariana de Carvalho Silva. Effects produced by abrupt changes in crosssection of structural timber. 2016. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2016.64
Document identifier:	http://doi.org/10.14393/ufu.di.2016.64
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14234
Date of defense:	17-Feb-2016
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

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