As estruturas de madeira laminada cruzada (CLT) estão sendo cada vez mais utilizadas em habitações devido aos seus benefícios econômicos e ambientais. No entanto, os cálculos estruturais dessas estruturas devem ser submetidos a rigorosos testes estáticos. Além disso, construções de alta eficiência energética, como as que seguem o padrão Passivhaus, exigem atenção especial para minimizar deformações que possam comprometer a estanqueidade do edifício, seja essa estanqueidade baseada nos próprios componentes da construção ou em membranas com resistência limitada ao rasgo.
Atualmente, a modelagem de edifícios de madeira com software de elementos finitos pode ser complicada: em particular, avaliar corretamente a rigidez lateral das paredes é difícil, pois depende de diferentes contribuições (deformações por cisalhamento das paredes, deformações das conexões, rotação do corpo rígido devido às deformações das ferragens) que são difíceis de definir no modelo.
Por outro lado, com o software TimberTech Buildings, a definição e a modelagem de paredes de madeira (CLT ou estrutura leve) são facilmente alcançadas, pois a "montagem" de todos os componentes da parede corresponde aos modelos numéricos implementados, derivados de pesquisas realizadas na Universidade de Trento. O modelo implementado no software é capaz de considerar todos os componentes de rigidez em uma parede de madeira e suas conexões. Uma descrição detalhada do modelo pode ser encontrada no documento "Daniele Casagrande, Simone Rossi, Tiziano Sartori, Roberto Tomasi: 'Proposta de um procedimento analítico e um modelo numérico simplificado para a resposta elástica de paredes de madeira de um único pavimento ao cisalhamento', na revista Construction and Building Materials (2015)".
Introdução
Esta seção apresenta uma comparação entre uma parede estruturada modelada usando um software de elementos finitos e uma modelada usando o software TimberTech Buildings. O objetivo desta comparação é calcular e comparar as diversas contribuições de rigidez fornecidas pelos elementos que compõem a parede. Uma parede estruturada com montantes e travessas é modelada, completada com um revestimento estrutural usado para transferir as cargas horizontais para a base da estrutura.
O deslocamento horizontal elástico de uma parede de estrutura de madeira leve sujeita a uma força horizontal pode ser obtido somando as seguintes contribuições de deformação.
Modelagem com software de elementos finitos
A modelagem de uma parede estruturada utilizando software de elementos finitos é muito dispendiosa e complexa. Como ilustrado na figura a seguir, criada com o SAP2000, para avaliar corretamente a rigidez horizontal da parede, os seguintes elementos devem ser utilizados: – Elementos de “Estrutura” para modelar a estrutura; – Elementos de “Revestimento” para modelar o revestimento; – Elementos de “Ligação” para modelar as conexões entre o revestimento e a estrutura. Cada conexão é modelada com uma ligação que representa a rigidez real da fixação; – Elementos de “Ligação” para simular os componentes metálicos.
Modelado usando o software Timbertech
A modelagem com o TimberTech Building é muito simples e rápida. O usuário deve definir as propriedades geométricas e mecânicas para cada tipo de parede.
Exemplo prático comparativo
Este exemplo mostra uma comparação entre o software TimberTech Buildings e um software de elementos finitos para uma parede de estrutura de madeira com 2 m de comprimento e 3 m de altura. A parede possui as seguintes características: – A estrutura tem 160 mm de espessura, os montantes têm 100 mm de largura e estão espaçados a cada 1000 mm; – O revestimento estrutural é de OSB/2 com 12,5 mm de espessura. A rigidez dos pregos é de 918 N/mm.
– O espaçamento das fixações externas é de 100 mm e o espaçamento das fixações internas é de 200 mm; – A parede é fixada às fundações com um suporte com rigidez de 19977 kN/m e com dois apoios angulares com rigidez de 52186 kN/m.
Na imagem acima, podemos ver como os resultados do modelo analítico implementado no Timbertech Buildings são muito semelhantes aos obtidos com o software de elementos finitos. Alcançamos uma rigidez da parede muito próxima à obtida com o software de elementos finitos, apesar de um modelo de parede mais simplificado. A imagem acima mostra que a contribuição da deformação devido à translação do corpo rígido é desprezível. Por outro lado, as deformações dos componentes e o tombamento do corpo rígido (conexão de fixação) são muito significativos.
Conclusões
O TimberTech Buildings é um software de projeto estrutural para análise de estruturas de madeira com CLT (Madeira Laminada Cruzada) e construção em estrutura leve. Desenvolvido na Universidade de Trento e criado pela TimberTech, é altamente confiável, de aprendizado rápido e fácil de usar. Constantemente atualizado e com atualizações automáticas, o TimberTech Buildings foi projetado para atender a todas as necessidades dos projetistas de estruturas de madeira, desde a importação de arquivos DXF até a modelagem em alta velocidade e a exportação de relatórios de projeto em formato Word.
Como vimos neste exemplo, ele apresenta um método de cálculo numérico robusto, apoiado pelos Eurocódigos, que permite a modelagem muito rápida de estruturas complexas.
Para obter mais informações sobre o software:
https://www.ingemade.com/timbertech
Créditos: Jesús Menéndez, Timbertech Srl
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