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TEMAS TEMAS
� Comportamento à Fadiga de
Ligações Rebitadas de Pontes
Metálicas Antigas
� Comportamento Mecânico de
Ligações em Estruturas de Madeira
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Projecto de Investigação FCT : PTDC/EME-PME/78833/2006
� Financiamento: 120 000 €
� Instituições: IDMEC-Pólo FEUP & UTAD
� Início: 01/08/2007� Início: 01/08/2007
� Duração: 36 meses
� Bolseiros: BI-36 meses (José Correia); BTI-24 meses
� Equipa de investigação:Abílio de Jesus (IR)/UTAD – 35%
Alfredo Ribeiro/UTAD – 30%
Jorge Tiago Pinto /UTAD – 20%
Miguel Figeiredo/FEUP – 20%
António Augusto Fernandes/FEUP – 10%
Paulo Tavares Castro/FEUP – 10%
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Doutoramento sob o tema "Validação de procedimentos de cálculo à Fadiga de Reservatórios sob Pressão"
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
N=69000 ciclosN=69000 ciclos
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Orientação da tese de mestrado sob o tema "Comportamento à Fadiga de Componentes Estruturais sob a acção de Solicitações de Amplitude Variável ", Hélder Pereira a)
250
300
350
400
450
σmax σmax
200
250
300
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400
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Actualmente colaboração em curso com o Prof. David DuQuesnay, Department of
Mechanical Engineering, Royal Military College of Canada, Kingston, Ontario.
b)
0
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1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201Ν
σmax
Ν
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0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ν
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0 50 100 150 200 250 300 350 400
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Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Membro da equipa de investigação do projecto FCT intitulado "Avaliação da Integridade Estrutural de Pontes Metálicas Ferroviárias" - POCTI/ECM/57286/2004, liderado pelo Prof. Alvaro Cunha, Civil/FEUP.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Trabalhos de extensão: estudos de caracterização do comportamento à fadiga do material da Ponte Metálica do Pinhão
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Trabalhos de extensão: estudos de caracterização do comportamento à fadiga do material da Ponte Metálica de Viana do Castelo.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� Alguns resultados dos trabalhos de caracterização dos materiais/ligações de pontes metálicas antigas
1.0E-2
da/dN=4.1997E-15×∆K3.8035
Luiz I
Pinhão
Trezói
Eurocode 3 - Class 71
ASSHTO
Log(∆σ)=3.2028-0.2009Log(N)
Pinhão bridge
Luiz I bridge
Viana bridge
Trezói bridge
Upper Limit m=3.8035
Upper Limit m=3
300 1000 ∆K [N.mm-1.5]
1.0E-5
1.0E-3
da/d
N [mm/cyc
le]
da/dN=7.0E-13×∆K3
1.0E-4
500 1500
1.0E-6
1.0E-7
da/dN=9.2673E-16×∆K3.8035
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Experiência anterior relevante ao projecto
� 8 artigos aceites/publicados desde Julho 2004 em revistas SCI sobre o tema da Fadiga:
Journal of Pressure Vessel Technology (5)
Fatigue and Fracture of Engineering Materials & Structures (1)
Journal of Materials Science (1)
Strain (1)
Fatigue and Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 27 (9), pps. 799-810, Sept 2004.
Journal of Pressure Vessel Technology, vol. 129 (3), pps. 355-362, August 2007.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Objectivos do Projecto
1. Desenvolver as abordagens deterministicas clássicas baseadas nas curvas S-N e Mecânica da Fractura de modo a resultarem ferramentas probabilísticas para tratamento de diversas incertezas tais como as devidas aos espectros de carga, geométricas e de material.
2. Desenvolver os métodos locais para previsão da iniciação de fendas de fadiga e integração desta abordagem com a Mecânica da Fractura Probabilística.abordagem com a Mecânica da Fractura Probabilística.
3. Investigar regras de acumulação de dano apropriadas para espectros de carga e aços típicos de pontes metálicas rebitadas antigas.
4. Comparar a resistência à fadiga entre ligações rebitadas e aparafusadas e estudar o efeito no prolonagamento da vida à fadiga das forças de “clamping” nos rebites/parafusos.
5. Avaliar a técnica de reforço baseada na aplicação de adesivos estruturais.
6. Desenvolver orientações que possam ser incorporadas em manuais de manutenção/reabilitação.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Trabalhos em Curso
1. Revisão bibliográfica
2. Preparação de trabalho experimental
3. Escrita de artigos com base em trabalhos prévios da equipa de investigação, essencialmente para conferências nacionais e internacionais na área:
IABMAS'08
7th ICSB
APAET 2008
PCF-11
SIE (under review)
Conferências
Revista
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível
� Material da Ponte de Fão (Esposende)
A Ponte de Fão é uma ponte sobre o rio Cávado, localizada no concelho de Esposende, distrito de Braga.Braga.O desenho de engenharia deve-se a Abel Maria Mota, tendo os trabalhos decorrido sob orientação de um engenheiro francês de nome Reynau.Atendendo a que nessa mesma época vivia em Barcelos o célebre engenheiro Gustave Eiffel, é usual atribuir-se-lhe influência nesta construção.É o único monumento existente no concelho que pertence à arquitectura do ferro.A ponte foi inaugurada a 7 de Agosto de 1892, recebeu o nome oficial de Ponte Luís Filipe como homenagem ao príncipe herdeiro.Foi classificada como Imóvel de Interesse Públicoem 1986.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível
� Material da Ponte de Fão/ 7 diagonais
� 22 Provetes de tracção� 22 Provetes de tracção
�16 Provetes de resiliência
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível/ Ponte de Fão
� 103 Provetes para Fadiga Oligocíclica
�83 Provetes Compact Tension
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível/ Ponte de Fão
� 72 Provetes Rebitados
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível/ Ponte de Fão
�Custo de maquinação dos provetes da ponte de Fão
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível
� Material de Viana do Castelo
A Ponte Eiffel sobre o rio Lima, liga a cidade de Viana do Castelo a Darque.Viana do Castelo a Darque.É uma ponte rodo-ferroviária inaugurada em 30 de Junho de 1878 por Fontes Pereira de Melo.Tem o comprimento de 562 metros.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível/Viana do Castelo
� 4 vigas I de 10 metros de comprimento x 85 cm de altura (aprox. 1500 kg)
Realização de ensaios de fadiga à escala real
Desmembramento de uma viga para construção de:
� detalhes estruturais de uma escala intermédia
� provetes de caracterização básica do material
Está a ser tratada logística de transporte das vigas do estaleiro da EP em Viana para o estaleiro da empresa Metalomecânica PEMEL para preparação das vigas.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível
� Material da Ponte Luiz I
A Ponte Luís I liga as cidades do Porto e Vila Nova de Gaia, atravessando o rio Douro.Por proposta de Lei de 11 de Fevereiro de 1879, o Governo determina a abertura de concurso para a “construção de uma ponte metálica sobre o rio Douro, no local que se julgar mais conveniente em frente da cidade do Porto, para a substituição da actual ponte pênsil”. Foi vencedora a proposta da empresa belga Société de Willebroeck, com projecto do Engenheiro Teófilo Seyrig.Teófilo Seyrig que, já fora o autor da concepção e chefe da equipa de projecto da Ponte Maria Pia, enquanto sócio de Eiffel, assina como único responsável a nova e grandiosa Ponte Luís I. A construção iniciou-se em 1881 e foi inaugurada em 31 de Outubro de 1886.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Material de Pontes Disponível
� Material da Ponte Luiz I
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Alguns meios existentes e a adquirir através do
projecto
� Laborátorio de Ensaios Mecânicos� Máquina servohidraulica INSTRON 8801 (100kN)
� Extensómetro dinâmico 2620-602 (±2.5 mm)� Extensómetro dinâmico 2620-602 (±2.5 mm)
� Máquina electromecânica INSTRON 1125 (100kN)
� Sistema de aquisição de dados SPIDER 8-30 (8 canais)
� Prevista a aquisição de mais um (dois?) extensómetro(s) dinâmico(s)
� Prevista a aquisição de software avançado de fadiga para geração de espetros de carga complexos
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Alguns meios existentes
� Laborátorio de Estruturas� Pórtico de reacção
� Sistema servohidráulico com três tipos de � Sistema servohidráulico com três tipos de actuadores (50 kN, 100 kN e 300 kN)
� Vasta gama de LVDT's
� Sistema de aquisição de dados SPIDER 8-30 (16 canais)
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Alguns meios/serviços a adquirir através do projecto
� Está prevista a aquisição de extensómetros eléctricos
� Está prevista a utilização da microscopia electrónica de varrimento que existe na UTADUTAD
�Compra de bibliografia diversa
�Compra de PC – gama média
� Manutenção dos equipamentos, nomeadamente da máquina servohidráulica
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Temas de Teses de Mestrado
� Desenvolvimento de modelos de previsão da vida à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas
José Correia (BI): 2007/2008 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)
� Construção de modelos paramétricos de elementos finitos de ligações rebitadas e aparafusadas sem fendas para análise elastoplástica de tensões e deformações -> métodos de aproximação local para iniciação de fendas.
� Construção de modelos paramétricos de elementos finitos de ligações rebitadas e aparafusadas com fendas a iniciar a partir dos furos de rebites/parafusos -> mecânica da fractura -> propagação de fendas.
� Modelos de múltiplos ligadores. Estudar efeito do pré-esforço (força de clamping) nos rebites/parafusos.
� Análises estocáticas. Simulações por técnicas de amostragem tipo "Monte Carlo".
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Temas de Teses de Mestrado
� Desenvolvimento de modelos de previsão da vida à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas
José Correia (BI): 2007/2008 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)
Simulação por EF de propagação de fenda a partir de furo (FEACrack)
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento à fadiga de materiais de pontes metálicas antigas sob carregamentos complexos
Tese #1: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Alfredo Ribeiro)� Caracterização do comportamento mecânico básico do material da ponte de Esposende. Ensaios de
tracção, resiliência, metalurgia e microestruturas.
� Caracterização do comportamento básico à fadiga do material da ponte de Esposende. Ensaios de propagação de fendas e ensaios de fadiga oligocíclica a amplitude constante.
� Ensaios de fadiga oligocíclica a amplitude variável.
� Ensaios de propagação de fendas a amplitude variável.
Espectros de carga representativos de pontes metálicas. Prevista aquisição de software de fadiga avançado.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Temas de Teses de Mestrado
�Comportamento à fadiga de ligações rebitadas e aparafusadas sob carregamentos complexos
Tese #2: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Alfredo Ribeiro)� Caracterização do comportamento à fadiga de ligações rebitadas sob carregamentos de aplitude
constante e variável preparadas a partir do material da ponte de Esposende.
� Caracterização do comportamento à fadiga de ligações aparafusadas sob carregamentos de amplitude constante e variável preparadas a partir do material da ponte de Esposende.
� Comparação da performance entre soluções construtivas.
� Análise da introdução de adesivos estruturais nas ligações aparafusadas.
� Previsão do comportamento das ligações usando modelos determinísticos.
Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas de Pontes Metálicas AntigasPontes Metálicas Antigas
� Temas de Teses de Mestrado
�Comportamento à Fadiga de Ligações Rebitadas à Escala Real
Tese #3: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & Jorge Tiago Pinto)
� Ensaios de fadiga de 3 vigas da Ponte de Viana do Castelo usando pórtico de reacção disponível no Laboratório de Estruturas da UTAD. disponível no Laboratório de Estruturas da UTAD.
� Selecção de um detalhe estrutural com múltiplos rebites.
� Execução do detalhe estrutural rebitado usando material das vigas da ponte de Viana do Castelo.
� Execução de ensaios de fadiga no Pórtico de Reacção do Laboratório de estruturas.
� Previsão do comportamento das vigas e detalhe estrutural.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Equipa de Investigação (baseada na candidatura à FCT):
Abílio de Jesus (UTAD/Engenharias) (IR)
José Lopes Morais (UTAD/Engenharias)
António Vasconcelos Lima (UTAD/Engenharias)
Jorge Tiago Pinto (UTAD/ Engenharias)Jorge Tiago Pinto (UTAD/ Engenharias)
José Lousada (UTAD/Florestal)
Norberto Soares (UTAD/Física)
Pedro Camanho (FEUP)
Graça Vasconcelos (CIVIL/UMINHO)
Paulo Lourenço (CIVIL/UMINHO)
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira� Ojectivos da Linha de Investigação
� Os principais objectivos da linha de investigação consiste no desenvolvimento de modelos de elementos finitos capazes de descrever o comportamento mecânico de ligações do tipo cavilha aplicáveis a peças estruturais de madeira de pinho Português e propor novas técnicas para a sua execução.
� Como objectivos específicos podem enumerar-se os seguintes:
� Investigação de modelos constitutivos adequados;� Investigação de modelos constitutivos adequados;
� Investigação de critérios de rotura adequados capazes de prever todos os possíveis modosde rotura, quer dúcteis quer frágeis;
� Desenvolvimento de modelos de elementos finitos 3D, determinísticos e probabilísticos, para ligações com simples e múltiplos ligadores, capazes de descrever o comportamentomonotónico até à rotura final;
� Desenvolvimento, modelação e validação de uma nova técnica de reforço para juntas do tipocavilha, baseada na aplicação de insertos metálicos;
� Geração de resultados experimentais usando provetes de pequena e grande dimensão;
� Obtenção das propriedades dissipativas de ligações do tipo cavilha com e sem reforço com base em ensaios cíclicos;
� Modelação do comportamento de soluções de reforço habituais;
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira
� Orientação de projectos de fim de curso:
� Co-orientação de projecto de fim de curso intitulado “Propriedades de resistência
mecânica de vigas maciças, laminadas e reforçadas, construídas em madeira de pinus
pinaster e picea abies” realizado pelas alunas Patrícia Fabela e Susana Fundo.
� Orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Estudos preliminares de
caracterização do comportamento à fadiga da madeira de Pinho Português” realizado
pelos alunos Alexandra Jerónimo e António Botelho.
� Orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Estudo do Comportamento
Mecânico de Ligações por Pinos em Estruturas de Madeira” realizado por Vítor Costeira.
� Co-orientação de um projecto de fim de curso intitulado “Desenvolvimento de uma técnica
de reforço para ligações do tipo cavilha usadas nas estruturas de madeira” realizado por
Ricardo Leal.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira
� Artigos em Conferências Nacionais:
� “Mechanical properties of solid and laminated beams of pine wood”, A Silva Ribeiro,
A.M.P. de Jesus, A.M.V. Lima, J.L. Louzada, A.A. Fernandes, A.J. Guerra Leite, H.M.P.
Ribeiro, Livro das comunicações das 9as Jornadas de Fractura da SPM, EST-Setúbal, pgs.
367-374, 18-20 Fevereiro 2004.
� “An investigation on compressive quasi-static behaviour of pine wood”, A.M.P. de Jesus,
A.M.V. Lima, J.J.L. Morais, J.L. Louzada, 10as Jornadas de Fractura da SPM, Universidade
do Minho – Guimarães, 22-24 Fevereiro 2006.
� “Identificação do Estado de Tensão na Interface CFRP/Madeira”, Jorge Pinto, Abílio de
Jesus, José Morais, José Lousada, 4as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas,
Lisboa, LNEC, 13-16 Dezembro 2006.
� “Identificação da Resistência ao Esmagamento Localizado da Madeira de Pinho Português
em Ligações de Tipo Cavilha”, F.J.M. Bernardo, A.M.P. de Jesus, J.J.L. Morais, J.L.P.C.
Lousada, 4as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Lisboa, LNEC, 13-16
Dezembro 2006.
� Em preparação/submetidos 3 artigos para conferências PCF 11 e APAET 2008.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira
� Artigos em Conferências Internacionais:
� “Comparison of Mechanical Behaviour of Solid, Laminated and Reinforced Laminated
Beams of Pinus Pinaster and Picea Abies Species”, A. S. Ribeiro, A. M. P. de Jesus, A.M.V.
Lima, A.J.M. Ferreira, A.A. Fernandes, Proceedings of the Third International Conference of
the European Society of Wood Mechanics, September 6-8th, UTAD, Vila Real, 2004.the European Society of Wood Mechanics, September 6-8th, UTAD, Vila Real, 2004.
� “An Investigation of the Low-Cycle Compressive Behaviour of Pine Wood”, A.M.P. de Jesus,
A.M.V. Lima, J.J.L. Morais, Proceedings of the 9th International Fatigue Congress, Atlanta,
Georgia, USA, May 14-19, 2006.
� “Comparação dos Ensaios das Normas EN383 e ASTM D5764 para Avaliação da Ductilidade
e Resistência de Ligações em Madeira do Tipo Cavilha”, Cristóvão L. Santos, Abílio M.P.
Jesus, José J.L. Morais, José L.P.C. Lousada, Actas do Congresso de Métodos Numéricos
em Engenharia (CMNE 2007)/ Congresso Ibero Latino – Americano sobre Métodos
Computacionais em Engenharia (XXVIII CILAMCE), FEUP, Porto, Portugal, 13-15 Junho,
2007.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Experiência do IR relacionada com as estruturas de madeira
� Artigos em Conferências Internacionais:
� “Comparison of Different Strengthening Solutions for Glued-Laminated Wood Beams of
Pine Wood”, Alfredo S. Ribeiro, Abílio M.P. De Jesus, António M.V. Lima, José L.C. Lousada,
19th International Congress of Mechanical Engineering – COBEM2007, ABCM, November 5-9,
2007, Brasilia, DF, Brasil.2007, Brasilia, DF, Brasil.
� “Quasi-Static Mechanical Behavior of a Double-Shear Single Dowel Wood Connection”,
Cristóvão L. Santos, Abílio M.P. Jesus, José J.L. Morais, José L.P.C. Lousada, 19th
International Congress of Mechanical Engineering – COBEM2007, ABCM, November 5-9,
2007, Brasilia, DF, Brasil.
� Artigos em Conferências Internacionais:
� Submetido artigo para a revista Journal of Construction and Building Materials (em revisão)
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos (novo elemento da equipa)
� Tema: Comportamento mecânico de ligações do tipo cavilha em estruturas de
madeira.madeira.
� Os principais objectivos deste projecto são:
(1) desenvolver uma nova metodologia de projecto de ligações do tipo
cavilha para estruturas de madeira, baseada em técnicas recentes
da mecânica estrutural;
(2) avaliar as vantagens de um novo tipo de ligação do tipo cavilha,
com insertos metálicos.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Tarefas
Tarefa 1: Revisão bibliográfica geral.
Tarefa 2: Simulação numérica, no domínio elástico, duma ligação do tipo cavilha, de sobreposição dupla e com único ligador.tipo cavilha, de sobreposição dupla e com único ligador.
Tarefa 3: Simulação numérica, no domínio não linear material, duma ligação do tipo cavilha, sobreposição dupla e com único ligador.
Tarefa 4: Calibração experimental do modelo de elementos finitos desenvolvido na Tarefa 3.
Tarefa 5: Estudo por elementos finitos do efeito de grupo em ligações com múltiplos elementos ligadores.
Tarefa 6: Validação experimental do estudo efectuado na Tarefa 5.
Tarefa 7: Estudo numérico e experimental da eficiência das ligações por cavilhas reforçadas com insertos metálicos.
Tarefa 8: Escrita da Tese.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Ensaios realizados
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Ensaios realizados
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados experimentais
70
RESISTÊNCIA AO ESMAGAMENTO LOCALIZADO (fh)
CL CR
fh = 0.0909ρ - 6.8994
R2 = 0.7762
fh = 0.0832ρ - 1.031
R2 = 0.5636
20
30
40
50
60
70
450 500 550 600 650 700 750
Massa Volúmica (kg/m3)
fh (M
Pa)
ASTM D5764EN 383Linear (ASTM D5764)Linear (EN 383)
fh = 0.064ρ - 10.769
R2 = 0.4704
fh = 0.0591ρ - 11.469
R2 = 0.6583
10
20
30
40
50
450 500 550 600 650 700 750 800
Massa Volúmica (kg/m3)
fh (M
Pa)
ASTM D5764EN 383Linear (ASTM D5764)Linear (EN 383)
CL CR
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados experimentais
RESISTÊNCIA AO ESMAGAMENTO LOCALIZADO (fh)
fh= 0.0824ρ - 4.4342
R2 = 0.5911
fh = 0.0832ρ - 1.031
R2 = 0.5636
20
30
40
50
60
70
450 500 550 600 650 700 750
Density, ρ (kg/m3)
f h (M
Pa)
LTLCEC5Linear (LT)Linear (LC)
c)
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados experimentais
MÓDULO DE FUNDAÇÃO INICIAL (K1)
y = 0.2877x - 47.099
R2 = 0.5697
y = 0.1321x + 37.987
R2 = 0.0465
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
450 500 550 600 650 700 750
Massa Volúmica (kg/m3)
K1 (N
/mm
3)
ASTM D5764EN 383Linear (ASTM D5764)Linear (EN 383)
y = 0.0768x - 11.242
R2 = 0.2351
y = 0.0514x + 8.9828
R2 = 0.0813
10
20
30
40
50
450 500 550 600 650 700 750 800
Massa Volúmica (kg/m3)
K1 (N
/mm
3)
ASTM D5764EN 383Linear (ASTM D5764)Linear (EN 383)
CL CR
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados experimentais
CARGA ÚLTIMA DA LIGAÇÃO
Fmax = 23.711ρ + 4698.4
R2 = 0.2928
15000
20000
25000
450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
Density, ρ (kg/m3)
Fm
ax (
N)
EXP
Linear (LT)
Linear (LC)
Linear (EC5)
Linear (EXP)
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
MALHAS DE ELEMENTOS FINITOS
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
RESULTADOS NUMÉRICOS
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
160.0
0.01 0.06 0.08 0.10
FKN
K (N
/mm
3)
Simulação
Experimental
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
160.0
0.01 0.06 0.08 0.10FKN
K (N
/mm
3)
Simulação BE
Simulação SA
Experimental
CALIBRAÇÃO DOS MODELOS (CL)
EN 383 ASTM D5764
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
RESULTADOS NUMÉRICOS
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
0.010 0.008 0.006 0.005
FKN
K (N
/mm
3)
Simulação
Experimental
CALIBRAÇÃO DOS MODELOS (CR)
EN 383 ASTM D5764
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
0.010 0.008 0.006 0.005FKN
K (N
/mm
3)
Simulação BE
Simulação SA
Experimental
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
RESULTADOS NUMÉRICOS
TENSÕES (σy)
CL_1 BI-ENCASTRADA CR_1 BI-ENCASTRADA CL_2
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
RESULTADOS NUMÉRICOS
TENSÕES (σy)
CL_1 SIMPL. APOIADA CR_1SIMPL. APOIADA CR_2
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Alguns resultados numéricos
RESULTADOS NUMÉRICOS (LIGAÇÃO) σy (MPa)
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Tese de Doutoramento do Engº Cristóvão Santos
� Resultados experimentais – reforço com insertos metálicos
ρρρρ fh K Ganho
f
Ganho
K[kg/m3] [MPa] [MPa/mm] fh K
S/ Reforço 570.1±±±±17.5 46.4±±±±1.9 113.3±±±±10.7 - -
C/ Reforço
(Epóxido A)609.7±±±±16.6 71.1±±±±4.71 128.2±±±±46.2 43% 13%
C/ Reforço
(Epóxido B)604.2±±±±20.2 68.0±±±±8.4 131.1±±±±41.4 38% 16%
C/ Reforço
(Acrílico)638.0±±±±9.1 56.1±±±±5.5 86.1±±±±33.1 8% -24%
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Projecto de fim de curso de José Teixeira Pinto
� Tema: Estudo de técnica de reforço de vigas de madeira com laminados de
carbonocarbono
� Os principais objectivos deste projecto são:
(1) Estudo analítico, numérico e experimental do comportamento
estático de vigas de madeira de pinho reforçadas com laminados de
carbono;
(2) Estudo analítico, numérico e experimental do ensaio de compressão
aplicado na caracterização da resistência mecânica da madeira.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Projecto de fim de curso de José Teixeira Pinto
� Tarefas Principais
� Aplicação de modelos analíticos para análise de tensões nas interfaces laminado-adesivo
e adesivo-madeira.
� Desenvolvimento de modelos de elementos finitos das vigas reforçadas (2D, 3D, � Desenvolvimento de modelos de elementos finitos das vigas reforçadas (2D, 3D,
Contacto).
� Implementação de programa de ensaios experimental de vigas reforçadas (aplicação de
técnicas de extensómetria eléctrica e técnicas de correlação digital de imagem).
� Definição e realização de programa de ensaios de compressão em madeira cobrindo
provetes de diversas dimensões. Aplicação de técnicas de extensómetria eléctrica e
técnicas de correlação digital de imagem.
� Estudo de modelos analíticos do ensaio de compressão.
� Simulação por elementos finitos do ensaio de compressão. Elementos 3D. Atrito.
Contacto.
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Projecto de fim de curso de José Teixeira Pinto
� Alguns resultados
12000
16000-70
[M
Pa]
120
Ensaio vigas Compressão long. madeira Tracção long. madeira
0
4000
8000
0 10000 20000 30000 40000
Deslocamento do ponto de aplicação de P (µm)
P (N
)
Lp=600 mm
Lp=350 mm
Lp=0 mm
-40
-10
-1-0,7-0,4-0,1
ε [%]
σ [M
Pa]
0
40
80
0 0,25 0,5 0,75 1
ε [%]
σ [M
Pa]
0
250
500
750
1000
0 0,2 0,4 0,6
ε [%]
σ [M
Pa]
Tracção carbono
Malhas MEF
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Trabalhos em Curso
� Projecto de fim de curso de José Teixeira Pinto
� Alguns resultados
ModeloK [N/mm] Erro [%]
L [mm] Dim. Conta. FKN
ModeloK [N/mm] Erro [%]
L [mm] Dim. Conta. FKNK [N/mm] Erro [%]
Lp [mm] Dim. Conta. FKN
350 2D Não ------- 1482.22 31.20
350 2D Sim 1 1469.92 30.11
350 2D Sim 0.025 1115.68 1.25
350 3D Não ------- 833.60 26.21
350 3D Sim 1 1470.96 30.20
350 3D Sim 0.0375 1136.56 0.60
600 2D Não ------- 1618.66 36.37
600 2D Sim 1 1604.54 35.18
600 2D Sim 0.025 1201.46 1.22
600 3D Não ------- 1120.92 5.57
600 3D Sim 1 1598.40 34.66
600 3D Sim 0.0375 1142.48 -3.75
K [N/mm] Erro [%]Lp [mm] Dim. Conta. FKN
0 2D Não ------- 1022.54 19.65
0 2D Sim 1 1020.14 19.37
0 2D Sim 0.01 839.56 1.76
0 3D Não ------- 1026.20 20.08
0 3D Sim 1.0 1016.04 18.89
0 3D Sim 0.01 836.64 2.11
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira
Tese #1: 2008/2009 (Orientadores: Abílio de Jesus & José Morais)
� Revisão das várias técnicas de reforço usadas em ligações do tipo cavilha aplicadas em
estruturas de madeira
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
estruturas de madeira
� Selecção de uma técnica de reforço. Realização de trabalho experimental para caracterização
dos materiais. Selecção de uma ligação exemplo e realização de progama experimental para
ilustrar potencialidades do reforço.
� Modelação por elementos finitos da ligação reforçada. Calibração do modelo usando
resultados experimentais. Realização de estudos paramétricos.
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira
Alguns Exemplos de Reforços
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira
Alguns Exemplos de Reforços
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira
Alguns Exemplos de Reforços
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira
� Temas de Teses de Mestrado
� Comportamento de ligações do tipo cavilha reforçadas em estruturas de madeira
Alguns Exemplos de Reforços
Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas Comportamento Mecânico de Ligações em Estruturas de Madeirade Madeira