Aplicação de compósitos poliméricos reforçados com fibras de vidro - GFRP em ligações cavilhadas para CLT

Abstract

RESUMO: A difusão do Cross Laminated Timber - CLT na construção civil tem sido evidenciada pelas qualidades e benefícios desse material. Desta maneira, o seu desempenho é de grande interesse no cenário mundial. As ligações entre os painéis são de suma importância dado que, a transmissão de esforços se dá por meio delas. Comumente, os painéis são conectados por pregos e parafusos e apesar de existirem diversas pesquisas sobre o assunto, ainda há muitas lacunas a serem preenchidas. A proposta desta pesquisa é realizar ligações entre painéis de CLT com cavilhas de compósitos poliméricos reforçados com fibras de vidro - GFRP. Os materiais compósitos são constituídos por duas partes, a matriz e o reforço. Do conjunto das partes, origina-se a nomenclatura do material, como os Poliméricos (matriz) Reforçados com Fibras de Vidro - GFRP. Nos setores industrial, aeroespacial e automobilístico os GFRP são amplamente empregados. Na construção civil, o seu uso ainda é tímido, sendo aplicado como reforço ou recuperação de estruturas. Entretanto, esse material tem alto potencial. Sendo assim, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento estrutural das ligações cavilhadas de compósitos poliméricos reforçados com fibras de vidro - GFRP entre painéis de CLT. Para alcançar tal objetivo, os métodos utilizados são a modelagem paramétrica computacional - análise por elementos finitos - e os ensaios laboratoriais. Os experimentos consistiram em duas partes: a primeira foi a caracterização das propriedades mecânicas das cavilhas de GFRP e a segunda foi o ensaio das ligações de GFRP entre painéis de CLT com duas configurações de junta e posicionamento das ligações em relação ao plano - half-lap/ à 90° e extremidade/ 45°. Através dos resultados obtidos na caracterização das cavilhas, foi possível identificar algumas propriedades mecânicas. Os valores adquiridos por meio dos ensaios das ligações cavilhadas para CLT apresentaram ótimo desempenho estrutural para as ligações half-lap, sendo a capacidade resistente maior que a de pregos e parafusos. Para as ligações de extremidades, a angulação prejudica o desempenho da fibra de vidro, resultando em desempenho inferior a de parafusos e em relação ao prego, a capacidade resistente foi maior e rigidez menor.

ABSTRACT: The growth of Cross Laminated Timber - CLT in construction has been evidenced by the qualities and benefits of this material. Thus, the performance of this structure is of great interest in the world scenery. The connections among the panels are of high importance given that the transmission of efforts is through them. Commonly, the panels are connected through nails and screws and in spite of several researches existing on this subject, there are still a lot of gaps to be filled out. The proposal of this research is study CLT panel connections with Glass Fiber-Reinforced Polymer-GFRP dowels. The composite materials are constituted by two parts, the matrix and the reinforcement. Hence the nomenclature of the material, as follows Glass Fiber Reinforced Polymer (matrix). In the industrial, aerospace and automobile sectors the GFRP is largely employed. In the construction, its use is still low, being applied as reinforcement or recovery of structures. However, this material has high potential. Therefore, the objective of this study is to analyze the Glass Fiber-Reinforced Polymer GFRP dowel connections between CLT panels. To reach such objective, the methods are: parametric computational modelling - analysis by finite elements - and the experimental tests. The parametric computational modelling, narrows down the possibilities of the experimental investigation. The experiments consisted of two parts: the first was the characterization of the mechanical properties of the GFRP pins and the second was the test of GFRP connections between CLT panels with two joint configurations and positioning of the connections in relation to the plane - half-lap / at 90 ° and end / 45 °. Through the results obtained in the characterization of the pins, it was possible to identify some mechanical properties. The values obtained by the CLT bond tests presented optimum structural performance for the half-lap joints, the strength being greater than that of nails and screws. For end joints, the angulation impairs the performance of the fiberglass, resulting in lower performance than screws and compared to the nail, the strength was stronger and lower stiffness.