EFEITOS PRODUZIDOS POR ENTALHES NOS TERÇOS EXTREMOS DO VÃO DE VIGAS ESTRUTURAIS DE MADEIRA

Resumo

Frequentemente, as vigas de madeira são entalhadas para facilitar o apoio, executar ligações entre peças estruturais, dentre outros. Entretanto, a mudança brusca de seção transversal gera pontos de concentração de tensões na região do entalhe. A fim de se minimizar estes efeitos, existem recomendações nas normas vigentes para projeto de estruturas de madeira. Neste trabalho, foram feitas simulações numéricas de vigas entalhadas no terço extremo do vão e, por meio da análise das tensões e deslocamentos, avaliaram-se os efeitos produzidos pelos entalhes, comparando-se estes valores com aqueles obtidos pelas equações da teoria clássica da Resistência dos Materiais. A análise numérica foi feita pelo método dos elementos finitos, com o software ANSYS®. Devido à singularidade numérica nas quinas dos entalhes, utilizou-se a 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 por diferentes normas. Dentre elas, a norma brasileira ABNT NBR 7190:1997 se mostrou mais deficiente com relação às especificações e justificativas e seria interessante que a mesma limitasse as dimensões de entalhe nos terços extremos de forma semelhante às normas norte-americana e chilena. Palavras-chave: entalhe, mudança brusca de seção transversal, Métodos dos Elementos Finitos, simulação numérica, vigas entalhadas. ABSTRACT Very often, timber beams are notched to facilitate support, make connections between structural parts, and others. However, the abrupt change in cross-section creates stress concentrations around the notch. 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. The numerical analysis was based on the finite element method, by ANSYS® software. 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 limit the dimensions of the notches in the outer thirds of the span similarly to American and Chilean standards. Keywords: notch, abrupt change in cross-section, Finite Element Method, numerical simulation, notched beams.