Reforço de ligações tradicionais de madeira

Abstract

As estruturas de madeira antigas são formadas por um conjunto de elementos, ligados entre si através de ligações tradicionais, onde as tensões são transmitidas através das superfícies de contacto. A concepção das ligações, que resultam do processamento das superfícies de contacto, implica, caso não haja ligadores metálicos que impeçam o desencaixe dos elementos ligados, que a ligação mantenha o estado de tensão nas superfícies em contacto para o qual foi dimensionada, de modo a garantir a integridade da ligação e da estrutura. Existem diferentes tipologias de ligações tradicionais, que foram evoluindo com a complexidade das estruturas, as quais se podem enquadrar em quatro grupos: entalhes, empalmes, cruzamentos e acoplamentos. Os entalhes resultam da união de elementos de madeira em ângulo, através de um sulco em forma de “V” nas superfícies de contacto, com ou sem respiga. Os cruzamentos correspondem à união de dois elementos de madeira através do seu corte, garantindo que a espessura da ligação seja a mesma que a do membro com maior espessura, e sobreposição perpendicular ou oblíqua. Por sua vez, os empalmes resultam da união, topo a topo, de dois elementos de modo a aumentar o comprimento longitudinal do elemento. Por fim, o acoplamento corresponde à junção lateral de dois ou mais elementos de madeira de modo a aumentar a secção transversal. A falta de conhecimento e a dificuldade em compreender o comportamento das ligações tradicionais existentes nas estruturas de madeira conduz, frequentemente, à substituição das estruturas de madeira ou a reforços excessivamente conservadores. É, portanto, crucial ter em conta o comportamento das ligações, nomeadamente os modos de rotura e patologias existentes, para proceder à sua reparação ou reforço. Além disso, tendo em conta a diversidade de técnicas de reforço, importa escolher e aplicar a que melhor se adequa à ligação em causa. A campanha experimental realizada em ligações com dente simples teve como objetivo avaliar o comportamento da ligação e respectivo modo de rotura, à medida que o comprimento ia variando (diminuindo), dado que existe um comprimento mínimo abaixo do qual se podem desenvolver tensões de corte. Por fim, algumas das amostras foram reforçadas com parafusos auto-perfurantes, com o objetivo de prevenir o mecanismo de falha que dominou o comportamento das ligações sem reforço e avaliar o comportamento da ligação.

The old timber frame is formed by a set of elements interconnected through traditional bonds, where the tensions are transmitted through contact surfaces. The design of traditional joints, which result from processing of the contact surfaces, means if there is no fasteners to prevent the undock of the elements, that the joint keep the state of tension in the contact surfaces for which was dimensioned to ensure the integrity of the connection and structure. There are different types of traditional joints, which were evolving with the complexity of the structures, which fall into four groups: notched joints, lap joints, scarf joints and coupling joints. The notched joints correspond to the union of elements of wood at an angle, through a groove in the shape of a "V" in contact surfaces, with or without the tenon. The lap joints correspond to the union of two wood elements through its cut, ensuring that the thickness of the connection is the same as that of the state with the greatest thickness, and overlap perpendicular or oblique. In turn, the scarf joints result, end to end, the two elements in order to increase the longitudinal length of the element. Finally, the coupling joints correspond to the lateral joining of two or more wood elements in order to increase the cross section. The lack of knowledge and difficulty to understand the behavior of the existing traditional joints in the timber structures, often leads to the replacement timber structures or excessively conservative reinforcements. It is therefore crucial to take into account the behavior of the joints, including the modes of failure and pathology existing, for its repair or reinforcement. Besides, taking into account the diversity of strengthening techniques, it is important to choose and apply that best fits the connection in question. The experimental campaign realized in front notch joint had as objective to evaluate the behavior of the joint and its failure mode, as the length ranging (decreasing). Given the fact that there is a minimum length below which it can develop shear stresses. Finally, some of the samples were reinforced with self-tapping screws, with the objective of preventing the mechanism of failure that dominated the behavior of joints without reinforcement, changing the way of forces and to assess the behavior of the joint.