INOV_LAMI
Desenvolvimento de sistemas de reforço inovadores e aperfeiçoamento dos modelos de cálculo em lajes mistas aço-betão
Enquadramento
Atualmente as novas tendências da arquitetura e as exigências do mercado da construção obrigam os engenheiros estruturalistas a conceber soluções cada vez mais leves e ousadas. As chapas perfiladas em aço são amplamente utilizadas na execução de lajes mistas em edifícios e pontes em estrutura metálica e mista; estas desempenham o papel de cofragem na fase de montagem e o papel de armadura de tração na fase definitiva. O colapso de uma laje mista pode ocorrer por flexão, corte longitudinal ou esforço transverso vertical.
Para que a chapa metálica se combine estruturalmente com o betão é necessário a existência de mecanismos de transferências das tensões de corte longitudinais, resultantes da variação do momento fletor ao longo dos tramos.
Os mecanismos mais usados, desenvolvidos ao longo das últimas décadas, consistem em bossas, com diversas configurações, executadas na chapa. Estas bossas são responsáveis pela resistência ao corte longitudinal, e também pela resistência à separação vertical entre os dois materiais (o aço e o betão).
O comportamento de lajes mistas depende fortemente da ligação aço-betão, por seu lado dependente de diversos parâmetros, como a altura e geometria da chapa perfilada e a geometria e localização das bossas.
Projeto
Nas construções metálicas e mistas os pavimentos são em geral constituídos por lajes mistas com cofragem metálica colaborante. O dimensionamento de lajes mistas com vãos correntes é geralmente condicionado pelo corte longitudinal, não se tirando vantagem da elevada capacidade à flexão.
A resistência ao corte longitudinal pode ser aumentada através de sistemas de reforço, como os dispositivos de amarração de extremidade.
Em face de estudos preliminares desenvolvidos na Universidade de Coimbra, onde foram testadas lajes mistas com um dispositivo de amarração de extremidade inovador, verificou-se que é possível aumentar significativamente a capacidade resistente das lajes. Neste estudo verificou-se ainda que o modelo de cálculo da resistência ao esforço transverso previsto no Eurocódigo 4, ao não considerar adequadamente a contribuição da chapa metálica, conduz a um sobredimensionamento das lajes.
O projeto de investigação tem como objetivo a otimização do desempenho de lajes mistas, de forma a obter soluções mais económicas e consequentemente mais sustentáveis, para tal foram delineadas algumas tarefas como:
1. Desenvolver e comprovar a eficácia de novos sistemas de reforço (em particular dispositivos de amarração de extremidade inovadores) que permitam aumentar a resistência ao corte longitudinal.
2. Calibrar expressões que permitam quantificar a resistência dos sistemas de reforço propostos.
3. Reformular os modelos analíticos disponíveis para a verificação da resistência ao esforço transverso.
4. Desenvolver e comprovar o desempenho de uma nova chapa perfilada em aço, com altura da ordem dos 200 mm, para utilização em pavimentos com vigas embebidas.
5. Reformular as tabelas e programa de cálculo de lajes mistas produzidas pela empresa promotora, incorporando os desenvolvimentos resultantes do projeto.
O projeto inclui estudos analíticos, numéricos e um programa experimental extenso. O estudo aplica-se a lajes mistas convencionais e a lajes mistas com chapas de altura elevada.
Resultados Esperados
Com a introdução de sistemas de amarração de extremidade espera-se otimizar o desempenho das lajes mistas, de forma que estas adquiram a capacidade de atingir o estado limite último por esgotamento da resistência à flexão da secção transversal. Através do aperfeiçoamento dos modelos de cálculo, em particular do modelo de verificação do esforço transverso vertical, pretende-se otimizar o seu cálculo de forma a permitir dimensionamentos mais económicos.
O dispositivo de amarração de extremidade a desenvolver e a propor no âmbito deste projeto, bem como o novo perfil de chapa perfilada, poderão ser objeto de patente por parte da empresa promotora.
| Testemunho de José M. Silva - Diretor Técnico e ID&I |
O Feliz é um grupo de empresas onde a Inovação é um dos vetores fundamentais para a diferenciação num mercado extremamente competitivo. Não dispondo dentro da organização de uma estrutura para o desenvolvimento de projetos de investigação, a associação com as entidades do meio científico assume-se como fundamental no processo. Neste caso concreto, a colaboração com a Universidade de Coimbra, reconhecidamente dotada de um dos melhores centros de investigação associados à construção metálica em Portugal e na Europa, permite colocar as nossas expectativas num patamar mais elevado, no que à qualidade dos resultados esperados diz respeito. O apoio do COMPETE 2020 permite o aumento do nível de investimento na procura e desenvolvimento de novas soluções, bem como da qualidade dos resultados. O aproveitamento das sinergias entre o meio científico especializado e a indústria inovadora tem demonstrado que é uma aposta a reforçar no caminho do sucesso. |
Consórcio
O projeto é liderado pelo O FELIZ - METALOMECÂNICA , S.A. em co-promoção com o Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra.
Apoio
O projeto conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica (I&DT Empresarial) na vertente de projetos em Co-promoção, envolvendo um Investimento elegível de 323 mil euros o que resultou num Incentivo FEDER de 217 mil euros.