Conexões de madeira: grandes princípios e recomendações

Design de resistência

  • formulerd

Aquando da seleção de um produto, é frequentemente necessário verificar se a sua resistência é superior às cargas que este terá de suportar.

A resistência de cálculo (Rdesign) de um produto obtém-se a partir do valor caraterístico Rk (publicado nas tabelas do catálogo e no Web site) multiplicando-a pelos fatores Kmod de γM.

Os valores caraterísticos são expressos em quilo Newton (kN) e as dimensões são expressas em milímetros, salvo indicação em contrário. 1 kN=100 daN ~ 100 kg.

O coeficiente Kmod fornecido na tabela abaixo (extraída do Eurocódigo 5, parágrafo 3. 1. 4) resulta da classe de duração de carregamento, da classe de serviço e do tipo de material utilizado.

Classe de duração de carregamento

Há cinco classes de duração de carregamento, dependendo da duração da ação caraterística preponderante. As tabelas que se seguem definem as classes e fornecem exemplos de ações.

 
Classe Ordem de grandeza da duração Exemplos
Permanente Mais de 10 anos Peso próprio
Longo prazo de 6 meses a 10 anos Armazenamento
Médio prazo de 1 semana a 6 meses Carga de ocupaçãoNeve H > 1000 m
Curto prazo Menos de uma semana Carga de ocupação Neve H > 1000 m
Instantânea Alguns minutos
Ação acidental. Neve excecional. Vento

Valores Kmod de acordo com a norma EN 1995-1-1
Material Classe de serviço Ações
Permanente Longo prazo Médio prazo Curto prazo Instantânea
Madeira maciça 1 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1
2 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1
3 0,6 0,55 0,65 0,7 0,9

Coeficiente parcial para o material considerado (γM) :

  • Em França, 1,3 para as montagens,
  • Em Espanha, 1,35 para as montagens,
  • Na Bélgica, 1,3 para as montagens,
  • Em Portugal, 1,3 para as montagens.

Para uma maior precisão recomendamos que sejam consultados os anexos nacionais do Eurocódigo.

Classe de resistência da madeira

  • formulekd

As resistências Rk fornecidas nas tabelas correspondem à utilização de uma madeira da classe C24 exigida por aplicações estruturais.

  • Relativamente às madeiras de classe superior, os valores tabelados permanecem inalterados,
  • Relativamente às madeiras de classe inferior, os valores tabelados devem ser multiplicados pelo coeficiente Kdens calculado como se segue.

Onde:

  • 350 kg/m3 : densidade caraterística da madeira da classe C24 em conformidade com a norma NF EN 338,
  • ρK: densidade caraterística da madeira utilizada em conformidade com a norma NF EN 338.

Cargas combinadas

Em caso de cargas combinadas, as fórmulas fornecidas para as famílias de produtos devem ser verificadas.

  • Charges combinées illustration

Resistência ao fogo dos suportes conforme os Eurocódigos

  • feu 1

A partir de 1 de abril de 2014, a regra 88 de resistência da madeira ao fogo (extrato: NF P 92-703 – parágrafo 5.33 – fevereiro de 1988) deixa de ser aplicável. Atualmente, só os Eurocódigos e os respetivos anexos nacionais são aplicáveis para o dimensionamento das montagens em caso de incêndio.

A Simpson Strong-Tie realizou testes de resistência ao fogo e compromete-se a comunicar os valores caraterísticos em caso de incêndio para uma duração de 30 minutos. Estes foram integrados nas fichas técnicas dos produtos GLE e GSE em 4 mm e são fornecidos para uma fixação com pregos CNAØ4,0x75. Os ensaios foram realizados em colaboração com o laboratório Building Test Center (Reino Unido) em conformidade com a norma EN 13501-2 e com a ETAG 015.

Os coeficientes de cálculo no Eurocódigo (kmod, γM, γG, γQ, ...) são diferentes neste caso, em comparação com um cálculo padrão.

  • Picto feu R30

 Exemplo de cálculo de um suporte submetido ao fogo durante 30 min

O princípio consiste na verificação que se segue: Solicitação Calculada  Ed,fi < Capacidade de Resistência Rd,fi

Hipóteses:

  1. Viga sobre 2 apoios para plataforma habitável
  2. Classe de madeira C24
  3. Ações permanentes: G = 75 kg/m² (cargas permanentes)
  4. Ações variáveis: Q = 160 kg/m² (cargas de exploração)
  5. Seção: 100 x 300 mm (atenção, a seção deve ser dimensionada em condições de incêndio)
  6. Elemento suportado: 4,00 m
  7. Entre-eixo: 0,60 m

Cálculo das solicitações:

  • Solicitação em caso de incêndio após 30 min: Ed,fi = ηfi Ed ≈ 0.6 Ed
  • Combinação de cargas: Ed = 1,35 G + 1,5 Q
  • Ações permanentes: coeficiente parcial de segurançaγ G = 1,35. Soit, 75 x 1,35 = 101,25 kg/m2
  • Ações variáveis: coeficiente parcial de segurançaγ Q = 1,50. Soit, 160 x 1,5 = 240,00 kg/m2
  • Total de cargas ponderadas: Ed=101,25 + 240 = 341,25 kg/m2
  • Carga por metro linear: 341,25 x 0,60 (entre-eixo) = 204,75 kg/ml
  • Carga total na viga: 204,75 x 4,00 (elemento suportado) = 820 kg
  • Carga aplicada sobre um suporte: 820 / 2 = 410 Kg ≈ 4,1 kN
  • Em caso de incêndio: Ed,fi ≈ 0.6 Ed

em que, numa situação incêndio, a carga aplicada sobre um suporte é de: 0,6 x 4,1 ≈ 2,5 kN

Cálculo da capacidade de resistência do suporte

  1. Apuramento dos coeficientes γM,fi
  2. Em caso de incêndio, não é utilizado nenhum kmod no caso das montagens.
  3. O γM para as montagem é de 1.
  4. Temos, portanto, Rd,fi = Rk,fi / γM,fi
  5. Capacidade de resistência do suporte: o valor característico após 30 min de incêndio Rk,fi em cisalhamento de um suporte GSE500/100/4 fixado sobre elemento em madeira maciça C24 com prepagem total (CNA4.0x75) é igual a 3,55kN: consultar a ficha técnica desta referência.

A capacidade de resistência do suporte é Rd,fi = 3,55 / 1 = 3,55 kN

Verificação

  • Solicitação Calculada Ed,fi = 2,5 kN < Capacidade de Resistência Rd,fi= 3,55 kN
  • O GSE500/100/4 é, portanto, SATISFATÓRIO para uma resistência ao fogo de 30 min.

Recorde-se que, os suportes devem ser instalados com pregos CNA4.0x75 de modo a garantir as cargas no quadro de uma resistência ao fogo de 30 minutos.

OBSERVAÇÕES : As nossas gamas GSE / GSI e GLE/ GLI permitem uma resistência ao fogo de ½ hora no âmbito das regras de resistência da madeira ao fogo 88.

Como escolher o seu suporte ?

  • Schéma règle 2/3 sabot

CASO GERAL : Regra dos 2/3

Seção da madeira: prancha 75 x 220 mm

Os diferentes tipos de suporte :

  • SAE : suportes com abas exteriores / SAI : suportes com abas interiores
  • GLE : suporte grande com abas exteriores / GLI : suporte grande com abas interiores
  • GSE : suporte grande com abas exteriores / GSI : suporte grande com abas interiores

Desenvolvido :

A parte lateral do suporte deve cobrir no mínimo 2/3 da altura do elemento suportado.

  • Madeira 75 x 220 mm, o suporte correspondente terá uma largura de 76 mm,
  • A altura mínima do suporte 2/3 de 220 mm = 146,66 mm,
  • Ou seja: 146,66 + 76 + 146,66 = 369,3 mm daí a escolha de um tipo 380 (desenvolvimento superior mais aproximado).

Largura :

Largura interior + jogo 2 mm, no máximo.

Espessura :

A gama Simpson Strong-Tie dispõe de várias opções possíveis para selecionar a espessura do suporte. Neste exemplo, escolhemos um SAE380/76/2.

  • Règle des 3/4 sabot de fermette

CASO PARTICULAR : Asna pequena (DTU 31-3)

Asnas de suporte

As asnas pequenas de suporte são especialmente estudadas, justificadas por cálculos e definidas nos planos. A recuperação das asnas suportadas é realizada por caixas adaptadas e com uma altura, no mínimo, igual a 3/4 da madeira de suporte em sobreposição.
As seções de madeira devem ser escolhidas de modo a assegurar a correta aplicação e funcionamento das caixas (ou de qualquer outro tipo de montagem utilizada).
No caso de asnas portadoras realizadas através de múltiplas armações, a ligação deve ser feita por pregagem ou aparafusamento sobre o conjunto das balizas.
Recomenda-se que esta ligação seja realizada em oficina.

Observações

No quadro de uma solicitação lateral, a altura do suporte deve cobrir, no mínimo, 3/4 da altura do barrote.

Exemplo de cálculo de um suporte nos estados limites

  • Calcul d'un sabot aux états limites

O princípio consiste na verificação que se segue :

Solicitação Calculada < Capacidade de Resistência

Hipóteses

  • Viga sobre 2 apoios para plataforma habitável,
  • Classe de madeira C24,
  • Ações permanentes : G = 75 kg/m2 (cargas permanentes),
  • Ações variáveis : Q = 160 kg/m2 (cargas de exploração),
  • Seção : 75 x 225 mm,
  • Elemento suportado : 4,00 m,
  • Entre-eixo : 0,60 m.

Cálculo das solicitações

  • Combinação de cargas : 1,35 G + 1,5 Q,
  • Ações permanentes : coeficiente parcial de segurança γG = 1,35 75 x 1,35 = 101,25 kg/m2,
  • Ações variáveis : coeficiente parcial de segurança γQ = 1,50 160 x 1,5 = 240,00 kg/m2,
  • Total de cargas ponderadas : 101,25 + 240 = 341,25 kg/m2,
  • Carga por metro linear : 341,25 x 0,60 (entre-eixo) = 204,75 kg/ml,
  • Carga total na viga : 204,75 x 4,00 (suportado) = 820 kg,
  • Carga aplicada sobre um suporte : 820 / 2 = 410 Kg = 4,1 kN aproximadamente.

Cálculo da capacidade de resistência do suporte

Apuramento dos coeficientes kmod eγM

  • A classe de serviço a considerar é a classe de serviço 1 (ver a definição na página 13).
  • A solicitação ponderada mais importante deve-se às cargas de exploração (240 kg/m²), a classe de duração é, portanto, de médio prazo e o kmod correspondente é igual a 0,8 (consultar a tabela na página 14).
  • O γM para as montagens é de 1,3 (consultar a informação na página 14).

Capacidade de resistência do suporte

  • O Valor caraterístico Rk em cisalhamento de um suporte SAE 380/76/2 fixado sobre elemento em madeira maciça C24 com pregagem total (indicada no catálogo, página 69) é igual a 30,5 kN,
  • A capacidade de resistência do suporte é = 30,5 x 0,8 / 1,3 = 18,8 kN.

Verificação

Solicitação Calculada = 4,1 kN < Capacidade de Resistência = 18,8 kN.
O SAE 380/76/2 é, portanto, SATISFATÓRIO.

As verificações podem ser feitas com a ajuda do programa informático Connector Selector