Comparative analysis of the mechanical performance of flat wood truss typologies for different strength classes via an optimization algorithm - Moraes, Matheus Henrique Morato de (2023)
A madeira é uma escolha viável para sistemas construtivos, dadas as suas propriedades mecânicas adequadas para aplicações estruturais. Além disso, a madeira é uma fonte renovável, tornando-se ainda mais atraente para uso em diversas aplicações para fim estrutural. Visando compreender o desempenho mecânico de duas treliças planas em diferentes condições de carregamento, foi realizado um estudo comparativo do desempenho mecânico de duas tipologias de treliças - a tipologia Fan modificada e Howe - considerando vãos de 6, 9, 12 e 15 m. A fim de avaliar a influência do material adotado no processo construtivo das treliças, foram caracterizadas as espécies Cambará-rosa, Cupiúba, Angelim-pedra, Garapa e Jatobá, identificadas como espécies ID 01, ID 02, ID 03, ID 04 e ID 05, respectivamente. O estudo baseou-se na ABNT NBR 7190 (2022a) para dimensionamento da treliça, além de aplicar o método de análise matricial para determinação dos esforços internos, deslocamentos nodais e um algoritmo de otimização de inteligência de enxame para minimizar o peso da estrutura. A caracterização das espécies resultou nas classes de resistência D20, D30, D40, D60 e D60, para as espécies denominadas ID 01, ID 02, ID 03, ID 04 e ID 05, respectivamente. Os resultados do processo de otimização indicam que a tipologia Howe apresentou resultados menores para a função objetivo (peso da estrutura) em relação à treliça Fan modificada. Além disso, quando analisada a distribuição dos esforços normais na treliça, observou-se uma correlação com a resistência característica na compressão e na tração das espécies, onde as treliças com espécies de menor resistência mecânica são mais solicitadas, enquanto as treliças com espécies de maior resistência mecânica são menos exigidas. Nesse sentido, é possível notar que a tipologia de treliça Howe apresenta uma amplitude maior em relação à tipologia de treliça Fan Modificada, na maioria das condições adotadas para as restrições do ELU. Ao analisar as restrições associadas à flecha na condição imediata, observou-se que se obtiveram valores próximos a zero, que indica que restrição desta natureza limitaram o processo de otimização. Em síntese, a madeira mostrou-se uma opção sustentável e viável para construções de treliças, e que diferentes espécies de madeira possuem propriedades mecânicas distintas que devem ser consideradas no dimensionamento da estrutura. Os métodos de análise matricial e algoritmos de otimização de inteligência de enxame permitiram avaliar os esforços internos e deslocamentos nodais nas treliças, além de minimizar o peso da estrutura. Além disso, é importante considerar todas as restrições no dimensionamento de estruturas de madeira.