Análise computacional por elementos finitos de painéis CLT-concreto

Abstract

A indústria da construção civil enfrenta o desafio da sustentabilidade, impulsionando o uso de materiais como a Madeira Lamelada Colada Cruzada (MLCC). A combinação de painéis Cross Laminated Timber (CLT) com concreto, conhecido como Timber Concrete Composite (TCC) surge como uma solução estruturalmente eficiente. O presente trabalho teve como objetivo principal analisar o comportamento estrutural e identificar as configurações ótimas de painéis híbridos CLT-concreto através da modelagem numérica tridimensional. Utilizando o software Abaqus®, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos (MEF) considerando não linearidades físicas, geométricas e de contato. A metodologia foi validada com base nos estudos experimentais e numéricos de BAO ET AL. (2022) e ALVES ET AL. (2024), alcançando uma concordância de 1,2% no valor da força máxima e reproduzindo fielmente o comportamento pós-pico. O estudo paramétrico subsequente investigou 18 modelos, variando a espessura da laje de concreto (30 mm a 120 mm) e o número de camadas de CLT (3, 5 e 7). Os resultados demonstraram que o aumento de ambos os parâmetros eleva consistentemente a rigidez efetiva à flexão (𝐸𝐼𝑒𝑓𝑓) e o momento máximo (𝑀𝑚𝑎𝑥). Contudo, a análise da eficiência estrutural (Resistência à Flexão, 𝑓𝑟) revelou que os painéis com 3 camadas de CLT foram os mais eficientes, enquanto o aumento de camadas (para 5 e 7) reduziu a 𝑓𝑟. A ductilidade (µ) apresentou uma tendência clara de aumento com a espessura da laje de concreto. Conclui-se que o modelo numérico é uma ferramenta confiável para a análise destes painéis. O estudo identificou as combinações P-100-3 e P-120-3 (3 camadas de CLT, 100-120 mm de concreto) como as mais eficientes (maior 𝑓𝑟, 24,12 MPa e 24,78 MPa, respectivamente), e o modelo P-120-7 como o mais robusto, presentando a maior ductilidade (µ = 3,16) e o maior momento máximo (𝑀𝑚𝑎𝑥 = 167,47 kN*m) de todo o estudo.