Mechanical performance analysis in bending of glulam beams reinforced with synthetic Vectran fibres

• Published in: Ambiente construído Vol. 23; no. 4; pp. 289 - 302
• Main Authors: Vilela, Ramon, Mascia, Nilson Tadeu, Donadon, Bruno Fazendeiro, Soriano, Julio
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-12-2023
• ISSN: 1415-8876; 1678-8621
• DOI: 10.1590/s1678-86212023000400704

Abstract Synthetic fibres applied as reinforcement in glued laminated timber (glulam) intend to increase the mechanical performance of beams, changing the brittle to ductile mechanical behaviour of wooden beams. This paper investigates the experimental results of glulam beams reinforced with synthetic fibre subjected to bending and compares them with those obtained by both an analytical method and the numerical method using the Ansys® software. Glulam beams were produced with a low-grade strength class wood species (Pinus elliottii) glued with an adhesive of emulsion isocyanate polymeric and reinforced with Vectran® synthetic fibres, positioned on the bottom of the beam. This type of fibre is not yet widely used for structural reinforcement. A three-point bending test was performed for loading in the elastic regime of the glulam beams. The results obtained indicate acceptable approximations of vertical displacements and normal stresses due to the bending of the beam with eight layers of synthetic fabric, both favourable to structural safety, in addition to the significant increase in stiffness of glulam with the introduction of Vectran® fibre reinforcement.
Resumo O uso de fibras sintéticas como reforço em madeira lamelada colada (MLC) tem a finalidade de melhorar o desempenho mecânico de vigas, alterando o mecanismo de ruptura de frágil para dúctil. Este artigo tem por objetivo investigar resultados experimentais de flexão estática de vigas MLC reforçadas com fibras sintéticas e comparar com resultados obtidos tanto por método analítico quanto por numérico com o auxílio do software Ansys ® . As vigas de MLC foram produzidas com Pinus elliottii, uma espécie de madeira de baixa resistência, colada com adesivos de emulsão polimérica de isocianato (EPI) e reforçadas com tecido de fibras sintéticas de Vectran ® posicionado na face inferior da viga. Este tipo de fibra ainda não é largamente utilizado para reforço estrutural. Foi realizado ensaio de flexão a três pontos com carregamento no regime elástico das vigas de MLC. Os resultados obtidos mostram aproximações aceitáveis do deslocamento vertical e tensões normais devido à flexão da viga com reforço de oito camadas de tecido sintético, ambos a favor da segurança, além do expressivo aumento de rigidez da viga ao se introduzir o reforço de fibras de Vectran ® .