Assessment and loa-carrying test of a traditional timber truss

Dissertação de mestrado Integrado em Engenharia CivilNas últimas décadas tem-se assistido a um crescente interesse e consciencialização por parte da sociedade para a necessidade da reabilitação e da preservação das estruturas existentes de madeira. Neste contexto, é fundamental desenvolver metodologias capazes de aferir o nível de segurança das estruturas existentes de madeira, de forma a suportar tecnicamente as intervenções no património construído em madeira. O presente trabalho tem como principal objetivo evidenciar a importância da fase de inspeção e diagnóstico na avaliação de estruturas de madeira existentes através de classificação visual e ensaios não-destrutivos (NDT). Para isso, duas asnas de madeira foram inspecionadas, avaliadas e testadas à escala real até à sua rotura. Estas asnas faziam parte de uma cobertura antiga do Laboratório Chimico, Coimbra, que com mais de cem anos de idade, foi substituída por uma nova, tendo algumas das suas asnas sido transportadas para o Laboratório do DECivil da Universidade do Minho. A primeira parte deste trabalho apresenta todo o processo implementado para a classificação visual dos elementos das asnas bem como a realização de NDT. Nesta fase, todos os elementos das asnas foram inspecionados visualmente em segmentos de 40 cm, tendo em consideração as características geométricas (secção transversal exterior, descaio e deformação), defeitos (fendas, nós e inclinação do fio) e seções críticas. A fim de caracterizar o nível de conservação dos elementos, foram aplicadas técnicas não destrutivas, tais como ensaios de penetração por impacto, resistência à perfuração e ultrassons. A combinação dos resultados de todos os NDT permitiu uma avaliação mais fundamentada dos segmentos e, por conseguinte, dos elementos. Os resultados são apresentados através de mapas de danos indicando as principais patologias da estrutura e a sua secção transversal residual, bem como as correlações entre diferentes NDT. Na segunda parte deste trabalho, e tendo em conta as análises realizadas para as duas asnas, efetua-se uma análise comparativa utilizando os resultados obtidos na inspeção visual, nos NDT e no desempenho observado durante os ensaios de carga à escala real. Desta forma, procuram-se correlações que permitam através da inspeção, neste caso materializada através da classificação visual e de NDTs, prever com alguma fiabilidade o comportamento global de asnas tradicionais, aqui analisado através dos ensaios de carga à escala real.In recent decades there has been a growing interest and awareness by society for the rehabilitation and preservation of existing timber structures. In this context, it is essential to develop methodologies able to assess the safety level of existing timber structures in order to technically support interventions in the wood built heritage. This work aims to highlight the importance of the phase of inspection in the evaluation of existing timber structures by visual classification and non-destructive testing (NDT). To this end, two wooden trusses were inspected, evaluated and tested at full scale until they ruptured. These trusses were part of an old coverage of the Laboratory Museum, Coimbra, which is over a hundred years old, and has been replaced by a new one. Some of its trusses have been transported to the Laboratory of Department of Engineering of the University of Minho. The first part of this work presents the visual grading process complete with NDT. At this stage, all elements of the trusses were visually inspected into segments of 40 cm, taking into account the geometric characteristics (outer cross section, wane and deformation), defects (cracks, knots and slope of the wire) and critical sections. In order to characterize the level of conservation of their elements non-destructive techniques have been applied, such as impact by penetration tests, perforation resistance, and ultrasound. Combining the results of all NDT allows a more informed assessment of the segments and therefore of the elements. The results are presented through damage maps indicating the main pathologies of the structure and its residual cross-section as well as the correlations between different NDT. In the second part of this study, and taking into account the analyses of the two trusses, a comparative analysis is performed using the results of the visual inspection, in NDT and in the performance observed during load testing at full scale. Thus, seeking correlations that allow through inspection, in this case embodied by visual classification and NTDS, to predict with sufficient reliability the overall behavior of traditional trusses, here analyzed through the load tests to full scale