Universidade Estadual do Oeste do Paran Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas

Curso de Engenharia Civil

QUADRO DE REAO EM MADEIRA PARTE II:

EXECUO

Marcos Paulo Marques

Cascavel

2013

Marcos Paulo Marques

QUADRO DE REAO EM MADEIRA

PARTE II: EXECUO

Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil da

Universidade Estadual do Oeste do Paran, como parte dos

requisitos para obteno do ttulo de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof D.S. Alfredo Petrauski

Cascavel

2013

Marcos Paulo Marques

QUADRO DE REAO EM MADEIRA

PARTE II: EXECUO

Este trabalho de concluso de curso foi apresentado e defendido no dia 12 de novembro

de 2013 perante banca examinadora, como requisito parcial para a obteno do ttulo de

ENGENHEIRO CIVIL.

BANCA EXAMINADORA

Prof D.S. Alfredo Petrauski

Orientador e Presidente da Banca - Unioeste

Prof D.S. Sandra M.F.C. Petrauski

Unioeste

Prof Esp. Jos Claudio Terra Silveira

Unioeste

AGRADECIMENTOS

Antes de tudo agradeo a Deus pela vida e pela famlia maravilhosa que possuo.

Agradeo ao Prof. Dr. Alfredo Petrauski que foi fundamental para a realizao deste

trabalho, sempre paciente e atencioso com as dificuldades encontradas.

Agradeo tambm Prof. Sandra Petrauski e ao Prof. Jos Claudio que contriburam

significativamente com a realizao do trabalho.

Ao amigo e autor da parte I deste TCC, Eduardo Henrique Stringari, que apesar do

pouco tempo e os vrios compromissos durante o ano, disponibilizou sempre que

possvel seu tempo com muita dedicao e boa vontade.

minha famlia inteira, em especial aos meus tios, padrinhos, avs e minha namorada.

Por fim, no poderia deixar de citar as pessoas mais importantes da minha vida. Estas,

sempre incentivadoras, foram a base para minhas conquistas at aqui. Vilde Silvio e

Maria Jandira, agradeo a Deus por ser filho de vocs.

"Seja voc quem for, seja qual for a posio social

que voc tenha na vida, a mais alta ou a mais baixa,

tenha sempre como meta muita fora, muita

determinao e sempre faa tudo com muito amor e

com muita f em Deus, que um dia voc chega l.

De alguma maneira voc chega l."

Ayrton Senna

RESUMO

MARQUES. M.P. Quadro de Reao em Madeira Parte II: Execuo e testes. 2013. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao em Engenharia Civil) -

Universidade Estadual do Oeste do Paran, Cascavel, 2013.

Este trabalho mostra a execuo de um Quadro de Reao que tem por finalidade o teste

de estruturas confeccionadas em madeira, como vigas, arcos, prticos e trelias, com a

mnima interferncia possvel no que diz respeito a deslocamentos. A estrutura foi

construda no Laboratrio de Tecnologia e Estruturas de Madeira. Este sistema foi

concebido para teste de estruturas em escala reduzida, e a verificao estrutural do

mesmo foi realizada no TCC do acadmico Eduardo Henrique Stringari. Utilizou-se o

Eucalipto para a confeco do Quadro de Reao, empregando a tcnica da Madeira

Laminada Colada para a obteno das sees requeridas de projeto. J para a montagem

e colagem das peas que compuseram o Quadro de Reao, confeccionou-se uma

estrutura de apoio denominada de Gabarito de Colagem. Para a ligao das tbuas,

utilizou-se adesivo estrutural base de resina estrutural, resorcinol-formaldedo, sendo

aplicado entre as peas e em somente uma das superfcies. Em torno de 15 minutos aps

dispor a ltima camada de tbuas, iniciou-se a aplicao de presso para a correta

aderncia e solidificao das junes coladas. Ao final, fixou-se a estrutura na parede,

de modo a permitir uma altura adequada para testes posteriores e com segurana para

quem vier a utiliz-lo. Em relao instrumentao do quadro so dadas algumas

sugestes ao final deste trabalho.

Palavras-chave: Quadro de Reao. Madeira Laminada Colada. Resorcinol-

Formaldedo.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01: Esquema de uma viga de MLC ..................................................................... 15 Figura 02: Planta Baixa do QR ....................................................................................... 18 Figura 03: Corte B-B (base do QR) ................................................................................ 18 Figura 04: Corte A-A (face superior) ............................................................................. 19 Figura 05: Cavaletes antes da padronizao de altura .................................................... 19

Figura 06: Gabarito de Colagem em fase de execuo .................................................. 20 Figura 07: Chapas metlicas para juno das chapas de MDF ....................................... 21 Figura 08: Contraventamentos da parte interna do QR .................................................. 22 Figura 09: Fita adesiva sobre o Pinus ............................................................................. 22 Figura 10: Planta e Cortes do Gabarito de Colagem ...................................................... 23

Figura 11: Lote de Eucalipto no selecionado................................................................ 24

Figura 12: Mquinas utilizadas no processamento das tbuas ....................................... 25 Figura 13: Empenamento cncavo ................................................................................. 25

Figura 14: Serra Circular (corte na largura) ................................................................... 26 Figura 15: Plaina Desengrossadeira (padronizao da espessura) ................................. 27 Figura 16: Distribuio das tbuas de Eucalipto no QR ................................................. 28 Figura 17: Quantidade de Resorcinol utilizado .............................................................. 31

Figura 18: rea de Influncia para aplicao de presso ............................................... 32 Figura 19: Calibragem do torqumetro ........................................................................... 33

Figura 20: Utilizao do torqumetro ............................................................................. 33 Figura 21: Tbuas de enrijecimento ............................................................................... 35 Figura 22: Instrumentao do aparato para aplicao de cargas .................................... 36

Figura 23: Instrumentao de contraventamento............................................................ 37

LISTA DE TABELAS

Tabela 01: Comparao entre os materiais mais utilizados nas construes ................. 12 Tabela 02: Densidade das tbuas de Eucalipto do QR ................................................... 29

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MLC: Madeira Laminada Colada

LATEM: Laboratrio de Tecnologia e Estruturas de Madeira

QR: Quadro de Reao

SUMRIO

1 INTRODUO ...................................................................................................... 10 1.1 Objetivos .......................................................................................................... 11

1.1.1 Objetivo Geral .......................................................................................... 11 1.1.2 Objetivos Especficos ............................................................................... 11

1.2 Justificativa ...................................................................................................... 11

2 REFERENCIAL TERICO ................................................................................... 12 2.1 A madeira na construo civil ......................................................................... 12

2.1.1 Resistncia Mecnica ............................................................................... 13 2.1.2 Durabilidade ............................................................................................. 14

2.2 MLC ................................................................................................................. 15

3 METODOLOGIA ................................................................................................... 17

3.1 Generalidades ................................................................................................... 17 3.2 Configurao geomtrica do QR ..................................................................... 17

3.3 Servios iniciais construo do QR .............................................................. 19 3.3.1 Regularizao dos cavaletes ..................................................................... 19 3.3.2 Gabarito de Colagem ................................................................................ 20

3.4 Construo do QR ............................................................................................ 24

3.4.1 Seleo prvia da madeira ........................................................................ 24 3.4.2 Processamento das tbuas ......................................................................... 24

3.4.3 Densidade das tbuas ................................................................................ 27 3.4.4 Montagem a seco ...................................................................................... 29 3.4.5 Preparao da cola .................................................................................... 30

3.4.6 Colagem .................................................................................................... 31 3.4.7 Presso aplicada na colagem .................................................................... 32

3.4.8 Desforma e servios finais ........................................................................ 34 3.4.9 Sugestes quanto instrumentao e outros servios .............................. 35

4 CONCLUSES ...................................................................................................... 38 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 39

10

1 INTRODUO

Atualmente a busca por materiais renovveis para a construo civil se torna

cada vez mais necessria. A madeira, alm de ser um recurso renovvel, se corretamente

explorada, tem boa resistncia mecnica em relao ao seu peso prprio, beleza como

material de acabamento e sua fcil trabalhabilidade a torna um material muito utilizado

em nossas edificaes.

Porm, quando utiliza-se a madeira macia para a construo, tem-se casos em

que o seu emprego fica comprometido. Segundo Fernandes & Franco (2006), apesar de

o Brasil possuir madeiras de maior qualidade para a construo civil do que as utilizadas

em reflorestamento, o manejo sustentvel cada vez mais impe a extrao de peas com

bitolas menores, impossibilitando o uso em alguns casos. Alm disso, a presena dos

defeitos naturais outro problema a ser considerado, ocasionando maior custo

madeira, visto que seu aproveitamento ser menor.

J no caso da MLC esses problemas so praticamente eliminados. No caso de

projetos que necessitem de bitolas maiores a juno de tbuas por colagem a soluo,

resultando numa seo final conforme a necessidade de projeto e um maior

aproveitamento do material. Para os defeitos naturais utiliza-se a inspeo visual,

utilizando peas de maior qualidade em sees de maior solicitao. (PETRAUSKI,

2006)

Em vista disso, como se necessitava de uma seo relativamente grande para o

QR e tambm dispunha-se dos materiais necessrios concepo, adotou-se a MLC.

Este trabalho apresenta todas as fases e procedimentos para construo do QR.

O trabalho foi desenvolvido a partir do processamento das tbuas de Eucalipto e sua

verificao foi realizada no TCC do acadmico Eduardo Henrique Stringari.

Por fim, devido construo do QR requerer muito tempo disponvel, a

instrumentao do mesmo no foi possvel. Apesar disso, a execuo realizou-se

visando instrumentao. Algumas sugestes so apresentadas ao final deste trabalho.

11

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo Geral

Construir um QR em MLC para instalao no LATEM.

1.1.2 Objetivos Especficos

a) Realizar a seleo da madeira para atendimento do projeto desenvolvido,

para ento process-la;

b) Executar o Gabarito de Colagem para montagem e colagem do QR;

c) Executar o QR visando instrumentao, possibilitando assim sua

utilizao.

1.2 Justificativa

Sabe-se que para um melhor aprendizado em qualquer que for a rea de

estudo, a prtica muito importante. Assim, o que visto dentro das salas de aula

posto em prtica, fazendo com que os alunos vejam que realmente o que est no papel

tem efeito real.

Por este motivo, teve-se a idia de executar um QR no LATEM. Com este

quadro, os alunos podero dispor de testes em trelias, vigas, prticos e arcos, em escala

de 1:5, e assim sero feitas anlises de cargas e deformaes em pontos destas

estruturas.

12

2 REFERENCIAL TERICO

2.1 A madeira na construo civil

Por milhares de anos a madeira foi um dos materiais construtivos mais

populares ao lado da argila e da pedra. Porm, a partir de 1970 os arquitetos em geral

negligenciaram o uso da madeira, preferindo o concreto, ao e materiais sintticos para

a utilizao na construo civil. (STUNGO, 1998)

Com a elevada busca por tecnologias que no agridam ao meio ambiente, a

madeira ecologicamente correta reinventa a arquitetura contempornea segundo Bono

(2006). As vantagens da madeira em relao a outros materiais so diversas, como

energia de processamento muito menor que o ao, alumnio e o concreto; o alto ndice

de isolamento trmico e tambm sua fcil trabalhabilidade (KEENAN & ENG, 1979).

A seguir apresenta-se uma tabela que mostra algumas propriedades entre os

materiais, comparando-as.

Tabela 01: Comparao entre os materiais mais utilizados nas construes

Material

Densi-

dade

(KN/m

)

Energia

para

produo

(MJ/m)

Resis-

tncia

(MPa)

Mdulo

de

Elasti-

cidade

(GPa)

Relao

Energia/

Resistncia

Relao

Resistncia/

Densidade

Relao

Mdulo/

Densidade

Concreto 24

1920

(leo) 20()

20 96 0,83 833

Ao 78

234000

(carvo) 250(4)

210 936 3,21 2692

Madeira

confera 6 600 (solar) 50(5)

10 12 8,33 1667

Madeira

dicotilednea 9 630 (solar) 90(5)

25 7 10 2778

(fonte: JUNIOR & DIAS, 1997) (3)

: resistncia caracterstica da compresso usual para concretos

usinados (4)

: tenso de escoamento para o ao ASTM A-36 (5)

: valor mdio da resistncia a compresso paralela s fibras

Conforme pode ser observado, a relao resistncia/densidade para a madeira

cerca de 3 vezes maior que para o ao e de 10 vezes maior que para o concreto, o que

um indicativo que pode-se obter a resistncia necessria ao projeto com estruturas mais

13

leves. Apresentam tambm os autores que a energia necessria para a produo e que

para a relao energia gasta/resistncia oferecida, a madeira apresenta grande vantagem

em relao ao ao e ao concreto sendo, portanto, um material mais ecologicamente

correto dentre eles.

Segundo Fernandes (2006), as caractersticas mais importantes nos materiais

destinados construo civil so a durabilidade natural e a resistncia mecnica frente

s solicitaes de uso, e isto tambm vale para a madeira. O autor tambm relata que um

projeto que leva em conta as limitaes naturais do material, aliando-se as

caractersticas anteriormente citadas, alm de garantir uma maior vida til estrutura,

tambm faz o barateamento da estrutura, atravs de menor manuteno e desperdcio de

material.

2.1.1 Resistncia Mecnica

A resistncia mecnica da madeira depende de diversos fatores, como a

espcie, idade da rvore, local de produo, posio da pea na rvore, umidade da

madeira, presena de defeitos, processamento dispensado e o tempo de durao da carga

(REVISTA REMADE ed. 70, 2003).

Ainda em relao resistncia mecnica da madeira no se pode esquecer que

ela muda conforme a direo a ser estimada. Segundo Calil Jr. et al., (2003) a maior

resistncia ocorre na direo longitudinal, paralela s fibras, ou seja, no sentido do

crescimento vertical da rvore. J nas outras direes, radial e tangencial, como no

apresentam grandes variaes entre elas, estas podem ser tratadas como uma s, normal

s fibras.

A NBR 7190:1997 estabelece que as propriedades de resistncia e rigidez da

madeira sejam corrigidas para o teor de umidade padro de 12% e que, no

desenvolvimento do projeto, a resistncia e rigidez recebam a correo associada s

condies de umidade do local de uso. Segundo Pfeil (1994), quanto maior a umidade

da madeira, menor ser a sua resistncia. Apesar disso, h um ponto de saturao em

que essa resistncia permanece constante.

Alm de possuir influncia sobre a resistncia da madeira, a umidade causa

problemas como a instabilidade dimensional das peas em funo da secagem. Essa

instabilidade dimensional medida atravs das propriedades de inchamento e retrao.

Por ser um material anisotrpico, essas propriedades mudam conforme a direo

analisada. (FERNANDES, 2006)

14

Empenamentos, trincas, rachaduras, encanoamentos, torcimentos, entre outros

defeitos no processo de secagem, so devidos diferena de retrao entre as direes

radial (R) e tangencial (T). As espcies com baixa relao de retrao T/R e baixos

valores absolutos de T e R, so as de melhor estabilidade dimensional (CALIL JR. et

al., 2007).

2.1.2 Durabilidade

Como a madeira uma material orgnico e sujeito a biodeteriorao devido aos

organismos xilfagos, em associao s condies ambientes, necessrio tratamentos

preservativos aplicados madeira a ser utilizada, sempre de acordo com o ambiente em

que vai ser executada (NBR 7190/97).

Para que no ocorra o ataque dos organismos xilfagos, principalmente os

fungos deterioradores, a gua, o oxignio e o alimento (madeira), no podem encontrar-

se numa mesma pea de madeira. Para isto, logicamente, busca-se eliminar a gua

atravs da impermeabilizao da estrutura (FERNANDES, 2006).

Apesar de no Brasil existir espcies produtoras de madeiras resistentes

naturalmente biodegradao por organismos xilfagos, a explorao desenfreada das

florestas nativas praticamente esgotou a disponibilidade dessas madeiras. Com isto,

buscaram-se alternativas para suprir a necessidade de madeiras que resistissem aos

agentes degradantes (MAGALHES & PEREIRA, 2003).

Desta forma, alguns tratamentos foram desenvolvidos com intuito de tornarem

as madeiras menos suscetveis ao ataque de tais agentes, utilizando-se, por exemplo, da

substituio da seiva por imerso prolongada em soluo preservativa (GALVO et al.,

2004).

Segundo Silva (2005), o tratamento comumente utilizado o qumico, o qual

torna a madeira resistente ao de fungos e insetos (brocas e cupins) atravs da

fixao de elementos preservativos na madeira, principalmente se esta ficar em contato

direto com a gua ou com o solo.

Para a aplicao do preservante da madeira, o mtodo mais eficiente inclui o

uso de presso superior do ambiente (autoclave), resultando em melhor distribuio e

penetrao do produto na pea tratada (BARILLARI & FREITAS 2002).

15

2.2 MLC

Segundo Neto (2011), a MLC rene duas tcnicas bastante antigas. Como o

nome j indica, essa tcnica composta primeiramente pela laminao e posteriormente

por colagem, ou seja, na reconstituio da madeira para a obteno de determinada

seo requerida em projeto.

Assim sendo, a MLC produzida com a juno de lamelas (tbuas) de

dimenses relativamente reduzidas se comparadas s dimenses que a pea final pode

atingir atravs da colagem (NETO, C.C., 2011). A NBR 7190:1997 preconiza que esta

seja feita com as fibras de madeira paralelas entre si. Porm, segundo Petrauski (2006),

alguns pesquisadores j estudam lminas coladas em diferentes ngulos entre as fibras

de madeira. A seguir a figura 01 esquematiza uma viga de MLC.

Figura 01: Esquema de uma viga de MLC

A madeira composta por lamelas (tbuas) foi efetivamente empregada no incio

do sculo XIX, com peas encurvadas e sobrepostas mantidas por ligaes mecnicas.

No entanto, a juno da tcnica de laminao com a da colagem se deu somente com o

surgimento de colas de alta resistncia (REVISTA REMADE, Ed. No71, 2003)

A primeira patente em relao a este mtodo foi em 1906 por Otto Karl

Frederich Hetzer, e esta tecnologia foi utilizada em diversos pases da Europa, sendo

chamado de Sistema Hetzer. O ano de 1890 foi marcado como a data da primeira

aplicao do mtodo construtivo, sendo realizadas vigas com 10 metros de vo livre

(RUSSELL et al., 1999).

At 1940 a maioria das aplicaes dava-se nos interiores, devido s colas

utilizadas no resistirem presena de gua. Porm, com o aparecimento das colas

sintticas essa limitao foi exaurida e a MLC conheceu o seu grande progresso

(REVISTA REMADE et al., Ed. No71, 2003).

Segundo Sellers (2001), a utilizao de elementos estruturais laminados,

incluindo a MLC tem aumentado ao longo dos ltimos anos. Outro fator alm do

16

avano tecnolgico dos adesivos sintticos que pode ter motivado esse crescimento foi a

necessidade de utilizar-se da madeira de reflorestamento, em particular do gnero Pinus,

disponvel em abundncia em alguns pases do hemisfrio norte, tendo nessa madeira

uma fcil trabalhabilidade (NETO, C.C., 2011).

Segundo Petrauski (2006) a MLC vem suprir a necessidade de utilizar-se de

tecnologia ecologicamente correta em nossas edificaes. Entre vrias vantagens

existentes no emprego da tcnica, o autor cita que o aproveitamento racional da matria-

prima com a seo transversal podendo variar conforme as tenses solicitantes na seo,

empregando madeiras de melhor qualidade onde a solicitao maior.

Algumas outras caractersticas da MLC so mostradas logo abaixo. (REVISTA

REMADE, Ed. No71, 2003)

Uma vez que so previstos para grandes dimenses, as peas em MLC

exigem um nmero menor de ligaes que os elementos macios;

A realizao de sees conforme as exigncias de projeto, no limitando-

as geometria do tronco das rvores;

A obteno de peas com raios reduzidos, variveis e at mesmo em

planos diferentes;

A possibilidade de vencer grandes vos livres;

O tratamento da madeira tbua por tbua, em autoclave, o que confere

enorme eficincia no tratamento contra ataque de fungos e insetos

destruidores.

Segundo Neto (2011) a aplicao da MLC pode ocorrer sob as mais variadas

formas estruturais. Pequenas passarelas, escadas e abrigos at estruturas de grandes vos

so algumas das formas de emprego dessa tcnica, sendo que podem ser concebidas sob

variadas formas estticas.

17

3 METODOLOGIA

3.1 Generalidades

A construo do QR realizou-se nas dependncias do LEME e LATEM do

CCET/Unioeste/Cascavel. Executou-se o QR em MLC, utilizando-se de adesivo base

de resina estrutural, resorcinol-formaldedo.

As dimenses do QR foram definidas em funo dos inmeros defeitos

encontrados no lote de Eucalipto utilizado, disponvel no LATEM. Assim, o projeto do

QR feito anteriormente no foi possvel de ser executado. Em vista disso, o QR foi

construdo aproveitando-se das partes utilizveis do Eucalipto, e seu projeto foi

conseqncia da bitola e comprimento atingido pela madeira disponvel aps

processamento.

Com isto, o TCC do acadmico Eduardo Henrique Stringari que seria anlise e

dimensionamento do QR, passou a ser de verificao quanto s cargas mximas para

diferentes estruturas a serem testadas.

Na sequncia deste trabalho, detalhar-se- todas as etapas que foram necessrias

execuo do QR.

3.2 Configurao geomtrica do QR

A figura 02 mostra as dimenses que o QR adquiriu em conformidade com o

Eucalipto processado. Nota-se que o vo deixado para futuros testes considervel,

porm no poder ser totalmente utilizado visto que o QR dever ser instrumentado com

aparato de aplicao de cargas e leitura das mesmas. Apesar disso, estima-se uma perda

pequena, na ordem de 10 cm para cada lado na direo do maior vo, ou seja, direo

horizontal.

Em relao sua altura livre, o espao destinado ao aparato de aplicao de

cargas suficiente. No teste de trelias, por exemplo, se fixarmos o vo em 1,60 m, com

inclinao de 26o, a altura chegaria a 0,39 m. Assim, ainda sobraria 0,38 m para a

aplicao de carga e leitura na clula de carga. O mesmo pensamento pode ser aplicado

ao teste de arcos, vigas e at mesmo prticos.

18

Figura 02: Planta Baixa do QR

Pela planta baixa apresentada acima, podemos observar que h cinco peas

centrais. Estas so as madeiras de enrijecimento do QR. Como o prprio nome j diz,

foram concebidas para dar maior rigidez estrutura, sendo separadas igualmente no vo

horizontal do QR.

Em relao largura do QR, foram empregadas 9 lminas de Eucalipto de 1,78

cm cada uma, totalizando aproximadamente 16 cm. Assim, podemos inclusive testar

algumas estruturas tridimensionais, como por exemplo, passarelas para pessoas e

tabuleiros de pequenas pontes. A figura 03 mostra o corte transversal do QR,

Figura 03: Corte B-B (base do QR)

Para a face superior do QR, a figura 04 mostra que deixou-se trs vazados na

quinta lmina do mesmo. Isto foi necessrio para posterior instrumentao dos aparatos

de aplicao de cargas. Alm disso, estes espaos permitiro flexibilidade quanto ao

local de aplicao das cargas pontuais.

19

Figura 04: Corte A-A (face superior)

3.3 Servios iniciais construo do QR

3.3.1 Regularizao dos cavaletes

Antes da execuo do QR, necessitou-se de uma estrutura que auxiliasse na

juno das peas de Eucalipto e tambm na aplicao de presso para a correta juno

das laminas de madeira que comporiam o QR. Porm, visando facilidade de manuseio

das peas de Eucalipto na hora da colagem e o correto funcionamento da estrutura

auxiliar, precisou-se de cavaletes para o apoio desta. Ocorre que os cavaletes

disponveis no LATEM precisaram de reforos e adequao quanto altura dos

mesmos. Para tal, reforou-se todos eles e adotou-se como altura padro o cavalete

maior, de 74 cm. Assim, os menores foram adaptados a esta dimenso. No total

utilizou-se nove cavaletes para a distribuio do peso do QR e da estrutura auxiliar,

como mostra a figura 05.

Figura 05: Cavaletes antes da padronizao de altura

20

3.3.2 Gabarito de Colagem

A estrutura auxiliar dita anteriormente nada mais que o Gabarito de Colagem.

Este, alm de permitir a montagem do QR, feito camada por camada, foi concebido para

impor presso no processo de colagem e cura do adesivo. A figura 06 mostra este

Gabarito ainda em fase de execuo.

Figura 06: Gabarito de Colagem em fase de execuo

O gabarito foi confeccionado em MDF com largura de 26,5 cm. Esta medida foi

necessria para a correta disposio das tbuas do QR e das barras rosqueadas, impondo

tambm uma maior rigidez para a colagem e permitindo o correto funcionamento.

Dito logo acima, as barras rosqueadas foram necessrias, juntamente com os

caibros transversais de madeira, para impor a presso necessria colagem do QR. Para

tal, furou-se o MDF para a passagem e fixao das barras com a estrutura.

J para a correta juno das lminas de MDF uma com as outras, utilizou-se

chapas metlicas de fixao. Para tal, estas foram parafusadas na face inferior e tambm

na face lateral da estrutura, conforme a figura 07. Para a execuo deste servio, o

esquadrejamento entre as peas de MDF foi essencial.

21

Figura 07: Chapas metlicas para juno das chapas de MDF

Para uma maior rigidez do QR e tambm para criar pontos de fixao para

futuras instalaes dos contraventamentos, instalou-se uma base de Pinus sobre o MDF.

Esta base foi confeccionada com as mesmas dimenses do QR. Para este servio,

utilizou-se de parafusos para solidarizao entre o MDF e o Pinus.

Feito isto, confeccionou-se contraventamentos tanto na parte exterior como na

parte interior da estrutura de apoio, servindo como guia na hora da colagem. Na parte

externa a soluo foi simplria. Colocaram-se ripas de madeira fixadas na parte lateral

do Pinus, formando ngulo reto com o mesmo e tambm com altura suficiente para

abranger todas as peas coladas de Eucalipto. J na parte interna, o contraventamento

foi mais cuidadoso. Isto se justifica pois as estruturas testadas futuramente dependero

da base perfeitamente plana. A figura 08 ilustra a soluo encontrada.

22

Figura 08: Contraventamentos da parte interna do QR

Por fim, conforme ilustra a figura 09, passou-se fita adesiva sobre as faces que

ficariam em contato com o Eucalipto do QR, eliminando-se o risco de colagem

indesejada.

Figura 09: Fita adesiva sobre o Pinus

Todos os servios executados, exceto a furao do MDF, foram executados

sobre os nove cavaletes disponveis. A seguir tem-se o projeto do Gabarito de Colagem.

23

Figura 10: Planta e Cortes do Gabarito de Colagem

24

3.4 Construo do QR

3.4.1 Seleo prvia da madeira

A seleo da madeira foi uma das partes mais complicadas da execuo. O

elevado nmero de defeitos do lote de Eucalipto disponvel fez com que se mudasse as

dimenses inicialmente pretendidas.

Para tal, inspecionou-se visualmente tbua a tbua, analisando os defeitos

como o empenamento, arqueamento, encanoamento, os ns, entre outros. Assim,

conforme as peas foram sendo analisadas, as que apresentavam menos defeitos visuais

foram separadas das demais. Apesar disto, a seleo final foi mais criteriosa, visto que

s com o processamento das mesmas pde-se concluir com exatido quais eram as

melhores. A figura 11 mostra o lote de Eucalipto, ainda no selecionado, disponvel

execuo do QR.

Figura 11: Lote de Eucalipto no selecionado

3.4.2 Processamento das tbuas

Antes de tudo essencial explicitar que as mquinas utilizadas foram a plaina

desempenadeira, a plaina desengrossadeira e a serra circular. A figura 12 mostra cada

uma delas, respectivamente.

25

Figura 12: Mquinas utilizadas no processamento das tbuas

Primeiramente, utilizou-se a plaina desempenadeira em uma das faces da

espessura das tbuas, objetivando deix-las aptas ao uso na plaina desengrossadeira.

Para o desempeno na face da espessura, adotou-se a de curvatura cncava, conforme

figura 13, pois sabe-se que caso contrrio a superfcie continuar com a curvatura

caracterstica.

Figura 13: Empenamento cncavo

Com o lado da espessura anteriormente cncavo j desempenado, usou-o como

referncia para o desengrosso das tbuas.

26

Porm, antes do desengrosso, utilizou-se a serra circular para deixar as tbuas

com a largura final. Atribuiu-se ento, 12,6 cm na largura, tendo assim o mximo

aproveitamento das tbuas. A figura 14 mostra a execuo deste servio.

Figura 14: Serra Circular (corte na largura)

J na plaina desengrossadeira, conforme figura 15, tentou-se tbuas com

espessura de 2 cm. Devido s falhas presentes na madeira, obteve-se 1,78 cm para todo

o lote de Eucalipto. Para tal padronizao, todas as tbuas foram passadas uma aps

outra, sem interrupo. bom deixar claro que tal servio impossibilitado na plaina

desempenadeira pois no h ajuste na espessura requerida.

27

Figura 15: Plaina Desengrossadeira (padronizao da espessura)

Por conseguinte, tinham-se as tbuas praticamente aptas ao uso, no fosse o

comprimento das mesmas. Portanto o corte no comprimento necessrio execuo do

QR foi o ltimo servio de preparao do Eucalipto, trabalho este feito na serra circular.

A finalidade de este servio ser deixado por ltimo no foi toa. Devido s

ondulaes causadas pela plaina desengrossadeira na entrada e sada das tbuas (cerca

de 15 cm), o corte no comprimento das tbuas teve o objetivo da retirada dessas

superfcies inaptas colagem.

Estes dois ltimos servios, de desengrosso e de corte final do comprimento das

tbuas, foram realizados no dia da colagem. Isto se deve oxidao possvel de ser

sofrida devido s condies ambientais.

Tanto para o desempeno quanto para o desengrosso, as fibras do Eucalipto foram

direcionadas a favor da lmina das mquinas. Este cuidado foi preciso para no

arrepiar as superfcies processadas.

Com as tbuas j processadas, procedeu-se a configurao geomtrica do QR

conforme foi mostrado anteriormente.

3.4.3 Densidade das tbuas

Visando uma distribuio racional das peas de Eucalipto no QR, obteve-se a

densidade de todas as tbuas que se utilizaria na confeco da estrutura. Assim,

28

mesclaram-se tbuas de alta densidade com as de menor densidade, lembrando que

apesar disso, levou-se em conta a presena de defeitos.

A figura abaixo mostra a distribuio das tbuas de Eucalipto no QR.

Figura 16: Distribuio das tbuas de Eucalipto no QR

Agora, atravs da tabela 02, tem-se a densidade das tbuas, separadas conforme

o sanduche considerado.

29

Tabela 02: Densidade das tbuas de Eucalipto do QR

CURTAS

A B

tbua densidade tbua densidade

FACE 22 0,835 24 0,797

INTERIOR 1 0,656 4 0,657

INTERIOR 18 0,808 19 0,885

INTERIOR 23 0,677 20 0,686

INTERIOR 15 0,788 5 0,802

INTERIOR 16 0,753 17 0,689

INTERIOR 14 0,821 6 0,818

INTERIOR 21 0,687 7 0,713

FACE 9 0,782 13 0,793

mdia 0,756 mdia 0,760

LONGAS

C D

tbua densidade tbua densidade

FACE 44 0,870 39 0,859

INTERIOR 29 0,810 36 0,802

INTERIOR 45 0,845 42 0,833

INTERIOR 37 0,829 27 0,822

INTERIOR 40 0,776 31 0,765

INTERIOR 38 0,815 41 0,813

INTERIOR 46 0,864 34 0,864

INTERIOR 28 0,779 35 0,779

FACE 43 0,836 25 0,847

mdia 0,825 mdia 0,821

3.4.4 Montagem a seco

No dia da colagem, antes de iniciar-se as atividades de colagem das tbuas de

Eucalipto, realizou-se uma montagem seco (sem aplicao de cola) do QR sobre o

Gabarito de Colagem.

Isto foi necessrio para verificar se todas as tbuas necessrias confeco do

QR ali estavam e tambm para maior agilidade na hora da colagem.

Feito isso, retirou-se todas as tbuas de Eucalipto de cima do Gabarito de

Colagem e organizou-se todas elas conforme sanduche e ordem de colagem.

30

3.4.5 Preparao da cola

Com todas as tbuas processadas, com o Gabarito de Colagem pronto para

receber os Eucaliptos e o treinamento j realizado em virtude da montagem a seco, o

prximo passo confeco do QR foi a colagem.

A cola utilizada foi base de resina estrutural, resorcinol-formaldedo. Para sua

correta utilizao, o fabricante indica proporo da mistura endurecedor

(paraformaldedo)/adesivo (resorcinol) na ordem de 1:5 e tambm um consumo de 300

g do adesivo j preparado para cada metro quadrado colado.

Assim, como dispunha-se destas informaes e das dimenses do QR, foi

possvel uma previso da quantidade de cola a ser utilizada. A seguir a rea das tbuas a

serem coladas.

rea(tbuas longas)= 0,126x1,994= 0,2512 m2

rea(tbuas curtas)= 0,126x0,894= 0,1126 m2

Para evitar desorganizao na hora da colagem, separou-se em copos plsticos

a quantidade de cola necessria a cada superfcie. Como o copo plstico retm

aproximadamente 10 g de cola, isto precisou ser considerado. Houve arredondamento

para cima.

Qtd cola(tbuas longas)= 300x0,2512 + 10= 85,36 g .: 86 gramas

Qtd cola(tbuas curtas)= 300x0,1126 + 10= 43,78 g .: 44 gramas

Como foram nove camadas de Eucalipto, houveram oito planos colados. Com

isso, pde-se obter a quantidade total de cola a ser preparada. Para a camada vazada no

desconsiderou-se a quantidade de cola e, alm disso, foi considerada uma perda de 15%

do total. Isto se deve s perdas ocasionadas pelos pincis e recipiente de mistura.

Qtd cola(total)= (86+44)x(2x8)x(1,15)= 2392 gramas

Sabendo-se da relao endurecedor/adesivo, arredondou-se a quantidade total

de cola para um nmero prximo do obtido e divisvel por 6. Assim, adotou-se 2400

gramas. Portanto, utilizou-se 400 gramas de endurecedor com 2000 gramas de adesivo.

Feito isto, utilizou-se a balana para quantificar a mistura, conforme a figura 17

a seguir.

31

Figura 17: Quantidade de Resorcinol utilizado

Com o endurecedor e o adesivo j quantificados, misturou-se por 5 minutos em

busca da viscosidade adequada para a aplicao. Feito isto, distribuiu-se a cola nos

copos plsticos da seguinte forma:

Peas curtas: 16 copos de 44 gramas

Peas longas: 14 copos de 84 gramas (devido camada vazada)

Nota-se que para as peas longas foram necessrios dois copos a menos. Isto

devido ao vazado deixado no QR. Porm, como este vazado composto por peas

menores foram necessrios 2 copos de 30 gramas.

3.4.6 Colagem

Chegada hora da colagem, trabalhou-se em quatro pessoas para agilizar o

procedimento, em que cada uma cuidava de um sanduche de tbuas. Perto de cada

um deste, colocaram-se os copos com cola e tambm as tbuas que seriam usadas por

ordem de colagem. Toda essa organizao foi necessria, pois depois de 20 minutos a

cola comea a endurecer.

Assim, disposta a primeira camada de tbuas do QR, comeou-se a passagem

do adesivo estrutural. Feito isto, a segunda camada foi posta sobre a primeira de forma

que as extremidades das tbuas se sobrepusessem e assim sucessivamente, at a ltima

camada.

32

Vale lembrar que foi necessria a disposio de tbuas, sem adesivo estrutural,

no vazado. Estas foram postas como o objetivo de evitar a flexo em virtude da

aplicao de presso para a cura da cola.

3.4.7 Presso aplicada na colagem

Infelizmente a NBR 7190 no aborda a presso necessria para a colagem.

Apesar disso, j h pesquisa em torno disto e a presso tima de colagem pode variar

conforme a densidade da madeira. Neste caso, adotou-se a presso de 10 kg/cm2.

Como a distncia entre barras rosqueadas foi imposta em 24 cm, a fora

aplicada por barra foi calculada em torno de 1500 kgf. Os clculos apresentados abaixo

e a figura 18 resumem o fato.

rea de influncia= 12,6x24= 302,4 cm2

Fora necessria (par de barras)= 10 kg/cm2x302,4 cm

2= 3024 kgf

Fora necessria (por barra)= 3024/2= 1512 kgf

Figura 18: rea de Influncia para aplicao de presso

J para as barras rosqueadas de canto, a fora necessria colagem mudou

devido rea de influncia no ser a mesma. Assim sendo a carga aplicada foi de 2000

kgf.

33

Para certificar-se que o torque aplicado seria igual ao torque necessrio,

utilizou-se do torqumetro de estalo. Porm, antes de ser utilizado, este foi calibrado

com ajuda de uma clula de carga. A figura 19 ilustra o fato.

Figura 19: Calibragem do torqumetro

Assim, obteve-se que para atingir a fora de 1500 kgf precisar-se-ia calibrar o

torqumetro de estalo para 50 N.m. E assim procedeu-se conforme a figura 20.

Figura 20: Utilizao do torqumetro

34

Quando a ltima camada de Eucalipto foi disposta, colocou-se uma camada de

Pinus, visando melhor distribuio da presso. Alm disso, todas as peas transversais

e o conjunto, chapa metlica, arruela e porca, foram postos sobre esta. Nesta fase deu-se

um pequeno aperto com chave de boca.

Passados quinze minutos, utilizou-se do torqumetro para o aperto necessrio.

Nesta fase, tomou-se cuidado para efetuar o aperto um pouco em cada barra. Isto

relevante, pois caso contrrio o adesivo no ficaria igualmente distribudo.

Feito isto, mais quinze minutos se passaram para a verificao do aperto,

evitando a acomodao do conjunto.

3.4.8 Desforma e servios finais

Sabe-se que para madeiras coladas, o tempo mnimo para desforma de 24

horas. Porm, como a colagem foi realizada numa sexta-feira, desformou-se o QR

somente na segunda-feira, ou seja, 72 horas depois.

Quando este servio foi concludo, precisou-se limpar a cola que escorreu

devido presso empregada. Para isto, utilizou-se de lixadeira orbital. Verificando-se o

QR depois deste servio, notou-se a perda de 1 mm em cada face. Assim, o TCC do

acadmico Eduardo Henrique Stringari conduziu-se com a nova dimenso adquirida.

Com o QR j devidamente limpo, as cinco tbuas de enrijecimento foram

fixadas com cola e com pregos, conforme figura 21. O procedimento de clculo

utilizado para confeco do adesivo estrutural foi igual ao anterior, totalizando 180

gramas da mistura.

35

Figura 21: Tbuas de enrijecimento

Com as tbuas de enrijecimento devidamente fixadas e o QR limpo novamente,

restou somente coloc-lo em uma das paredes do LATEM.

3.4.9 Sugestes quanto instrumentao e outros servios

Como o laboratrio requer tempo muito grande para a realizao dos servios,

infelizmente a proposta inicial de instrumentao do QR no pde ser alcanada. Apesar

disso, todo o trabalho realizado foi pensando neste servio, tanto que o vazado da quinta

camada colada do QR foi propositalmente deixado. Assim, com recursos do Sketchup

pode-se ter noo de como seria esta instrumentao, conforme figura abaixo.

36

Figura 22: Instrumentao do aparato para aplicao de cargas

Como pode-se observar, a inteno seria fixar duas guias metlicas a fim de

tornar a estrutura convenientemente flexvel quanto localizao das cargas aplicadas.

Este mesmo aparato mostrado na face exterior, tambm estaria localizado na face

interna, permitindo estabilidade mecnica e tambm garantindo que a aplicao

ocorresse a 90o.

Em relao aos contraventamentos, acredita-se que um brao mvel (em

madeira ou ao) fixado em uma das faces do QR poder executar tal servio. Junto deste

brao deslocar-se-ia uma haste metlica com possibilidade de ajuste do comprimento e

tambm de posio em relao ao brao mvel, como ilustra a figura 23.

37

Figura 23: Instrumentao de contraventamento

J para os relgios comparadores de deslocamentos e clulas de carga, somente

sero instalados quando houverem estruturas sendo submetidas a testes.

38

4 CONCLUSES

Apesar das dificuldades encontradas com a madeira utilizada, o QR foi

confeccionado com o que havia de melhor no lote de Eucalipto. Todas as devidas

precaues foram tomadas visando segurana da estrutura. O processo de colagem foi

muito satisfatrio, usando quantidades de adesivo adequadas. Para a aplicao de

presso no foi diferente, visto que o torqumetro de estalo garantiu que todas as barras

rosqueadas recebessem o mesmo torque.

Assim, conforme verificao do QR realizada pelo acadmico Eduardo

Henrique Stringari, fixar-se- no QR uma placa com carga mxima admitida para uso.

Com isto, espera-se que as aulas possam adquirir maior dinamismo com o uso desta

estrutura.

39

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7190: Projeto de

estruturas de madeira. Rio de Janeiro: ABNT, 1987.

AZAMBUJA, M.A. Estudo experimental de adesivos para fabricao de madeira

laminada colada: avaliao da resistncia de emenadas dentadas, da durabilidade

e de vigas. Tese de doutorado. So Carlos, 2006.

BARILLARI, C.T.; FREITAS, V.P. Preservao. Revista da Madeira. Curitiba, n.68,

2002. Disponvel em: . Acesso

em: 04 abril. 2013.

BONO, C.T. Arquitetura contempornea em madeira. In: REVISTA MADEIRA,

Ed. 18, So Paulo, 2006.

CALIL JR, C.; DIAS, A.A. Utilizao da madeira em construes rurais. 1997.

Disponvel em: . Acesso em: 3

abril. 2013.

CALIL JUNIOR, C. ; LAHR, F.A.R.; Brazolin, S. Madeiras na construo civil. In:

IBRACON. (Org.). Materiais de construo civil e princpios de cincia e engenharia

de materiais. So Paulo: IBRACON, 2007.

CALIL JR, C., LAHAR, F.A.R., DIAS, A.A. Dimensionamento de elementos

estruturais de Madeira. Editora Manole. 1. ed. Barueri, So Paulo, So Paulo, 152p.

ESPSITO, S.S. O uso da madeira na arquitetura: sculos XX e XXI. Programa de

ps graduao stricto sensu em Arquitetura e Urbanismo USJT. So Paulo, 2007.

FERNANDES, D. S.; FRANCO, N. Desempenho de vigas compostas de madeira

nativa de alta densidade, montadas com parafusos inclinados. In: REVISTA

MADEIRA, Ed. 18, So Paulo, 2006.

GALVO, A. P. M.; MAGALHES, W. L. E.; MATTOS, P.P. Processos prticos

para preservar a madeira. Colombo: Embrapa Florestas, 2004. 49p.Disponvel em:<

http://www.cnpf.embrapa.br/publica/seriedoc/edicoes/doc96.pdf>. Acesso em: 23 abril.

2013.

GES, J.L.N., MATTHIESEN, J.A., Estudo de emendas biseladas colada para

algumas espcies nativas comerciais. In: VII ENCONTRO BRASILEIRO EM

MADEIRAS E EM ESTRUTURAS DE MADEIRA. So Paulo, 2000. Anais. So

Carlos: LAMEM-EESC-USP, 2000. 11p.

GUIOTOKU, M.; MAGALHES, W.L.E. Mtodo de Imerso Prolongada para

Tratamento Preservativo de Moures de Eucalyptus benthamii e dunnii.

40

Comunicado Tcnico. Colombo: Embrapa Florestas, 2005. 4p. Disponvel em:<

http://www.cnpf.embrapa.br/publica/comuntec/edicoes/com_tec146.pdf>. Acesso em:

23 abril. 2013.

KEENAN, F.J.; ENG, P. The utilization of Wood as a construction material in

tropical countries. Toronto, University of Toronto, 1979, 30p.

MAGALHES, W. L. E.; PEREIRA, J. C. D. Mtodo desubstituio da seiva para

preservao de moures. Colombo: Embrapa Florestas, 2003. 5 p.

NETO, C.C. Madeira Laminada Colada (MLC): controle de qualidade em

combinaes espcie-adesivo-tratamento preservativo. So Carlos, 2011. 123p.

PETRAUSKI, A.; et al. Desempenho de juntas multilaminares coladas sujeitas

esforos simultneos de flexo, compresso e cortante, feitas de Pinus e mistas de

Pinus e Eucalyptus. In: REVISTA MADEIRA, Ed. 18, So Paulo, 2006.

PFEIL, W. Materiais de construo civil. Engenharia Civil. Joaaba: Ed. Unoesc,

2003. Material didtico.

PORTAL REMADE (2003). Resistncia mecnica da madeira. Revista da Madeira,

Caxias do sul. Artigo tcnico. Disponvel em

Acessado em 27 maro de 2013.

PORTAL REMADE (2003). Aplicao da Madeira Laminada Colada MLC em elementos construtivos. Revista da Madeira, Caxias do sul. Artigo tcnico. Disponvel

em Acessado em 27 maro 2013.

RUSSELL, C.; HERNANDEZ, R.; LIU, Y.J. Wood handbook: Wood as na

engineering material. c11. Glued Structural Members. Was., D.C., FPL FS - USDA, Department of Agriculture, Forest Service, Madison, 1999.

SILVA JNIOR, F.G. Efeito do ritmo de produo sobre a eficincia de processos

modificados de polpao para Eucalyptus grandis e Populus tremuloides. Tese.

Universidade de So Paulo, Piracicaba, 2005. 144p.

STUNGO, N. The new wood architecture. Londres: Laurence King Publishing, 1998.

240p.