Tese sobre madeira laminada e colada

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE PS-GRADUAO

EM ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

LIGAES ESTRUTURAIS DE PEAS DE

MADEIRA POR MEIO DE ADESIVO EM

REAS REDUZIDAS ASSOCIADO A

ELEMENTOS DE PINOS

Mrcio Sampaio Sarmet Moreira

2004

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

"LIGAES ESTRUTURAIS DE PEAS DE MADEIRA POR MEIO DE ADESIVO EM REAS REDUZIDAS ASSOCIADO A ELEMENTOS DE

PINOS"

Mrcio Sampaio Sarmet Moreira

Tese apresentada ao Curso de Ps-Graduao em Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de "Doutor em Engenharia de Estruturas".

Comisso Examinadora: ____________________________________ Prof. Dr. Edgar Vladimiro Mantilla Carrasco DEES-UFMG - (Orientador) ____________________________________ Prof. Dr. Gabriel de Oliveira Ribeiro DEES-UFMG ____________________________________ Prof. Dr. Gilson Queiroz DEES-UFMG ____________________________________ Prof. Dr. Nilson Tadeu Mascia UNICAMP ____________________________________ Prof. Dr. Carlito Calil Jnior EESC-USP

Belo Horizonte, 18 de novembro de 2004

i

DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos meus pais, por seu amor e contagiante F em Deus.

Ao meu querido pai, exemplo raro de tica, pela preocupao e carinho.

minha inesquecvel me, pela pacincia e sabedoria, fonte permanente de luz nos

difceis caminhos da vida.

ii

AGRADECIMENTOS

minha esposa e aos meus filhos, pelas dificuldades compartilhadas.

Ao prof. Edgar Mantilla, pelo apoio contnuo, pela amizade e pela fundamental

contribuio na realizao deste trabalho. Aos demais professores e funcionrios do

Departamento de Estruturas, pela grata convivncia e oportunidade de trabalho, em

particular ao prof. Fernando Amorim, pela amizade e incentivo constante. colega

Renata Duarte, pelo apoio em importantes atividades desenvolvidas

LAEES/DEES/UFMG.

Ao professor Ricardo Della Lcia, coordenador do LPFMM/DEF/UFV, pela confiana

depositada e pelo apoio incondicional. Aos demais colegas do LPFMM/DEF/UFV, em

particular aos amigos Jos Tarcsio de Oliveira e Cristovo Abhrao, pelas profcuas

discusses sobre a madeira e suas inmeras possibilidades de uso. Ao engenheiro

Reginaldo Campos, pela valiosa contribuio na realizao de inmeros ensaios.

Aos colegas do Departamento de Engenharia Civil da UFV, pelo apoio e incentivo, em

particular aos amigos Rita de Cssia Alvarenga e Jos Luiz Rangel.

FAPEMIG e FINEP, pelo apoio financeiro pesquisa e ao desenvolvimento

tecnolgico para o uso da madeira de reflorestamento, no qual incluo este trabalho.

iii

SUMRIO Lista de Figuras .............................................................................................. ix

Lista de Tabelas .............................................................................................. xxii

Simbologia......................................................................................................... xxix

Resumo............................................................................................................... xxxiii

Abstract.............................................................................................................. xxxiv

1 Introduo .................................................................................................. 1

1.1 O uso da madeira em estruturas ........................................................ 1

1.2 Ligaes de peas estruturais de madeira........................................... 5

1.3 Objetivos.................................................................................................. 7

1.4 Descrio do trabalho ........................................................................... 9

2 Reviso de Literatura ............................................................................ 11

2.1 Avaliao do comportamento de estruturas de madeira ................. 11

2.2 Organizao e constituio dos elementos anatmicos da madeira 13

2.3 Composio qumica, estrutura organizacional e caractersticas

elsticas das paredes celulares ............................................................

15

2.3.1 Composio qumica da parede celular ....................................... 15

2.3.2 Celulose........................................................................................ 16

2.3.3 Hemicelulose................................................................................ 16

2.3.4 Lignina ......................................................................................... 17

2.3.5 Estrutura organizacional nas clulas dos elementos anatmicos . 17

2.4 Principais propriedades fsicas da madeira ....................................... 21

2.4.1 Introduo .................................................................................... 21

2.4.2 Umidade ....................................................................................... 21

2.4.3 Densidade ..................................................................................... 21

2.5 Resistncias mecnicas e modos de rupturas de peas de madeira 23

2.5.1 Introduo .................................................................................... 23

iv

2.5.2 Trao paralela ............................................................................. 24

2.5.3 Compresso paralela s fibras ...................................................... 25

2.5.4 Compresso normal s fibras ....................................................... 26

2.5.5 Trao normal s fibras ............................................................... 29

2.5.6 Esforos inclinados em relao s fibras ..................................... 30

2.5.7 Rupturas na flexo ....................................................................... 32

2.5.8 Rupturas no cisalhamento ............................................................ 33

2.5.9 Correlaes entre propriedades fsicas e mecnicas da madeira . 34

2.6 Utilizao de madeira de eucalipto em estruturas ............................ 37

2.6.1 Introduo .................................................................................... 37

2.6.2 A madeira de Eucalipto ................................................................ 38

2.6.3 O emprego da madeira de eucalipto em estruturas ...................... 40

2.6.4 A madeira juvenil ......................................................................... 40

2.7 Ligaes de peas estruturais de madeira ........................................... 44

2.8 Ligaes por meio de adesivos ............................................................. 55

2.8.1 Introduo .................................................................................... 55

2.8.2 Resistncia de ligaes coladas ................................................... 56

2.8.3 Distribuio de tenses cisalhantes em ligaes coladas ............. 63

2.9 Modelos matemticos para anlise do comportamento mecnico da

madeira ...................................................................................................

68

2.9.1 Introduo .................................................................................... 68

2.9.2 Tenses e deformaes em um ponto .......................................... 68

2.9.3 Relaes constitutivas para material isotrpico elstico-linear ... 70

2.9.4 Modelo elstico-linear ortotrpico ............................................... 73

2.9.5 Modelo ortotrpico para a madeira ............................................. 75

2.9.6 Transformaes dos tensores de tenso e deformao ................ 77

2.9.7 Transformaes da matriz de flexibilidade de material

ortotrpico para rotaes do sistema de referncia ...........................

83

2.9.8 Determinao experimental das constantes elsticas da madeira 87

3 Materiais e Mtodos ................................................................................ 91

3.1 Introduo............................................................................................... 91

v

3.2 Avaliao preliminar da resistncia de ligaes coladas .................... 92

3.3 Propriedades da madeira ...................................................................... 93

3.3.1 Introduo .................................................................................... 93

3.3.2 Propriedades avaliadas ................................................................. 95

3.3.3 Resistncia caracterstica estimada da madeira ........................ 97

3.4 Resistncia e rigidez experimental de ligaes coladas 99

3.4.1 Introduo .................................................................................... 99

3.4.2 Corpos-de-prova dos ensaios iniciais ....................... .................. 99

3.4.3 Corpos-de-prova dos ensaios complementares ....... .................... 105

3.4.4 Mtodos de ensaios ...................................................................... 106

3.4.5 Estimativa da resistncia caracterstica de ligaes ..................... 108

3.5 Resistncia e rigidez experimental de ligaes com pinos ................ 108

3.6 Avaliao numrica do comportamento de ligaes coladas ............. 109

3.7 Avaliao experimental de constantes elsticas da madeira e da

distribuio de tenses na linha adesiva ..............................................

110

3.8 Modelo analtico para avaliao da resistncia e da distribuio de

tenses em ligaes coladas ...................................................................

113

4 Resultados e Discusso ........................................................................... 119

4.1 Avaliao preliminar da resistncia de ligaes coladas associadas

a elementos de pinos ...............................................................................

119

4.1.1 Resistncia e rigidez da madeira .................................................. 119

4.1.2 Resistncia de ligaes coladas associadas a elementos de pinos 120

4.1.3 Resistncia de ligaes com elementos de pinos ....................... 121

4.1.4 Discusso dos resultados ............................................................. 122

4.2 Propriedades da madeira .............................................. 124

4.2.1 Resistncia compresso paralela s fibras peas delgadas ..... 124

4.2.2 Mdulo de elasticidade na compresso paralela s fibras ........... 126

4.2.3 Resistncia e mdulo de elasticidade na compresso normal ...... 128

4.2.4 Resistncia ao cisalhamento paralelo s fibras ............................ 132

4.2.5 Resistncia trao paralela s fibras .......................................... 134

4.2.6 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva .......................... 136

vi

4.2.7 Resistncia trao normal lmina de cola .............................. 141

4.2.8 Correlao entre a densidade das tbuas e de corpos-de-prova ... 143


4.3 Resistncia e rigidez de ligaes coladas paralelas ............................. 149

4.3.1 Introduo .................................................................................... 149

4.3.2 Anlise estatstica dos resultados de resistncia .......................... 151

4.3.3 Resistncia de ligaes com pea central de 24 mm ................... 153



4.3.6 Rigidez de ligaes coladas paralelas .......................................... 176

4.4 Resistncia e rigidez de ligaes coladas paralelas sob fora

excntrica ................................................................................................

178

4.4.1 Introduo .................................................................................... 178

4.4.2 Anlise estatstica dos resultados ................................................. 181

4.4.3 Resultados de resistncia e rigidez............................................... 181


4.5 Resistncia e rigidez de ligaes mecnicas paralelas ....................... 187

4.6 Resistncia e rigidez de ligaes coladas normais ............................... 191

4.6.1 Introduo .................................................................................... 191

4.6.2 Anlise estatstica dos resultados de resistncia .......................... 193

4.6.3 Resistncia de ligaes com madeira BD .................................... 194

4.6.4 Resistncia de ligaes com madeira AD .................................... 197

4.6.5 Resistncia de ligaes com madeira BD e AD .......................... 200

4.6.6 Resistncia de ligaes com peas laterais de 360 mm ............... 203

4.6.7 Rigidez de ligaes coladas normais ........................................... 205

4.7 Resistncia e rigidez de ligaes coladas normais sob fora

excntrica ................................................................................................

209

4.7.1 Introduo .................................................................................... 209

4.7.2 Anlise estatstica dos resultados ............................................... 209

4.7.3 Resultados de resistncia e rigidez .............................................. 209


4.8 Resistncia e rigidez de ligaes mecnicas normais ........................ 214

vii

4.9 Resultados das Anlises Numricas...................................................... 218

4.9.1 Introduo .................................................................................... 218

4.9.2 Ligao colada paralela com pea central de 24 mm .................. 220



4.9.5 Resultados comparativos das tenses na linha adesiva ............... 226

4.9.6 Ligao colada normal ................................................................. 227

4.10 Resultados da anlise experimental com extensmetros eltricos .... 230

4.10.1 Introduo .................................................................................... 230

4.10.2 Constantes elsticas da madeira ................................................... 230

4.10.3 Ligaes Coladas Paralelas .......................................................... 234

4.11 Avaliao analtica da resistncia e da distribuio de tenses na

superfcie adesiva de ligaes ...............................................................

240

4.11.1 Consideraes iniciais ................................................................. 240

4.11.2 Ligaes paralelas......................................................................... 241

4.11.3 Ligaes normais.......................................................................... 244

5 Concluses .................................................................................................. 248

5.1 Gerais ...................................................................................................... 248

5.2 Relativas s propriedades da madeira ................................................. 251

5.3 Relativas s ligaes coladas paralelas ................................................ 251

5.4 Relativas s ligaes coladas normais................................................... 255

5.5 Comentrios finais e sugestes para trabalhos complementares ...... 257

Referncias Bibliogrficas........................................................................... 259

Anexos

A Ensaios Preliminares de Ligaes ...................................................... 265

A. 1 Materias e mtodos ............................................................................... 248

viii

B Resultados dos Ensaios de Ligaes Coladas Paralelas .............. 273

B. 1 Introduo .............................................................................................. 274

B. 2 Resistncia de ligaes com pea central de 24 mm ........................... 276



B. 5 Rigidez de ligaes sob fora centrada ................................................ 306

B. 6 Resistncia e Rigidez de ligaes sob fora excntrica ....................... 313

C Resultados dos Ensaios de Ligaes Coladas Normais .............. 322

C. 1 Introduo .............................................................................................. 323

C. 2 Resistncia de ligaes com madeira BD ............................................ 324

C. 3 Resistncia de ligaes com madeira AD ............................................ 333

C. 4 Rigidez de ligaes sob fora centrada ................................................ 338

C. 5 Resistncia e rigidez de ligaes sob fora excntrica ....................... 347

C. 6 Resistncia e rigidez de ligaes sob fora excntrica ....................... 313

D Resultados dos Ensaios de Ligaes Mecnicas ............................ 358

D. 1 Ligaes mecnicas paralelas .............................................................. 359

D. 2 Ligaes mecnicas normais ................................................................ 366

E Anlise Estatstica dos Resultados Experimentais ....................... 373

E. 1 Estimadores amostrais, intervalo de confiana e resistncia

caracterstica ..................................................................................................

374

E. 2 Anlise de varincia e teste de mdias de ligaes coladas ................ 385

Apndices

A Recomendaes da NBR 7190, ABNT (1970) ................................. 404

B Formulao da Equao de Governo das Tenses Cisalhantes

e da Obteno da Fora de Fratura em Juntas Adesivas ................

416

ix

Lista de Figuras

N0 Legenda Pg.

2.1 Distribuio dos constituintes qumicos ao longo das camadas da parede

de clula de traquedeo. Fonte: BODIG e JAYNE (1982)

18

2.2 Modelo para a parede celular de uma clula de traquedeo. Fonte:

BODIG e JAYNE (1982)

19

2.3 Modos de ruptura de peas de madeira na trao paralela s fibras.

Fonte: BODIG e JAYNE (1982)

24

2.4 Modos de rupturas tpicas de traquedeos sob trao: a) em paredes

espessas de lenho tardio; b) em paredes finas de lenho inicial. Fonte:


25

2.5 Modos de ruptura na compresso paralela s fibras. Fonte: BODIG e

JAYNE (1982)

26

2.6 Modos de ruptura na compresso normal. Fonte: BODIG e JAYNE

(1982)

27

2.7 Geometria de carregamentos usuais de peas de madeira solicitadas por

compresso normal s fibras. a) em partes centrais; b) nas extremidades.

Fonte: GEHRI (1998)

28

2.8 Rupturas em ensaios de trao normal s fibras. Fonte: BODIG e

JAYNE (1982)

29

2.9 Resistncia estimada pela expresso de Hankinson, em funo do

ngulo de inclinao do esforo em relao s fibras, para n=2, 1,5 e 2,5

30

2.10 Curvas resultantes de expresses alternativas para estimativa da

resistncia compresso inclinada, com fc0 = 40 MPa e fc90 = 12 MPa

31

2.11 Modos de rupturas na flexo de vigas de madeira. Fonte: BODIG e

JAYNE (1982)

32

2.12 Ruptura por cisalhamento. Fonte: ALMEIDA (1992a) 33

2.13 Perfil densitomtrico da madeira de rvore da espcie E. grandis. Fonte:

OLIVEIRA (1997)

42

2.14 Grficos da variao da densidade bsica mdia da madeira, em g/cm3,

na direo radial medula-casca para cinco rvores de sete espcies de

Eucalyptus no DAP. Fonte: OLIVEIRA (1997)

43

x

Lista de Figuras (Continuao)

N0 Legenda Pg.

2.15 Parmetros para definio de taxa de ductilidade em ligaes. Fonte:

KAIRI (2001)

45

2.16 Diagrama de carregamento para ensaios de embutimento de acordo com

a EN 383 (1992)

51

2.17 a) Modelagem (MEF) dos corpos-de-prova de ligao e configurao

deformada; b) curvas fora x deslocamento. Fonte: MOREIRA e

LCIA (2002)

54

2.18 Corpo-de-prova e esquema do ensaio de cisalhamento na ligao

colada. Fonte: ASTM D 905 (1994)

56

2.19 a) Corpo-de-prova simtrico de ligao adesiva com trs elementos e

duas superfcies coladas; b) esquema do ensaio; c) tenses uniformes

admitidas no contorno

57

2.20 Corpos-de-prova com representao do ngulo de inclinao das talas

laterais coladas e esquema esttico dos ensaios de: a) cisalhamento ou

compresso com duas peas; b) trao; c) flexo; d) toro

60

2.21 Ligao adesiva simtrica com trs peas sob trao e compresso.

Fonte: GUSTAFSSON e SERRANO (1998)

63

2.22 a) Modelagem da ligao com elementos finitos; b) tenses cisalhantes

(MPa) na linha de cola

66

2.23 Grfico da resistncia ou fora de ruptura estimada e da resistncia ou

fora de ruptura por unidade da largura da ligao adesiva em funo do

comprimento da linha de cola

67

2.24 Estado de tenso em um elemento infinitesimal no sistema cartesiano x

(x1), y (x2) e z (x3)

69

2.25 Direes principais da madeira e do modelo ortotrpico 76

2.26 a) Sistema de eixos xi; b) tenses nas faces com normais 1x e 2x ;

c) ngulo q de rotao dos eixos 1x e 2x

78

xi


N0 Legenda Pg.

2.27 a) Estado de tenses nas direes x e y; b) tenses resultantes nas

direes x e y na face BC, definida pelo ngulo q entre a normal n e o

eixo x; c) tenses na face BC nas direes x=n e y

79

2.28 Relaes geomtricas entre deformaes em elemento infinitesimal 80

2.29 Corpo-de-prova, posicionamento dos extensmetros e tenses atuantes

em ensaio de compresso simples da madeira: a) paralelo s fibras; b)

normal s fibras

87

2.30 Grficos tenso x deformao e correspondentes constantes elsticas

obtidos em ensaios de compresso paralela e normal s fibras

89

2.31 Esquema de ensaio de compresso simples inclinada em relao s

fibras da madeira para determinao do mdulo de cisalhamento GLN

89

3.1 Geometria dos corpos-de-prova para ensaios de ligaes coladas

paralelas, com trs elementos alinhados; b) esquema dos ensaios

100

3.2 a) Geometria dos corpos-de-prova para ensaios de ligaes coladas

normais; b) esquema dos ensaios com relgios comparadores dispostos

em duas faces opostas

100

3.3 Geometria e disposio dos elementos mecnicos dos corpos-de-prova

das ligaes coladas, para bc = hc = 72: a) paralela; b) normal

102


das ligaes coladas, para bc/hc = 96: a) paralela; b) normal

102


das ligaes coladas, para bc= hc = 120: a) paralela; b) normal

103


das ligaes coladas, para bc = hc = 144: a) paralela; b) normal

103


das ligaes coladas, para relaes bc/hc : a) 72/108; b) 96/144

104


das ligaes coladas, para relaes bc/hc: a) 120/180; b) 144/216

104


de ligaes coladas normais, com bl = 360 mm

105

xii


N0 Legenda Pg.

3.10 Corpos-de-prova com extensmetros em duas faces opostas para ensaios

uniaxiais: a) nas direes principais da madeira; b) em direes

inclinadas em relao s fibras da madeira

110

3.11 Corpos-de-prova com extensmetros eltricos nas linhas adesivas de

uma das faces: a) CP CoCa 24-120; b) CP macio 30-120; d) CP

CoCa 48-120

112

3.12 Esquema dos ensaios com clula de carga, tarugo de distribuio da

fora, medidores de deslocamentos e corpos-de-prova posicionados na

mquina universal de ensaio

112

3.13 Geometria de ligao colada simtrica com trs peas, submetida

compresso

113

3.14 Ligao colada com trs peas submetida compresso: a) esquema

geral; b) deformaes nas adjacncias do incio da lmina adesiva, x =0;

c) idem para um ponto genrico de ordenada x

115

4.1 Grfico fora x deformao, corpo-de-prova pregado Pr-B1 122

4.2 Grfico fora x deformao, corpo-de-prova parafusado Pa-A1 122

4.3 Grficos de resistncia compresso paralela s fibras x densidade

aparente, corpos-de-prova delgados: a) BD; b) AD; c) BD e AD

125

4.4 Grficos de mdulo de elasticidade na compresso paralela s fibras x

densidade aparente, peas duplas: a) BD; b) AD; c) BD e AD

127

4.5 Grficos de resistncia compresso normal x densidade aparente, L0 =

100 mm: a) BD; b) AD; c) BD e AD

129

4.6 Grficos mdulo de elasticidade na compresso normal x densidade

aparente, peas duplas, L0 = 100 mm: a) BD; b) AD; c) BD e AD

130

4.7 Resistncia compresso normal s fibras x densidade aparente, peas

duplas, madeira BD, com L0 = 60 mm

131

4.8 Resistncia ao cisalhamento paralelo s fibras x densidade aparente:

a) BD; b) AD; c) BD e AD

133

4.9 Resistncia da madeira na trao paralela s fibras x densidade aparente:

a) BD; b) AD; c) BD e AD

135

xiii


N0 Legenda Pg.

4.10 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva paralelo s fibras da

madeira x densidade aparente: a) BD; b) AD; c) BD e AD

137

4.11 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva com as fibras das peas

de madeira normais entre si x densidade aparente: a) BD; b) AD; c) BD

e AD

139

4.12 Resistncia trao normal lmina adesiva, com as fibras das peas de

madeira paralelas entre si x densidade aparente: a) BD; b) AD; c) BD e

AD

142

4.13 Correlao entre densidade aparente da madeira dos corpos-de-prova e

das tbuas de origem dos ensaios de: a) compresso paralela - peas

esbeltas; b) compresso normal; c) cisalhamento paralelo s fibras

143

4.14 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva em funo da inclinao

das peas ligadas

145

4.15 Corpos-de-prova de cisalhamento na lmina adesiva normal s fibras da

madeira: a) superfcie de ruptura curva acompanhando o anel de

crescimento; b) detalhe da acentuada deformao da madeira com as

fibras normais ao carregamento; c) superfcie de ruptura com trincas de

trao normal s fibras

146

4.16 Grficos fora x deslocamento, LCP, bc = hc = 120 mm: a) CoCa, tc =

24 mm; b) CoCaPa, tc = 30 mm; c) CoPa, tc = 48 mm

150

4.17 Grfico da tenso mdia de compresso na pea central x altura da

lmina adesiva, LCP, madeira BD, tc = 24 mm

154

4.18 Grfico da taxa de resistncia (tenso mdia / resistncia esperada) da

pea central x altura da lmina adesiva, LCP, madeira BD, tc = 24 mm

154

4.19 Grfico tenso mdia de compresso na pea central x altura da lmina

adesiva, LCP, madeira AD, tc = 24 mm

156

4.20 Grfico da taxa de resistncia (tenso mdia / resistncia esperada) da

pea central x altura da lmina adesiva, LCP, madeira AD, tc = 24 mm

156

4.21 Grfico resistncia x rea colada, LCP, madeira BD e AD, tc = 24 mm 158

xiv


N0 Legenda Pg.


adesiva, LCP, madeira BD e AD, tc = 24 mm

158


adesiva e correspondente reta de correlao, para hc 108 mm, LCP,

madeira BD e AD, tc = 24 mm

159

4.24 Grfico taxa de resistncia (tenso/ resistncia esperada) da pea central

x altura da lmina adesiva, LCP, madeira BD e AD, tc = 24 mm

159


adesiva, LCP, madeira BD, tc = 30 mm

161

4.26 Grfico taxa de resistncia (tenso / resistncia esperada) da pea central

x altura da lmina adesiva, LCP, madeira BD, tc = 30 mm

161



163

4.28 Grfico taxa de resistncia (tenso / resistncia esperada) da pea central

x altura da lmina adesiva, LCP, madeira AD, tc = 30 mm

163

4.29 Grfico resistncia x rea colada, LCP, madeira BD e AD, tc = 30 mm 165



165


adesiva e correspondente reta de correlao, para hc 108 mm, LCP,

madeira BD e AD, tc = 30 mm

166

4.32 Grfico taxa de resistncia (tenso/ resistncia esperada) da pea central

x altura da lmina adesiva, LCP, madeira AD e BD, tc = 30 mm

166

4.33 Grfico resistncia da ligao x rea colada, LCP, madeira BD, tc = 48

mm

168



168

4.35 Grfico taxa de resistncia (tenso mdia/ resistncia esperada) da pea

central x altura da lmina adesiva, LCP, madeira BD, tc=48 mm

169

xv


N0 Legenda Pg.

4.36 grfico tenso mdia de cisalhamento na rea colada x altura da lmina


169

4.37 Grfico resistncia da ligao x rea colada, LCP, madeira AD, tc = 48

mm

171



171

4.39 Grfico taxa de resistncia (tenso mdia / resistncia esperada) da pea

central x altura da lmina adesiva, LCP, madeira AD, tc = 48 mm

172

4.40 Grfico tenso mdia de cisalhamento na rea colada x altura da lmina


172

4.41 Grfico resistncia x rea colada, LCP, madeira BD e AD,

tc = 48 mm

174

4.42 Grfico tenso mdia de compresso da pea central x altura da lmina

adesiva e correspondente reta de correlao, LCP, madeira BD e AD, tc

= 48 mm

174

4.43 Grfico taxa de resistncia (tenso / resistncia esperada) da pea

central x altura da lmina adesiva, LCP, madeira BD e AD, tc = 48 mm

175

4.44 Grfico tenso mdia de cisalhamento na rea colada x altura da lmina


175

4.45 Grficos fora x deslocamento, LCP: a) CoCa, tc = 24 mm; b) CoCaPa,

tc = 30 mm; c) CoPa, tc = 48 mm

177

4.46 Grficos fora x deformao de LCP sob fora excntrica: a) CoCa, tc =

24mm; b) CoCaPa, tc = 30 mm; c) CoPa, tc = 48 mm

179

4.47 Grficos fora x deslocamento de LCP sob fora excntrica: a) CoCa,

tc = 24 mm; b) CoCaPa, tc = 30 mm; c) CoPa, tc = 48 mm

180

4.48 Ligao submetida fora excntrica: a) aes atuantes; b) tenses

cisalhantes, Fy; c) tenses cisalhantes, M = Fy.ex; d) tenses cisalhantes

no primeiro quadrante; e) tenso cisalhante resultante em um ponto

184

4.49 Grficos fora x deformao de ligaes mecnicas paralelas: a) Ca, tc

= 24 mm; b) CaPa, tc = 30 mm; c) Pa, tc = 48 mm

188

xvi


N0 Legenda Pg.

4.50 Grficos fora x deslocamento de ligaes mecnicas paralelas: a) Ca, tc

= 30 mm; b) CaPa, tc = 48 mm; c) Pa, tc = 24 mm

189

4.51 Grficos fora x deformao, LCN, bc = hc =120 mm: a) CoCa, tc = 48

mm; b) CoCaPa, tc = 24 mm; c) CoPa, tc = 30 mm

192

4.52 Resistncia de ligaes coladas normais em funo da altura da lmina

adesiva, madeira BD

195

4.53 Tenso de compresso normal mdia nas peas laterais em funo da

altura da lmina adesiva, madeira BD

195

4.54 Taxa de resistncia (tenso mdia / resistncia esperada) das peas

laterais compresso normal em funo da altura da lmina adesiva,

madeira BD

196

4.55 Tenso cisalhante mdia na rea colada em funo da altura da lmina

adesiva, madeira BD

196


adesiva, m*adeira AD

198


altura da lmina adesiva, madeira AD

198



madeira AD

199

4.59 Tenso Cisalhante Mdia na rea Colada em Funo da Altura da

Lmina Adesiva, madeira AD

199


adesiva, madeira BD e AD

201


altura da lmina adesiva, madeira BD e AD

201



madeira BD e AD

202

xvii


N0 Legenda Pg.

4.63 Tenso cisalhante mdia na rea colada em funo da altura da lmina

adesiva, madeira BD e AD

202

4.64 Grficos fora x deformao, LCN, tc = 30 mm, bc = hc =120 mm, bl =

360 mm: a) CoCa; b) CoCaPa; c) CoPa

204

4.65 Grficos fora x deslocamento, LCN, bc = hc =120 mm, bl = 180 mm:

a) CoCa, tc = 24 mm; b) CoCaPa, tc = 48 mm; c) CoPa, tc = 30 mm

207

4.66 Grficos fora x deslocamento, LCN, Srie com tc = 30 mm, bc = hc

=120 mm, bl =360 mm: a) CoCa; b) CoCaPa; c) CoPa

208

4.67 Grficos fora x deformao, LCN sob fora excntrica: a) CoCa, tc =


212

4.68 Grficos fora x deslocamento, LCN sob fora excntrica: a) CoCa, tc =


213

4.69 Grficos fora x deformao de LMN: a) Ca,

tc = 24 mm; b) CaPa, tc = 30 mm; c) Pa, tc = 48 mm

215

4.70 Grficos fora x deslocamento de LMN: a) Ca, tc = 30 mm; b) CaPa, tc

= 48 mm; c) Pa, tc = 24 mm

216

4.71 Malhas de elementos finitos utilizadas nas anlises de LCP: a) tc = 24

mm, 648 elem.; b) tc = 30 mm, 720 elem.; c) tc = 48 mm, 864 elem.

218

4.72 Distribuio de tenses na linha adesiva, LCP, tc = 24 mm, bc = hc =

120 mm: a) y; b) txy; c) x; d) x no eixo de simetria

220

4.73 Mapas de tenses (MPa), LCP, tc = 24 mm, bc = hc =120 mm: a) x;

b) y; c) txy

221

4.74 Distribuio de tenses na linha adesiva, LCP, tc = 30 mm, bc = hc =

120 mm: a) y; b) txy; c) x; d) x no eixo de simetria

222

4.75 Mapa de tenses (MPa), LCN, tc = 30 mm, bc = hc = 120 mm: a) x ;

b) y; c) txy

223

4.76 Distribuio de tenses na linha adesiva, LCP, tc = 48 mm, bc = hc

=120 mm: a) y; b) txy; c) x; d) x no eixo de simetria

224

xviii


N0 Legenda Pg.

4.77 Mapa de tenses (MPa), LCN, tc = 48 mm, bc = hc = 120 mm: a) x ;

b) y; c) txy

225

4.78 Distribuio das tenses na linha adesiva para as trs espessuras de pea

central, modelo ortotrpico 2: a) y; b) txy; c) x

226

4.79 Malha de 612 elementos finitos, utilizada na modelagem do corpo-de-

prova de ligao colada normal, com tc = 24 mm, b = hc = 120

2.27

4.80 Tenses na linha adesiva, LCN, tc = 24 mm: a) y; b) txy; c) x 2.28

4.81 Mapa das tenses (MPa), LCN, tc = 24 mm, bc = hc =120 mm: a) x; b)

y; c) txy

229

4.82 Grficos fora x tempo de ensaios: a) paralelo; b) normal 231

4.83 Grficos obtidos em ensaio de compresso paralela: a) tenso x

deformao longitudinal; b) deformao longitudinal x deformao

transversal

231

4.84 Grficos obtidos em ensaio de compresso normal: a) tenso x

deformao; b) deformao longitudinal x deformao transversal

232

4.85 Grficos do ensaio de compresso inclinada, corpo-de-prova CP1:

a) fora x tempo; b) s y x ey; b) s y x ex;

233

4.86 Grfico fora x tempo, do ensaio 3 da ligao com tc = 48 mm 234

4.87 Grfico fora x deformao nos extensmetros, ensaio 1 do corpo-de-

prova paralelo colado cavilhado, tc = 48 mm, roseta tri-axial T2

235

4.88 Grficos fora x variao de deformaes nos extensmetros, LCP,

CoCa, tc = 48 mm: a) E0; b) E450; c) E900

236

4.89 Tenses (MPa) na linha adesiva, tc = 24 mm, MEF-o2 e experimental 237

4.90 Tenses (MPa) na pseudolinha adesiva, tc = 30 mm, MEF-o2 e

experimental

238

4.91 Tenses (MPa) na linha adesiva, tc = 48 mm, MEF-o2 e experimental 239

4.92 Avaliaes experimentais e analticas da fora de ruptura por unidade de

largura x comprimento da linha adesiva, LCP, tc = 48 mm, madeira BD

242

xix


N0 Legenda Pg.

4.93 Avaliaes analticas, numricas e experimentais das tenses cisalhantes

na linha adesiva da LCP, tc = 48 mm: a) Pf = 217,7 kN; b) P = 100 kN

243

4.94 Avaliaes experimentais e analticas da fora de ruptura ou resistncia

por unidade de largura x comprimento da linha adesiva, LCN

245

4.95 Avaliaes analticas das tenses cisalhantes na linha adesiva, LCN,

com tf = 7,80 MPa, tc = 34 mm, para b = 1 e b = 0,036

246

4.96 Avaliao numrica (MEF-o2, tc = 24 mm) e analtica (tc = 34 mm, tf =

7,8 MPa, b = 0,036) das tenses cisalhantes na linha adesiva, LCN, P =

50 kN

246

4.97 Avaliao numrica (MEF-o2, tc = 24 mm) e analtica (tc = 34 mm, tf =

5 MPa, b = 0,036) das tenses cisalhantes na linha adesiva, LCN, P = 50

kN

247

A.1 Geometria e dimenses nominais dos corpos-de-prova 267

A.2 Corpos-de-prova colados e cavilhados 268

A.3 Corpos-de-prova colados, cavilhados e pregados 269

A.4 Corpos-de-prova colados, cavilhados e parafusados 269

A.5 Corpos-de-prova de ligaes parafusadas 270

A.6 Corpos-de-prova de ligaes pregadas 270

A.7 Corpos-de-prova de ligaes cavilhadas 271

A.8 Corpos-de-prova de ligaes cavilhadas e parafusadas 271

A.9 Esquema dos ensaios de ligaes com elementos mecnicos 272

B.1 Grficos fora x deslocamento, LCP: a) CoCa Z5, tc = 24 mm; b)

CoCaPa Y10, tc = 30 mm; c) CoPa X15, tc =48 mm

309

B.2 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoPa, com bc = hc = 120 mm,

madeira BD: a) sobrepostos; b) deslocados

310

B.3 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoCaPa, com bc = hc = 120 mm,


311

B.4 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoPa, com bc = hc = 120 mm,


312

xx


N0 Legenda Pg.

B.5 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoCa, fora excntrica:

a) sobrepostos; b) deslocados

317

B.6 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoCaPa, fora excntrica:


318

B.7 Grficos fora x deslocamento, LCP, CoPa, fora excntrica:


319

B.8 Grfico fora x deslocamento, LCP, sob fora centrada (CoCa Z) e sob

fora excntrica (CoCa Ze)

320

B.9 Grfico fora x deslocamento, LCP, sob fora centrada (CoPa X) e sob

fora excntrica (CoPa Xe)

320

B.10 Grfico fora x deslocamento, LCP, sob fora centrada (CoCaPa Y) e

sob fora excntrica (CoCaPa Ye)

321

C.1 Grficos fora x deslocamento, LCN, CoCa, BD, bc = hc = 120 mm,

bl = 180 mm: a) sobrepostos; b) deslocados

342

C.2 Grficos fora x deslocamento, LCN, BD, CoCaPa, bc = hc = 120 mm,

bl = 180 mm:a) Sobrepostos; b) Deslocados

343

C.3 Grficos fora x deslocamento, LCN, BD, CoPa, bc = hc = 120 mm, bl

= 180 mm: a) sobrepostos; b) deslocados

344

C.4 Grficos fora x deslocamento, LCN, BD, CoCa, tc = 30 mm, bc = hc =

120 mm, bl = 360 mm: a) sobrepostos; b) deslocados

346

C.5 Grficos fora x deslocamento, LCN sob fora excntrica, CoCa:

a) sobrepostos; b) defasados

353

C.6 Grficos fora x deslocamento, LCN sob fora excntrica, CoCaPa:


354

C.7 Grficos fora x deslocamento, LCN sob fora excntrica, CoPa:


355

C.8 Grfico fora x deslocamento, LCN, CoCa, sob fora centrada e sob

fora excntrica

356

C.9 Grfico fora x deslocamento, LCN, CoCaPa, sob fora centrada e sob

fora excntrica

356

xxi


N0 Legenda Pg.

C.10 Grfico fora x deslocamento, LCN, CoPa, sob fora centrada e sob

fora excntrica

357

D.1 Grficos fora x deslocamento, ligaes mecnicas paralelas (LMP), Ca:


361

D.2 Grficos fora x deslocamento, LMP, CaPa: a) sobrepostos; b)

deslocados

362

D.3 Grficos fora x deslocamento, LMP, Pa: a) sobrepostos; b) deslocados 363

D.4 Grfico fora x deslocamento de ligaes paralelas: CoCa e Ca 364

D.5 Grfico fora x deslocamento de ligaes paralelas: CoPa e Pa 364

D.6 Grfico fora x deslocamento de ligaes paralelas: CoCaPa e CaPa 365

D.7 Grficos fora x deslocamento, Ligaes Mecnicas Normais (LMN),

Ca: a) sobrepostos; b) deslocados

368

D.8 Grficos fora x deslocamento, LMN, CaPa: a) sobrepostos; b)

deslocados

369

D.9 Grficos fora x deslocamento, LMN, Pa: a) sobrepostos; b) deslocados 370

D.10 Grfico fora x deslocamento de ligaes normais: CoCa e Ca 371

D.11 Grfico fora x deslocamento de ligaes normais: CoCaPa e CaPa 371

D.12 Grfico fora x deslocamento de ligaes normais: CoPa e Pa 372

E.1 Curva de distribuio normal padro, com intervalo central de confiana

de 1-a

376

E.2 Curva de distribuio de Student, com intervalo central de confiana de

1-a

377

E.3 Curva de distribuio qui-quadrado, com intervalo central de confiana

de 1-a

378

xxii

Lista de Tabelas N0 Legenda Pg.

2.1 Caractersticas geomtricas dos elementos anatmicos da madeira. Fonte:


15

2.2 Algumas propriedades da parede celular. Fonte: WANGAARD2 , apud


19

2.3 Valores a e b das relaes entre o peso especfico e as propriedades

mecnicas. Fonte: MARKWARDT e WILSON6 , apud BODIG e JAYNE

(1982)

35

2.4 Dados da regresso de avaliao dos parmetros elsticos (psi) para

umidade de 12% e peso especfico com volume verde. Fonte: BODIG e

GOODMAM7, apud BODIG e JAYNE (1982)

36

2.5 Produtividade volumtrica de madeira em diferentes pases. Fonte:

OLIVEIRA (1997)

37

2.6 Resistncias mdias de juntas coladas com diferentes ngulos entre as

fibras, corrigidas para o teor de umidade de 12%. Fonte: PETRAUSKI

(2000)

62

2.7 Valores mdios dos coeficientes de Poisson da madeira. Fonte:

GOODMAN e BODIG (1973), apud BODIG e JAYNE (1982)

76

2.8 Cosenos diretores ijl 77

2.9 Valores de ijq das expresses de transformao da matriz de flexibilidade 83

2.10 Valores de ijq para rotao do sistema ix de um ngulo q em relao ao

eixo )x( z 3

84

3.1 Valores de 2c e estK ,s , para diversos valores de j = n-1 98

3.2 Dimenses dos corpos-de-prova das ligaes coladas paralelas (LCP) 101

3.3 Dimenses dos corpos-de-prova das ligaes coladas normais (LCN) 101

4.1 Valores mdios das propriedades da madeira 119

4.2 Resistncias mdias de ligaes coladas paralelas 120

4.3 Resistncias mdias de ligaes coladas normais 120

4.4 Resistncias mdias de ligaes paralelas com elementos mecnicos 121

xxiii

Lista de Tabelas (Continuao)

N0 Legenda Pg.

4.5 Resistncias mdias de ligaes normais com elementos mecnicos 121

4.6 Resistncia compresso paralela de corpos-de-prova delgados 124

4.7 Mdulo de elasticidade na compresso paralela peas duplas 126

4.8 Resistncia e mdulo de elasticidade na compresso normal peas

duplas, L0 = 100 mm e trs ciclos de carregamento

128

4.9 Resistncia na compresso normal, corpos-de-prova com peas duplas e

L0 = 60 mm, madeira BD

131

4.10 Resistncia ao cisalhamento paralelo s fibras da madeira 132

4.11 Resistncia trao paralela s fibras da madeira 134

4.12 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva paralela s fibras 136

4.13 Resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva com as fibras das peas de

madeira normais entre si

138

4.14 Resistncia (MPa) ao cisalhamento na lmina adesiva inclinada em

relao s fibras

140

4.15 Resistncia trao normal lmina adesiva 141

4.16 Valores do produto da amplitude relativa ar e do coeficiente R2 obtidos

entre propriedades mecnicas e a densidade aparente da madeira

147

4.17 Resistncia de LCP, madeira BD, tc = 24 mm 153

4.18 Resistncia de LCP, madeira AD, tc = 24 mm 155

4.19 Resistncia de LCP, madeira BD e AD, tc = 24 mm 157







4.26 Rigidez de LCP 176

4.27 Resistncia e rigidez de LCP sob fora excntrica 181

4.28 Resistncia e rigidez de LCP sob fora excntrica por espessura da pea

central

182

xxiv


N0 Legenda Pg.

4.29 Resistncia experimental e estimada de LCP com e sem excentricidade

da fora aplicada

186

4.30 Resistncia e rigidez de ligaes mecnicas paralelas 187

4.31 Valores mdios e relaes de resistncia e rigidez de ligaes paralelas 190

4.32 Resistncia de LCN, madeira BD 194

4.33 Resistncia de LCN, madeira AD 197

4.34 Resistncia de LCN, madeira BD e AD 200

4.35 Resistncia de LCN, madeira BD, bl = 360 mm, tc = 30 mm, bc = hc =

120 mm

203

4.36 Rigidez de LCN, bc = hc =120 mm e bl = 180 mm 206

4.37 Rigidez de LCN, tc = 30 mm, bc = hc =120 mm e bl = 360 mm 206

4.38 Resistncia e rigidez de LCN sob fora excntrica 210

4.39 Resistncia experimental e estimada de LCN sob fora excntrica 211

4.40 Resistncia e rigidez de ligaes mecnicas normais 214

4.41 Valores mdios e relaes de resistncia e rigidez de ligaes normais 217

4.42 Resultados de anlises numricas (MEF) das LCP 219

4.43 Valores mdios de constantes elsticas da madeira obtidos nos ensaios de

compresso nas direes dos eixos principais da madeira

230

4.44 Valores de GLN obtidos nos ensaios de compresso inclinada 232

4.45 Rigidezes (N/mm) de LCP obtidas em anlises numricas e em ensaios

experimentais

234

4.46 Deformaes (%) obtidas nos extensmetros em ensaios de ligao

colada e cavilhada, com tc = 48 mm e fora de 100 kN

235

4.47 Valores experimentais mdios e analticos da fora de ruptura de LCP,

madeira BD, tc = 48 mm

242

4.48 Valores experimentais mdios da resistncia e analticos da fora de

ruptura para LCN, madeira BD

244

xxv


N0 Legenda Pg.

B.1 Resistncia de LCP: tc/bc/hc = 24/72/72 (mm) 277

B.2 Resistncia de LCP : tc/bc/hc = 24/96/96 (mm) 278






B.8 Resistncia de LCP: tc/bc/hc= 24/144/216 (mm) 285

















B.25 Rigidez de LCP, tc = 24 mm 307



B.28 Resistncia e Rigidez de LCP sob fora excntrica, tc = 24 mm 314



xxvi


N0 Legenda Pg.

C.1 Resistncia de LCN, BD, bc = hc = 72 mm 325




C.5 Resistncia de LCN, BD, CoCa, bl = 360 mm 332

C.6 Resistncia de LCN, AD: bc/hc = 72/72 (mm) 334




C.10 Rigidezes de LCN, CoCa 339

C.11 Rigidezes de LCN, CoCaPa 340

C.12 Rigidezes de LCN, CoPa 341

C.13 Rigidezes de LCN, CoCa, tc = 30 mm e bl =360 mm 345

C.14 Resistncia de LCN sob fora excntrica, CoCa 348

C.15 Resistncia de LCN sob fora excntrica, CoCaPa 349

C.16 Resistncia de LCN sob fora excntrica, CoPa 350

C.17 Rigidezes de LCN sob fora excntrica, CoCa 351

C.18 Rigidezes de LCN sob fora excntrica, CoCaPa 352

C.19 Rigidezes de LCN sob fora excntrica, CoPa 352

D.1 Resistncia e rigidez de LMP, cavilhadas 359

D.2 Resistncia e rigidez de LMP, cavilhadas e parafusadas 360

D.3 Resistncia e rigidez de LMP, parafusadas 360

D.4 Resistncia e rigidez de LMN, cavilhadas 366

D.5 Resistncia e rigidez de LMN, cavilhadas e parafusadas 367

D.6 Resistncia e rigidez de LMN, parafusada (Pa) 367

E.1 estK ,s , esps e EK , para diferentes valores de n e xS / , com P(c

2) = 50% 382

E.2 Coeficiente k1 384

E.3 Quadro de resultados da anlise de varincia 387

xxvii


N0 Legenda Pg.

E.4 Quadro de resultados da anlise de varincia de dois fatores com

repeties

389

E.5 Anlise de varincia (ANOVA) da resistncia (Fu), LCP, n = 310 391

E.6 Resistncias mdias, LCP, n = 310 391

E.7 ANOVA (Fu), LCP, tabela e teste de mdias, bc = hc = 72 mm 391

E.8 ANOVA (Fu), LCP, tabela de mdias, bc = hc = 96 mm 392

E.9 ANOVA (Fu), LCP, tabela de mdias, bc = 72 mm, hc = 108 mm 392


E.11 ANOVA (Fu), LCP, tabela e teste de mdias, bc= 96 mm, hc = 144 mm 393


E.13 ANOVA (Fu), LCP, tabela e teste de mdias, bc=120 mm, hc= 180 mm 393

E.14 ANOVA (Fu), LCP, tabela e teste de mdias, bc=144 mm, hc=216 mm 394

E.15 ANOVA (Fu) em funo da faixa de densidade, LCP, tabela de mdias 394

E.16 ANOVA (Slig), LCP, tabela e teste de mdias, bc = hc = 120 mm 395

E.17 ANOVA (F0,2%), LCP sob fora excntrica, tabela e teste de mdias 395

E.18 ANOVA (Slig), LCP sob fora excntrica, tabela e teste de mdias 395

E.19 Anlise de varincia da resistncia (F0,2%), LCN, n = 169 397

E.20 Valores mdios da resistncia (F0,2%), LCN, para os fatores: tipo de

ligao, espessura da pea central e faixa de densidade

397

E.21 ANOVA (F0,2%), LCN, tabela e teste de mdias, bc = hc = 72 mm 397

E.22 ANOVA (F0,2) LCN, tabela de mdias, bc = hc = 96 mm 398



E.25 ANOVA (F0,2) funo da densidade, lcn, tabela de mdias, n =36 399

E.26 Anlise de varincia para a fora mxima (Fmx), LCN, n = 169 399

E.27 Valores mdios da fora mxima (fmx) para as variveis independentes:

tipo de ligao, espessura da pea central e faixa de densidade

400

E.28 ANOVA (Fmx), LCN, tabela e teste de mdias, bc = hc = 72 mm 400



xxviii


N0 Legenda Pg.


E.32 Anlise de varincia das rigidezes, LCN, bc = hc = 120 mm, n = 55 402

E.33 Valores mdios da rigidez, LCN, para as variveis independentes: tipo de

ligao, espessura da pea central e faixa de densidade

402

E.34 ANOVA da rigidez (Slig) LCN, tabela de mdias 402

E.35 Anlise de varincia (F0,2% , Slig), LCN sob fora excntrica 403

E.36 ANOVA (F0,2%), LCN sob fora excntrica, tabela e teste de mdias 403

E.37 ANOVA (Slig), LCN sob fora excntrica, tabela e teste de mdias 403

xxix

Abreviaturas, Siglas e Smbolos

b fator da relao entre as taxas de variao da tenso cisalhante no incio e fim

da lmina adesiva de ligaes simtricas de trs peas submetidas compresso;

d deslocamento; coeficiente de variao populacional de uma varivel;

dam coeficiente de variao amostral de uma varivel;

dest coeficiente de variao estimado para a populao de uma varivel;

dij funo delta de Kronecker;

e deformao normal;

ei notao da deformao normal na direo do eixo xi,, com i = 1, 2, 3 em

problemas 3-D e i = 1, 2 em problemas 2-D;

eij notao indicial do tensor de deformao relacionado ao sistema de eixos xi,

ou componente do tensor relacionado aos eixos xi e xj, com i, j = 1, 2, 3 em

problemas 3-D e i, j = 1, 2 em problemas 2-D;

ex deformao normal na direo do eixo x;

g distoro ou deformao angular;

gij notao da deformao angular relacionada aos eixos xi e xj, com ij;

gxy distoro ou deformao angular relacionada aos eixos x e y;

Ks,est relao entre o desvio padro estimado da populao e o obtido da amostra;

KE fator de relao entre o valor caracterstico estimado e o valor mdio

amostral;

m 10-6; constante de Lam; mdia populacional de uma varivel;

n coeficiente de Poisson;

nij notao do coeficiente de Poisson em relao aos eixos xi e xj;

q ngulo de inclinao do esforo em relao s fibras da madeira; ngulo de

rotao do sistema de referncia de eixos ortogonais ix em relao aos eixos xi;

r distncia do centro geomtrica de uma rea at o ponto considerado;

s tenso normal; desvio padro da populao de uma varivel;

sest desvio padro estimado da populao de uma varivel;

s2 varincia da populao de uma varivel;

sij notao indicial ou componente do tensor de tenses;

xxx

Abreviaturas, Siglas e Smbolos (Continuao)

sx tenso normal na direo do eixo x;

c0 tenso normal atuante de compresso paralela s fibras da madeira;

c90, cn tenso normal atuante de compresso normal s fibras da madeira;

t tenso de cisalhamento;

tij notao indicial da tenso cisalhante relacionada aos eixos xi e xj;

tf tenso de cisalhamento mxima ou de referncia na fratura;

tgv0 tenso cisalhante mdia na lmina adesiva, paralelo s fibras da madeira;

tgv0-90,m tenso cisalhante mdia na lmina adesiva, com as peas de madeira coladas

com as fibras ortogonais entre si;

txy tenso de cisalhamento relacionada aos eixos x e y;

b largura da pea central de ligaes com trs peas;

bc largura da lmina de cola de ligaes com trs peas;

bl comprimento das peas laterais de ligaes normais com trs peas;

hc altura da lmina de cola de ligaes com trs peas;

d dimetro de elemento mecnico de pino; densidade aparente;

dcp densidade aparente da madeira obtida de amostra de corpo-de-prova;

dt densidade aparente da madeira obtida de tbuas inteiras;

fcq resistncia compresso inclinada de um ngulo q em relao s fibras;

fc0 resistncia compresso paralela s fibras da madeira;

fc0,k resistncia caracterstica compresso paralela s fibras da madeira;

fc0,m resistncia mdia compresso paralela s fibras da madeira;

fc0,esp resistncia estimada compresso paralela s fibras da madeira, obtida por

meio de correlao linear com a densidade aparente;

fc90, fcn resistncia compresso normal s fibras da madeira;

fc90,k resistncia caracterstica compresso normal s fibras da madeira;

fc90,m resistncia mdia compresso normal s fibras da madeira;

fc90, mx resistncia mxima obtida em ensaio de compresso normal s fibras;

fc0,esp resistncia estimada compresso paralela s fibras da madeira, obtida por

meio de correlao linear com a densidade aparente.

xxxi


fgv0 resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva paralela s fibras da madeira;

fgv0-90 resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva com as peas de madeira

coladas ortogonalmente entre si;

fgv0-a,0,2% resistncia ao cisalhamento na lmina adesiva com as peas de madeira

inclinadas de um ngulo a entre si, associada deformao residual de 0,2%;

fgt90 resistncia da lmina adesiva trao normal s fibras da madeira;

fm resistncia mdia;

fk,est resistncia caracterstica estimada;

ft0 resistncia trao paralela s fibras da madeira;

fv0 resistncia ao cisalhamento paralela s fibras da madeira;

gl graus de liberdades dos efeitos ou dos resduos de uma anlise de varincia;

t espessura das peas laterais de ligaes com trs peas;

tc espessura da pea central de ligaes com trs peas;

n nmero de elementos de uma amostra;

x mdia amostral de uma varivel x;

Ac rea colada de uma ligao;

Ca ligao cavilhada;

CaPa ligao cavilhada e parafusada;

CoCa ligao colada e cavilhada;

CoCaPa ligao colada, cavilhada e parafusada;

CoCaPr ligao colada, cavilhada e pregada;

CoPa ligao colada e parafusada;

CoPr ligao colada e pregada;

E mdulo de Young, de deformao ou de elasticidade longitudinal do material;

Ei notao indicial do mdulo de elasticidade na direo do eixo xi;

Ec0 mdulo de elasticidade da madeira na direo paralela s fibras;

En, Ec90 mdulo de elasticidade da madeira na direo normal s fibras;

Ex mdulo de elasticidade longitudinal do material na direo x;

F fora atuante ou fora aplicada;

xxxii


Fe fora atuante ou fora aplicada com excentricidade;

Fcalc fator de Fisher calculado na anlise de varincia;

Fx fora atuante ou fora aplicada na direo x;

Fu fora ltima ou fora de ruptura obtida em ensaio; euF fora ltima ou fora de ruptura aplicada com excentricidade;

estF fora estimada; estuF

fora ltima ou resistncia estimada;

Fu,md valor mdio da fora ltima ou fora de ruptura;

Fk fora resistente caracterstica;

F0,2% fora ou resistncia associada deformao residual de 0,2%;

Fmx fora resistente mxima;

G mdulo de deformao ao cisalhamento;

Gi mdulo de deformao do material ou elemento de ordem i;

Gf energia de fratura da linha adesiva;

Gij notao indicial do mdulo de deformao ao cisalhamento no plano xi e xj ou

relacionado aos eixos xi e xj;

L, R, T direes principais da madeira: paralela s fibras, radial e tangencial aos anis

de crescimento;

L, N direes principais da madeira: paralela s fibras e normal s fibras;

LCN ligao coladas normal;

LCP ligao colada paralela;

LMN ligao mecnica normal;

LMP ligao mecnica paralela;

Pa ligao parafusada;

Pr ligao pregada;

Pf fora na fratura;

S desvio-padro amostral;

Slig rigidez da ligao.

xxxiii

RESUMO

Este trabalho teve como objetivo geral o estudo terico e experimental de ligaes de peas de madeira efetuadas por meio de adesivos em reas reduzidas associadas a elementos mecnicos adicionais de pinos, visando uma avaliao de seu comportamento resistente e sua adequao ao emprego como ligao estrutural em emendas de peas em geral, em ligaes de peas compostas e em ligaes de prticos e trelias. Utilizou-se madeira de eucalipto seca em estufa, com tbuas de espessuras de 25 mm e 32 mm. Foram identificadas madeiras das espcies Eucalyptus grandis e Eucalyptus saligna. A madeira foi separada em duas faixas de densidade, de 550 a 750 kg/m3 e de 750 a 950 kg/m3. Foi utilizada mistura adesiva base de resorcinol-formaldedo. Foram realizados ensaios de compresso, em corpos-de-prova com trs peas de madeira, coladas paralelas entre si ou com as peas laterais ortogonais pea central. A espessura nominal das peas laterais foi de 24 mm e das peas centrais de 24, 30 e 48 mm. Foram utilizados os seguintes elementos mecnicos adicionais: cavilha central, cavilha central e parafusos de dimetros reduzidos e parafuso central de maior dimetro. As anlises estatsticas indicaram que as resistncias das ligaes coladas paralelas foram influenciadas pela espessura da pea central e pela faixa de densidade da madeira e que no foram influenciadas pelo tipo de elemento mecnico. As rupturas obtidas foram frgeis e as resistncias elevadas, quando comparadas s resistncias compresso paralela das correspondentes peas centrais, com eficincia prxima a 100% para relaes, entre o comprimento da lmina de cola e a espessura da pea central, da ordem de quatro a cinco. Nos ensaios sob fora excntrica, ocorreram perdas significativas de resistncia e de rigidez. Os resultados das avaliaes das tenses na linha adesiva, nos ensaios experimentais com emprego dos extensmetros eltricos, foram prximos aos obtidos com as anlises numricas. A formulao analtica desenvolvida conduziu a estimativas de fora de ruptura prximas s obtidas experimentalmente. As distribuies de tenses cisalhantes na lmina adesiva, obtidas com a avaliao analtica e com a anlise numrica, foram bastante prximas entre si, embora o efeito de concentrao de tenses nas extremidades da linha adesiva tenha sido mais acentuado nas avaliaes numricas. As anlises estatsticas dos resultados de ligaes coladas normais indicaram que as resistncias e rigidezes foram influenciadas pela faixa de densidade da madeira e no pelo tipo de elemento mecnico adicional e pela espessura da pea central. As resistncias das ligaes foram condicionadas pela baixa rigidez e resistncia compresso normal das peas laterais. As estimativas por meio de avaliaes analticas apresentaram boa concordncia com os resultados experimentais. Nos ensaios realizados com fora excntrica, a perda mdia de resistncia variou de quase 0 a 30%, em funo do tipo de ligao. Os bons resultados obtidos nas ligaes coladas avaliadas, principalmente as elevadas resistncias das ligaes coladas paralelas, comprovaram o enorme potencial de uso em estruturas de pequeno a mdio porte.

xxxiv

ABSTRACT

This work had the purpose of investigating both theoretically and experimentally the behavior of wood joints of reduced area in which an adhesive was used in conjunction with a mechanical connector (dowel), so as to describe their strength and their use as structural connection in general joints members, in joints of compound members and in joints of de trusses and frames.

Air-dried eucalypt lumber was used in the experiments, of boards with 25 mm and 32 mm thick; it was later determined that they consisted of the species Eucalyptus grandis and Eucalyptus saligna. They were separated into two classis of specific gravity, from 550 to 750 kg/m3 or from 750 to 950 kg/m3. The adhesive used was a commercial resorcinol-formaldehyde resin. Compression tests were conducted in specimens built up of three wood pieces, glued together so that either the three pieces had their grains parallel to the direction of the applied load or the two lateral pieces were so placed that their fibers were perpendicular to the grain of the central piece. The nominal thickness of the lateral pieces was 24mm; the central piece was 24, 30 or 48mm thick. In addition to the adhesive, a central dowel, or a central dowel plus bolts of small diameters or a larger diameter, centrally driven bolt were also used. Statistical analysis indicated that the strength of the parallel-members joints were influenced by the thickness of the central piece and by the specific gravity of wood, but not by type of the mechanical connector. Rupture occurred suddenly, thus indicating fragility, but strength was high, when compared to the crushing strength of the central member. Efficiency was close to 100% when the hc/tc ratio between the length of the glue line and the thickness of the central member was of the order of 4 to 5. Significant losses of strength and stiffness were detected when the loads were applied off-center. Strain-gages were used to measure stresses along the glue line. The experimental results were close to those obtained by a numerical analysis. The mathematical formulation so developed gave good estimates of the rupture forces found on the laboratory. Shear stresses in the glue line given by analytical reasoning or by numerical analysis agreed closely, although the effect of stress concentrations at both ends of the glue line was more accentuated when numerical evaluation was used. Statistical analysis of data from orthogonally-glued members indicated that strength and stiffness were influenced by wood density but not by the presence of mechanical connectors or by the thickness of the central member. The strength of the joints was controlled by the low stiffness and low strength of the lateral members that were loaded perpendicularly to the grain. The analytical evaluations also agreed well with the experimental results. For eccentric loading, the average loss of strength varied from almost nil to about 30%, depending on joint model. The good results of glued joints assessed in this work, mainly the high strength of parallel-member joints, shows the potential of use of this solution for small and medium size structures.

1 INTRODUO

1.1 O Uso da Madeira em Estruturas

A madeira apresenta uma srie de caractersticas que a torna um excelente material para

uso ampliado na construo civil, em particular nas estruturas das edificaes,

destacando-se seu reduzido peso prprio, a boa resistncia mecnica e a facilidade de

beneficiamento do material. Tais caractersticas positivas ficam acentuadas quando a

madeira utilizada em componentes estruturais pr-fabricados, tais como vigas, pilares,

prticos e arcos. A pr-fabricao permite um melhor controle de qualidade e maior

otimizao do processo construtivo.

Outro fator importante para o estmulo ao uso da madeira em estruturas pr-fabricadas

est relacionado associao de seu emprego com o desejado desenvolvimento

sustentvel, pelo fato de ser um recurso natural renovvel por meio de reflorestamento,

ao reduzido consumo energtico ao longo de seu beneficiamento em comparao aos

dos demais materiais estruturais e s importantes funes ambientais e ecolgicas

durante a vida das rvores de origem, como na contribuio ao resgate de carbono da

atmosfera e na proteo do solo contra a eroso das guas das chuvas.

2

O Brasil possui um enorme potencial madeireiro devido existncia da maior floresta

natural do mundo na regio amaznica, s dimenses territoriais e s caractersticas

edafoclimticas, que o tornam adequado para a produo de madeira em florestas

plantadas. Apesar deste potencial, o emprego da madeira em estruturas ainda muito

limitado quando comparado ao de pases mais desenvolvidos do Hemisfrio Norte.

Parte significativa dessa limitao tem carter cultural originado no emprego de tcnicas

e solues construtivas deficientes e na ausncia de manuteno sistemtica, que

comprometem a qualidade da construo e a durabilidade do material, conduzindo a um

crculo vicioso, no qual a populao em geral acredita que a madeira adequada apenas

a usos restritos ou em aplicaes provisrias.

Devido sua origem biolgica e sua constituio anatmica fibrosa orientada, a

madeira apresenta elevada variabilidade de suas caractersticas fsicas e mecnicas e

algumas restries de emprego que esto relacionadas, principalmente, ao seu carter

higroscpico, ao fato de ser um material combustvel, possibilidade de ocorrncia de

defeitos de crescimento ou originados na secagem e a de ter sua durabilidade

comprometida devido a ataque de agentes xilfagos. Para que se possa ter um bom uso

da madeira em estruturas e para que seja possvel explorar sua beleza esttica e sua

elevada resistncia mecnica, com garantia de durabilidade e custos competitivos, torna-

se necessrio que sejam empregadas solues tcnicas que permitam utilizar

favoravelmente o potencial do material.

Devido aos elevados custos atuais da madeira nativa de grande durabilidade natural e s

futuras limitaes decorrentes da implantao de polticas que exijam uma utilizao

racional dos recursos florestais da regio amaznica, tornam-se imperativo o apoio

governamental e a realizao de esforos integrados entre centros de pesquisas e

empresas de base florestal para a ampliao da produo e do mercado consumidor de

produtos oriundos de florestas plantadas em substituio s nativas no campo da

construo civil. Estes esforos devem objetivar tanto o aumento da produo e da

melhoria da qualidade da matria-prima, quanto o desenvolvimento de tecnologias para

o emprego mais eficiente dessas madeiras oriundas de florestas plantadas.

3

A grande plasticidade de algumas espcies do gnero Eucalyptus, sob o ponto de vista

silvicultural, faz com que se adaptem s mais diferentes regies e a distintas condies

de crescimento. Este fato, aliado excelente forma dos fustes produzidos, s elevadas

taxas de crescimento e principalmente possibilidade de garantia no suprimento ao

longo do tempo, eleva a madeira de eucalipto como a mais promissora matria-prima

para a indstria madeireira, particularmente na regio Sudeste do pas.

Cabe destacar que apesar da boa adaptao do gnero Eucalyptus na maior parte do

territrio nacional, grande parte da madeira atualmente disponvel produzida por essas

rvores de qualidade limitada, quando se consideram utilizaes mais nobres como

em componentes permanentes para a construo civil. A qualidade inferior em boa parte

dessas madeiras decorre exatamente dos objetivos com que estas foram introduzidas em

grande escala no pas, para atender indstria de celulose e como energia para a

siderurgia. Desta forma, para tornar possvel uma utilizao intensiva da madeira de

eucalipto, como matria-prima competitiva, em aplicaes com maior valor agregado,

em particular na substituio ou como alternativa s espcies tradicionais nativas para a

construo civil, necessrio o aprimoramento tecnolgico de toda a cadeia de

produo.

Atualmente, existe um estoque razovel de madeira de reflorestamento nas Regies Sul,

Sudeste e no sul da Bahia. Os nmeros das reservas existentes estimadas no Estado de

Minas Gerais aproximam-se de 2,0 milhes de hectares, com forte predominncia de

madeira de rvores do gnero Eucalyptus. No entanto, alertas sobre srias limitaes na

disponibilidade de madeira de reflorestamento em um futuro prximo tm sido feito por

vrios especialistas da rea, que prevem uma elevada possibilidade de ocorrncia de

um apago florestal, em funo dos estoques existentes, das taxas de renovao ou de

implantao de novas florestas, do tempo de maturao ou crescimento das rvores, do

consumo atual e das possveis taxas de crescimento da economia interna e das

exportaes.

Nas estruturas em geral e nas de madeira em particular, muitos de seus componentes

principais so executados como estruturas reticuladas, na forma de grelhas, prticos e

4

trelias. Tais estruturas exigem, pela prpria composio da forma, o emprego de

ligaes entre seus membros componentes. Tambm no caso de emprego de peas de

maiores dimenses e peas compostas, necessrio o emprego de ligaes e emendas.

As trelias caracterizam-se pelo uso de peas com dimenses transversais individuais

reduzidas, em comparao com as dimenses da estrutura, e pelas formas trianguladas

apresentadas internamente por suas barras componentes. Este tipo de composio faz

com que as barras de trelias fiquem solicitadas por esforos principais axiais,

conduzindo a estruturas com elevada rigidez e peso prprio reduzido, quando

comparadas s estruturas alternativas de alma-cheia resistentes flexo. As formas

treliadas so utilizadas, principalmente, quando h necessidade de planos inclinados,

caso das estruturas de cobertura, e em estruturas de maiores dimenses, quando as

solues alternativas em alma-cheia tendem a apresentar elevado peso prprio e

excessivo consumo de material.

O comportamento das trelias estruturais de madeira est condicionado principalmente

aos seguintes fatores: geometria e condies de apoio da estrutura, forma e material dos

elementos componentes, cargas atuantes, rigidez e resistncia das ligaes utilizadas. A

capacidade resistente das estruturas treliadas condicionada por dois fatores

fundamentais, sendo o primeiro relacionado capacidade de carga das barras

compridas, devido ao fenmeno da instabilidade por flambagem, e o segundo, ao

comportamento e resistncia das ligaes de suas barras componentes.

Nas estruturas treliadas, as peas principais que formam os banzos so em geral

contnuas nas ligaes e as peas internas, que formam os montantes e as diagonais,

apresentam ligaes com rigidezes que dependem dos elementos utilizados. Em certas

composies construtivas, no se consegue uma perfeita concorrncia das barras nos

ns da ligao. Tais fatores produzem um comportamento real diferenciado do modelo

terico de trelia, usualmente empregado nas avaliaes dos deslocamentos e esforos

solicitantes, que considera os ns de ligao entre as barras como rtulas perfeitas e

uma concordncia da convergncia das barras sobre esses ns.

5

1.2 Ligaes de Peas Estruturais de Madeira

Nas emendas e ligaes de peas estruturais de madeira em geral e nas ligaes entre as

barras de trelias em particular, usualmente so empregados elementos mecnicos tais

como pinos (pregos, parafusos e cavilhas de madeira), anis metlicos e chapas de

dentes estampados. Em muitas aplicaes, as dimenses das peas componentes ficam

condicionadas ao nmero e aos espaamentos necessrios dos pinos nas ligaes,

devido limitada capacidade de carga individual de alguns desses elementos. Um outro

fator importante no emprego desses elementos de ligao, quando se pretende uma

utilizao aparente da estrutura, reside no aspecto esttico das solues utilizadas, que

pode gerar restries adicionais ao uso de alguns destes elementos.

As ligaes por elementos mecnicos so basicamente discretas ao longo da rea de

ligao, produzindo concentrao de tenses nas reas restritas de contato entre a

madeira e os elementos mecnicos, que mobilizam deformaes elevadas da madeira

nas regies em torno dessas reas.

As ligaes com adesivos em reas contnuas apresentam grande rigidez e boa

resistncia ao cisalhamento paralelo superfcie colada, sendo empregadas usualmente

na confeco de peas de madeira laminada colada (MLC), nas quais as lminas

componentes so coladas com a orientao das fibras paralelas entre si. A utilizao de

MLC tem sofrido, ao longo das ltimas dcadas, uma significativa ampliao a partir do

surgimento de adesivos comerciais base de resina sinttica. Estes adesivos

caracterizam-se por apresentar elevada resistncia ao cisalhamento, cura temperatura

ambiente e reduzida influncia s variaes de umidade da madeira aps a colagem.

Existem vrios estudos disponveis na literatura e diversas aplicaes prticas da tcnica

de MLC com emprego de madeira de florestas plantadas, em particular com uso de

madeira de eucalipto.

O emprego de adesivo em ligaes com reas reduzidas comum em alguns tipos

especficos de peas estruturais, por exemplo na execuo de peas compostas afastadas

com elementos descontnuos interpostos com ligaes coladas. No entanto, a utilizao

6

em ligaes de peas estruturais em geral e nas trelias em particular sofre ainda srias

restries em funo do carter frgil das rupturas e ao limitado conhecimento do

comportamento estrutural dessas ligaes, em termos de rigidez, de resistncia e do

processo de ruptura desenvolvido, principalmente em relao s ligaes entre peas

com fibras inclinadas entre si.

Com o emprego de adesivos em ligaes de trelias, estima-se que as ligaes sejam

pouco deformveis e o modelo de prtico com ligaes rgidas seja adequado para a

anlise terica do comportamento. Como as ligaes por elementos mecnicos so mais

deformveis, as anlises tericas mais precisas devem utilizar modelos que considerem

o comportamento flexvel ou semi-rgido dessas ligaes.

Para a definio de um critrio de dimensionamento estrutural, de modo consistente

com a metodologia de verificao segurana do Mtodo dos Estados Limites, torna-se

necessria uma compreenso adequada dos mecanismos resistentes e dos processos de

ruptura associados aplicao considerada.

A madeira um material biolgico constitudo de diferentes elementos anatmicos, os

quais diferenciam-se entre si ao longo do tecido lenhoso em funo da classe, da

espcie, da poca e da idade de sua formao, aumentando a importncia de

identificao do processo de ruptura da madeira, muito embora em determinadas

aplicaes seja difcil de se ter uma nica caracterizao que possa ser generalizada.

Nas ligaes coladas em reas reduzidas, vrios fatores influenciam seu

comportamento, destacando-se a resistncia e rigidez da madeira, a resistncia e rigidez

do adesivo utilizado e a sua afinidade com a madeira, a qualidade da confeco das

ligaes, a inclinao relativa das peas de madeira, a existncia de elementos

transversais e o estado de tenses solicitantes nas superfcies de ligao. A distribuio

de tenses na superfcie adesiva depende, por sua vez, da geometria e arranjo da

ligao, do tipo e intensidade dos esforos transmitidos, da rigidez do adesivo e das

peas de madeira e, conseqentemente, das dimenses transversais e inclinao relativa

das peas de madeira e da existncia de elementos mecnicos transversais.

7

1.3 Objetivos

Este trabalho teve por objetivo geral o estudo terico e experimental de ligaes de

peas de madeira por meio de adesivo em reas reduzidas associado a elementos

mecnicos adicionais de pinos, visando a avaliao de seu emprego como ligao

estrutural em emendas de peas em geral, em ligaes de peas compostas e em

ligaes de barras de prticos e trelias. Como objetivos especficos, este trabalho visa:

Avaliar a resistncia, a rigidez e o processo de ruptura das ligaes em funo de:

inclinao entre as peas componentes;

tipo de elemento mecnico adicional;

espessura da pea central;

dimenses das reas coladas; e

carregamento sob fora excntrica, indutora de toro na lmina de cola.

Avaliar a influncia dos elementos mecnicos adicionais em relao facilidade de

execuo e adequao a um processo de produo industrial.

Avaliar comparativamente o comportamento de ligaes coladas com ligaes com

emprego apenas de elementos mecnicos.

Definir uma metodologia simplificada para avaliar a capacidade resistente de

ligaes coladas.

Avaliar experimentalmente a distribuio de tenses nas superfcies coladas.

Avaliar teoricamente o comportamento de ligaes coladas por meio de mtodos

numricos.

Esse trabalho visa, complementarmente, subsidiar um projeto de desenvolvimento

tecnolgico de um processo de fabricao industrial de componentes estruturais de

madeira com emprego de ligaes coladas, em fase de avaliao e aperfeioamento.

Os elementos mecnicos de pinos utilizados em associao com as ligaes coladas so

constitudos de pregos, parafusos ou cavilhas de madeira, tendo sido empregados com a

finalidade de cumprir os seguintes objetivos principais:

8

Produzir um certo grau de confinamento transversal, de forma a evitar ou minimizar

as tenses de trao que possam ocorrer na direo normal ao plano das superfcies

coladas, originadas por esforos provocados pelos carregamentos nas condies de

servio ou provenientes de deslocamentos transversais impostos nas fases de

transporte e montagem de aplicaes prticas.

Evitar a ocorrncia de ruptura explosiva nas ligaes, comum em ensaios de

avaliao de resistncia ao cisalhamento da madeira ou da lmina de cola.

Propiciar resistncia residual ou ps-ruptura da ligao colada, que deve ser

suficiente para evitar o colapso da estrutura, desde que a composio construtiva

empregada permita a redistribuio dos esforos atuantes.

Alm desses importantes efeitos positivos, estima-se que os elementos mecnicos,

quando utilizados de forma distribuda e localizados prximos ao permetro externo

da superfcie colada, possam aumentar a resistncia da ligao para esforos

combinados que produzam uma toro no plano da lmina adesiva.

Para maior praticidade deste estudo optou-se pela utilizao de madeira oriunda de

florestas plantadas do gnero Eucalyptus, devido a sua maior disponibilidade e enorme

potencial silvicultural da Regio Sudeste e na regio sul da Bahia, alm das boas

caractersticas mecnicas das madeiras de vrias das espcies desse gnero. Foi

empregado adesivo sinttico base de mistura resorcinol-formaldedo, tendo em vista a

possibilidade de cura temperatura ambiente, a elevada resistncia e rigidez ao

cisalhamento e a reduzida influncia das variaes usuais de umidade da madeira na

resistncia do adesivo.

Em funo das limitaes existentes, em termos de tempo, recursos e equipamentos

disponveis para a realizao de ensaios experimentais, foram realizados ensaios de

ligaes apenas sob esforo de compresso, com trs peas de madeira de espessuras

comerciais e dispostas simetricamente com as fibras alinhadas entre si ou com a pea

central com as fibras ortogonais em relao s fibras das peas laterais.

9

1.4 Descrio do Trabalho

No segundo captulo apresenta-se uma reviso bibliogrfica sobre a constituio

qumica e anatmica da madeira, suas propriedades fsicas, suas caractersticas de

resistncias mecnicas e seus processos de ruptura, sobre algumas caractersticas

particulares e importantes da madeira de eucalipto, sobre as ligaes de peas de

madeira com elementos mecnicos e com adesivos e, por fim, sobre modelos

matemticos de avaliao do comportamento elstico da madeira.

No terceiro captulo apresenta-se a descrio dos materiais, dispositivos, componentes,

metodologias e sistemas utilizados na caracterizao experimental das propriedades da

madeira, nas avaliaes experimentais e nas anlises numricas das ligaes. Apresenta-

se tambm nesse captulo a formulao de um modelo analtico de avaliao

simplificada da distribuio de tenses de cisalhamento e da fora de ruptura em

ligaes de peas de madeira coladas lateralmente submetidas compresso.

No quarto captulo apresentam-se os resultados das avaliaes experimentais, das

anlises estatsticas, das modelagens numricas e das avaliaes analticas efetuadas.

Esto tambm nesse captulo, breves discusses sobre os resultados obtidos.

No quinto captulo apresentam-se, com base nos resultados obtidos das avaliaes

efetuadas, as concluses consideradas adequadas em relao aos objetivos propostos e

ao nvel de conhecimento cientfico e tecnolgico que se conseguiu estabelecer em

relao ao tema do presente trabalho.

No Anexo A est a descrio dos ensaios iniciais, de carter exploratrio, de avaliao

do comportamento de ligaes coladas associadas a elementos mecnicos adicionais de

pinos.

No Anexo B encontram-se as tabelas e grficos dos resultados obtidos nos ensaios de

avaliao das resistncias e das rigidezes de ligaes coladas paralelas.

10

No Anexo C encontram-se as tabelas e gr

Documents

Tese sobre madeira laminada e colada