AVALIAÇÃO DE LIGAÇÃO MISTA MADEIRA-CONCRETO COM CHAPAS PERFURADAS COLADAS

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1 AVALIAÇÃO DE LIGAÇÃO MISTA MADEIRA-CONCRETO COM CHAPAS PERFURADAS COLADAS Cleber Barbosa da Silva1; Claudio Lisias Lucchese2; Andrés Batista Cheung3, Silva, C. B. 1,*, Lucchese, C. L. 2, Cheung, A. B. 3 1 Aluno do curso de Arquitetura e Urbanismo da UNIDERP/Anhanguera, Campo Grande/MS 2e3 Professores do curso de Arquitetura e Urbanismo da UNIDERP, Campo Grande/MS Corresponding author. Tel.: (67) ; cl RESUMO Nos últimos anos, muitos trabalhos vem sendo propostos com o objetivo de melhorar a eficiência das ligações entre a madeira-concreto. Contudo, apesar dos diversos estudos, algumas novas opções de geometria e sistemas de fixação vêm sendo desenvolvidas visando custo e performance. O objetivo deste artigo consiste no estudo do sistema de ligação madeira-concreto para quatro tipos de chapas perfuradas. A ligação posposta oferece vantagens potenciais, como a ligação contínua, boa resistência, grande rigidez e redução do custo de mão-de-obra devido à facilidade na obtenção do sistema de ligação. Para isso foram estudadas as ligações quanto à rigidez e resistência em ensaios de compressão realizados em máquina universal de ensaio com a verificação da escolha do melhor sistema entre as quatro telas utilizadas. A resina utilizada foi a epoxidica com características de viscosidade escolhida segundo critérios de execução e preparo com um controle rigoroso de dosagem. Ao final do trabalho foi possível verificar que a ligação proposta fornece um bom comportamento mecânico com características de resistência e rigidez adequados para aplicação em estruturas mistas de madeira-concreto. Palavras-chave: Sistema Misto; Madeira Concreto; Passarela de Madeira; Madeira de Reflorestamento. INTRODUÇÃO Frente à grande apreensão em relação aos recursos naturais e aos impactos energéticos e ambientais gerados, passa a ser de suma importância a adoção de soluções em projetos que visem à sustentabilidade. Neste contexto a madeira (com menor produção de resíduos e consumo energético) se apresenta como material importante, visto que apresenta baixo impacto ambiental na sua produção, e ainda há possibilidade de se criar sistemas construtivos de fácil e rápida execução. Conforme Gelfi et al. (2002) apud Soriano e Mascia (2009), as estruturas mistas se mostram de grande importância visto que a associação de madeira e concreto resulta em diversas vantagens, como por exemplo, a resistência e durabilidade da construção. Nos últimos anos, muitos trabalhos vem sendo propostos com o objetivo de melhorar a eficiência das ligações entre a madeira-concreto. Contudo, apesar dos diversos estudos, algumas novas opções de geometria e sistemas de fixação vêm sendo desenvolvidas visando custo e performance. O sistema misto de madeira-concreto apresenta-se como uma técnica viável na construção de passarelas com pequenos e grandes vãos, o sistema misto é definido como um material

2 compósito onde os materiais constituintes são o concreto, este com boa resistência à compressão, e a madeira com um bom desempenho ao cisalhamento e a tração. Alem de apresentar outros benefícios tais como: a laje de concreto, além de proteger a madeira contra as intempéries e o desgaste superficial por abrasão, diminui as vibrações provocadas pelas cargas dinâmicas com o aumento do peso próprio, aumenta o isolamento acústico e a proteção contra fogo, proporciona maior rigidez e resistência aos carregamentos comparada ao sistema unicamente de madeira, e apresentam ainda rigidez e estabilidade aos efeitos sísmicos. MATERIAL E MÉTODOS A metodologia da pesquisa foi baseada em duas etapas, consistindo a primeira em estudos teóricos (revisão bibliográfica), levantamento e disponibilidade dos matérias viáveis para construção das ligações. Foram revisadas as teorias aplicáveis em passarelas de madeira, da resistência dos materiais, isostática, hiperestática, mecanismos de ruptura dos materiais e ligações dentre outras. Para o dimensionamento foram utilizados critérios existentes em métodos e normas padronizadas nacionais, adaptando e elaborando critérios específicos no sistema proposto para o dimensionamento dos seus elementos e ligações. A segunda etapa embasada na metodologia do sistema experimental através de amostragem dos matérias, onde optou-se pela utilização de matérias de fácil acesso, encontrados em empresas que fornecem produtos para construção civil. A classificação visual da madeira, processo o qual se fez o controle de qualidade das peças, pois havia necessidade de garantir sua rigidez e resistência mecânica. Esse controle de qualidade foi feita quanto aos critérios de defeitos seguindo a metodologia da NBR 7190/2009 e do trabalho de Carreira (2003). Após a classificação visual as peças de madeira foram serradas nas dimensões normatizadas e numeradas para posterior análise e ensaios. A caracterização mecânica dos materiais foi realiza segundo método destrutivo normativo: corpos de prova isentos de defeitos segundo a NBR 7190/1997 (anexo B), sendo utilizada a caracterização mínima especificada por essa norma referente a espécies pouco conhecidas. Madeira Apesar da imensa quantidade de espécies disponibilizadas pelas florestas brasileiras, optouse pela utilização de madeiras provenientes de áreas reflorestadas. O que levou a escolha do Pinus oocarpa schiede, pertencente à classe das coníferas segundo a Norma Brasileira NBR 7190/1997. Para a obtenção das propriedades mecânicas da madeira foram realizados os principais ensaios normatizados para o estudo, no laboratório de resistência de materiais da UNIDERP. Conectores Após analise de todos os sistemas estruturais, foram utilizados quatro modelos de chapas de aço galvanizado, perfuradas com diversas espessuras e furos de estampagem, adquiridos em empresas que fornecem produtos para construção civil. Sistema de Ligação A resina epóxi é a mais indicada para ancoragem de barras de aço em peças de madeira, tratando-se de ancoragens econômicas e resistentes quando bem projetadas. As barras de aço coladas, com adesivos estruturais, passam a ser aplicadas em diferentes situações devido à possibilidade de executar ligações simples, de rápida execução, resistentes e duráveis. Para ancoragem das chapas de aço nas peças de adotamos a resina epoxídica Compound da Otto Baumgart adquirida em lojas de materiais de construção local. Concreto O concreto utilizado para os corpos-de-prova de cisalhamento foi produzido por agitação mecânica, e a partir da mistura adequada de cimento portland do tipo CPII-F32, areia fina, pedra 0 e água (traço 1:2,22:2,4;0,55), submetidos a um rigoroso controle de quantidade,

3 por pesagem. Para a obtenção das propriedades mecânicas do concreto foram realizados ensaios de compressão em corpos-de-prova 10x20cm na empresa MECFOR utilizando uma prensa EMIC. Construção e Experimentação das Ligações Para experimentação das ligações, foram tomadas como base detalhes e algumas dimensões do corpo de prova realizado por outro pesquisadores assim como Matthiesen (2001). O Protótipo utilizado no estudo possui os matérias dispostos em: peças de madeira na parte externa unida através do concreto por conectores metálicos. Os corpos de prova sugerido diferencia-se do realizado por Matthiesen (2001), pela disposição dos matérias e diferença de largura e comprimento. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na madeira de reflorestamento adotada, observou-se toda a cadeia produtiva até a sua disponibilidade para a serraria. Os prazos do corte até a entrega do produto pode ser um ponto negativo para a utilização de uma madeira de boa qualidade, visto que em grande parte, não existe estufa para secagem da madeira que é fundamental para o processo. Estimou-se um tempo entre o corte e a utilização de aproximadamente 50 dias1, no mínimo, caso não exista problemas com intempéries, haja vista que a secagem é feita ao ar livre, primeiramente em campo e após em tabiques nas serrarias. Ao final do processo, as peças observadas apresentaram-se de boa qualidade quanto aos defeitos. A madeira aparentava visualmente umidade acima da recomendada (12%) o que foi confirmado pelos ensaios de determinação de umidade realizados. Foram obtidos os valores de retração radial, tangencial e longitudinal. A resistência paralela às fibras foi obtida por meio do ensaio de compressão paralela, onde foram ensaiadas 12 amostras retiradas da mesma peça que foi construído o corpo-de-prova misto. Os valores de resistência nos ensaios de flexão apresentaram valores compatíveis com a classe C25 da NBR 7190/1997. Foram conduzidos ensaios de compressão paralela às fibras seguindo a norma NBR 7190/1997. Também Foram realizados ensaios complementares como: umidade e módulo de elasticidade do material. Nota-se que os valores para o módulo de elasticidade encontram-se próximos dos valores encontrados no ensaio de flexão estática. Já para os valores de resistência paralela ás fibras os valores encontrados pelos ensaios de compressão foram inferiores aos obtidos pelo ensaio de flexão estática ficando abaixo da relação sugerida pela norma NBR 7190/1997 de fc/fm=09. Vê-se claramente, portanto, que a resistência à compressão paralela às fibras apresenta-se conforme para a classe C25. Nestes ensaios obteve-se um módulo de elasticidade médio de 9049MPa, para os ensaios de compressão paralela sendo um valor próximo do valor recomendado pela NBR 7190/1997 para a classe C25 que é de 8500MPa. Cabe lembrar, porém que, a variabilidade apresenta-se com grandes valores, o que mostra a necessidade da classificação das peças de madeira. Foram utilizados como conectores quatro modelos de chapas de aço galvanizado, perfuradas com diversas espessuras e furos de estampagem para ter uma visão exploratória do comportamento da ligação com diferentes características geométricas. Todas as ligações apresentaram um comportamento não-linear e alta ductilidade. A ruptura das ligações ocorreu principalmente no aço com o cisalhamento da seção de aço com pequeno embutimento e que pode ser demonstrado por alto valores de rigidez da ligação quando comparado com outros tipos (barras coladas em X, pinos, chapas com dentes estampados e outros). 1 Na secagem natural de tábuas, na maioria das espécies, ocorre perda da metade do teor de sua umidade entre 15 e 30 dias; o restante é eliminado num tempo de 3 a 5 vezes maior,permanecendo as tábuas sob as mesmas condições de exposição.

4 Os valores indicam que as chapas perfuradas apresentam boa resistência e rigidez, já a chapa losângulo utilizada, com as geometrias analisadas, não é recomendada pela baixa rigidez e resistência apresentada. Os resultados indicaram que a utilização de telas moedas para a utilização como conectores de cisalhamento mostra-se promissora com a vantagem de ser um elemento galvanizado o que aumenta a vida útil do sistema estudado. No modo de ruptura constatou-se que a rigidez da ligação é principalmente afetada pela resistência e geometria da chapa moeda, devido à ligação chapa madeira apresentar elevada rigidez proporcionada pela resina epoxídica. CONCLUSÃO O uso de estruturas mistas, associados a conectores metálicos apresentam resultados satisfatórios, dentre os que se destacam eles, minimizar a carga adicional, resultando em benefícios para o desempenho e durabilidade da construção e efetivação do sistema. Os resultados teórico-experimentais demonstram ainda a importância e viabilidade da técnica para construção de passarelas como meio de circulação aos pedestres. Desenvolver conexões resistentes e confiáveis é a chave para assegurar o desempenho e a segurança das estruturas de madeira. Após estudo contata-se que as barras de aço coladas, com adesivos estruturais são uma alternativa viável e passam a ser aplicadas em diferentes situações devido à possibilidade de executar ligações simples, de rápida execução, resistentes e duráveis, considerando ainda positiva a aparência estética final proporcionada e seu desempenho. Após a análise desta pesquisa com os ensaios preliminares para a definição de um novo tipo de conexão madeira-concreto ficou evidenciado o bom comportamento da ligação com chapas perfuradas CO tipo moeda, coladas com resina epoxídica. Os valores de rigidez ao deslizamento encontram-se na ordem de kn/mm e a resistência de um lado de conexão na ordem de kn para um conector de 19cm de comprimento. AGRADECIMENTOS Agradecemos o apoio da UNIDER/ANHANGUERA pela concessão de bolsa de iniciação científica (PIC) e apoio ao projeto de pesquisa; Ao Professor D.Sc. Sidiclei Formagini pelo apoio durante todo processo de desenvolvimento das pesquisas e ao Sidney, Técnico do Laboratório de Materiais de Construção da UNIDERP, pela total disposição em ajudar. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Soriano, J. e N. T. Mascia. Uma técnica racional para pontes de estradas vicinais. Ciência Rural, v.39, n.4, p Associação Brasileira de Normas Técnicas (1997). NBR 7190 madeira. ABNT. Rio de Janeiro. Projeto de estruturas de Matthiesen, J. A. Contribuição ao estudo das estruturas mistas. Estudo experimental de estruturas mistas de madeira e concreto interligados por parafusos. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, p. Carreira, M. R. Critérios para classificação visual de peças estruturais de Pinus Sp. Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, São Carlos, p.

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