XIV EBRAMEM - Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira 28-30/Abril, 2014, Natal, RN, Brasil

XIV EBRAMEM - Encontro Braileiro em Madeira e em Etrutura de Madeira 28-30/Abril, 2014, Natal, RN, Brail ESTRUTURA MISTA MADEIRA- CHAPA DOBRADA SUBMETIDA À FLEXÃO SIMPLES 1 Vilma França Monteiro (vilmaffranca@gmail.com), 2 Edgar Bacarji (edgarbacarji@hotmail.com ) 3 Orlando Ferreira Gome (gome.orlando@uol.com.br) 4 Francico Antônio Rocco Lhar (rocco@c.up.br) 1 Intituto Federal de Goiá, Ciência e Tecnologia de Goiá, Campu Uruaçu Edificaçõe/ Rua Formoa, Qd. 28/29, Loteamento Santana. CEP: 76400-000, Uruaçu-GO 2,3 Univeridade Federal de Goiá Ecola de Engenharia Civil/Etrutura/Av. Univeritária, n 0 1488-quadra 86 bloco A 2 0 pio- Setor Lete Univeritário, Goiânia- GO- CEP: 74605-220. 4 Univeridade de São Paulo Ecola de Engenharia de São Carlo/LaMEM/SET/USP/ Av. Trabalhador São-carlene, 400, Pq Arnold Schimidt, São Carlo- SP/Brail, CEP 13566-590 RESUMO: Ete trabalho trata de etudo teórico e experimental de viga de madeira e viga mita, compota de madeira e chapa dobrada, ubmetida à flexão imple. A combinação de materiai diferente via ao aproveitamento da vantagen de cada material, de forma a e ter um conjunto viável, em termo contrutivo, etruturai e econômico. Para a efetivação da pequia, foram enaiada trê viga de madeira com dimenõe aproximada de 40 mm x 120 mm x 1050 mm, ei viga de madeira enrijecida na face uperior com perfil de chapa dobrada em U, na dimenõe 50 mm x 25 mm x 2 mm e ei viga de madeira enrijecida na face inferior e uperior, com o memo perfil metálico. O epaçamento entre o conectore foram de 100 mm, 200 mm e 300mm. Com o objetivo de fornecer dado neceário para o dimenionamento, foi apreentada uma formulação teórica para a determinação do momento e para etimativa da flecha. Para tanto, foram determinada a propriedade mecânica da madeira, do aço e do conectore. De poe do reultado do enaio de caracterização do materiai, foram enaiada à flexão imple e mita, para leitura da deformaçõe e delocamento verticai máximo e do delizamento na extremidade inferior e uperior. Tai valore foram obtido por meio de extenômetro elétrico e relógio comparadore. Palavra-chave: viga mita, madeira, chapa dobrada, conectore. MIXED WOOD FRAME-BENT PLATE SUBMITTED TO BENDING ABSTRACT: Thi work deal with theoretical and experimental tudy of timber beam and timber/cold formed teel plate compoed beam, ubmitted to the bending. A combination of different material aim to the exploitation the advantage of each material, of manner to have a viable et, in contructive term, tructural and economic. For the accomplih of the reearch, three beam wooden with dimenion 40mm x 120mm x 1050mm, ix hardened beam wooden in the uperior face with metallic profile in the dimenion 50mm x 25mm x 2mm and ix beam of wooden tiffener in face inferior and uperior with the ame profile metallic had been aayed. The pacing between the connector had been of 100mm, 200mm and 300mm. With the objective to upply given neceary the izing, a theoretical formularization for the determination of the internal moment and for the etimative of the deflection wa preented. For thi, the mechanical propertie of the wood, the teel and the connector had been determined. With the reult of the aay of characterization of the material, the imple and mixing beam had been aayed to the bending, for reading of the deformation and maximum vertical diplacement of the landlide in the extremitie inferior and uperior. Such value had been gotten by mean of electric train gauge and comparing clock. Keyword: compoed beam, wood, cold formed, connecting.

1. INTRODUÇÃO O reforço da viga de madeira com o perfil metálico implica num ganho de rigidez à flexão da eção tranveral, o que poibilita, por exemplo, a utilização de peça de treliça ubmetida à flexo-tração ou flexo-compreão. Quanto ao dimenionamento à flexão imple, urgem vária poibilidade, como por exemplo, a redução da eção tranveral da madeira, o aumento do comprimento do vão livre ou o aumento da capacidade portante em relação à eção contituída apena por madeira. Um apecto importante na jutificativa do preente etudo é que, em relação a uma eção compota por chapa dobrada, a preença da madeira implica em ganho de rigidez quanto à etabilidade lateral da peça. Outro apecto relativo à importância do preente etudo é a ua aplicação em itema de forma de madeira, cimbramento e recuperação de etrutura de madeira. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Madeira A madeira ecolhida foi o Angelim Vermelho (Dinizia excela) por er uma epécie de madeira boa para utilização na contrução civil e comercializada na região oete do paí, portanto, de fácil aquiição e de grande interee. A madeira utilizada foi comprada em uma madeireira de Goiânia (GO). 2.2 Aço O perfil metálico, U-50x25x2mm em chapa dobrada, foi fornecido pela Perfinaa Ltda, em aço de baixo teor de carbono com epecificação SAE-1012 a SAE-1020. 2.3 Conectore O parafuo, zincado de roca oberba, com diâmetro de 9mm e comprimento de 50mm, com cabeça extavada, fizeram a conexão do perfil chapa dobrada com a madeira para formar a viga mita madeira-chapa dobrada. 2.4 Enaio de Flexão Nete trabalho foi etudado o comportamento à flexão imple de viga de madeira e de viga com enrijecedore metálico com comprimento livre entre apoio de 1050mm. Para tanto, utilizou-e uma metodologia experimental. Foi propota uma formulação para a etimativa do momento fletor reitente e de flecha máxima. Por meio deta metodologia foi poível tirar alguma concluõe importante relacionada no próximo iten. 2.5 Enaio de caracterização do aço A confecção do corpo-de-prova para caracterização do aço eguiu a recomendaçõe da norma braileira NBR-6673 com bom acabamento de uperfície, em trinca ou fiura. Foram confeccionado ei corpo-de-prova do aço em chapa retirada da mea, parte plana do perfil U. Para a realização do enaio de tração no corpo-de-prova à tração do aço foi utilizada uma prena univeral, com capacidade de 700 kn. Primeiramente, invetigou-e a reitência do aço, f t,et, de um corpo-de-prova com o objetivo de etabelecer-e o intervalo da carga aplicada para e fazerem a leitura da deformaçõe ou alongamento do aço. A figura 1 ilutra um enaio realizado para determinação da reitência do aço à tração.

XIV EBRAMEM - Encontro Braileiro em Madeira e em Etrutura de Madeira 28-30/Abril, 2014, Natal, RN, Brail Figura 1 Foto do enaio de tração do aço Foi intalado um relógio comparador, de enibilidade de 0,001mm, fixado no prato uperior da prena com a ponta móvel apoiada em uma lâmina fixada no prato inferior de forma a e ler a deformação (alongamento) de um comprimento, l = 80mm, contante em todo o corpo-de-prova, referente ao trecho de eção tranveral de 2 x 12,5mm 2, a fim de e obter a deformação epecífica. 2.6 Enaio de tração no conectore Na falta de informaçõe obre a caracterítica mecânica do conector empregado, foram realizado enaio de reitência à tração e de delizamento na conexão da chapa dobrada com a peça de madeira. O enaio foram realizado em prena Univeral, com capacidade de 1000 kn, no Laboratório de Materiai e Contrução da Ecola de Engenharia Civil da UFG. Para realizar o enaio de tração do conectore, ei parafuo foram uinado de modo a diminuir eu diâmetro de 9mm para 4mm a partir de 10mm da cabeça até um comprimento de 30mm, A ponta de comprimento de 10mm permaneceu na ua forma original. Em cada extremidade dete foi oldada uma barra de aço CA-50 de Ø =12mm para garantir a fixação da peça na prena para er tracionada. A figura 2 ilutra o parafuo auto atarrachante, na ua forma original, na Fig. 2.a como utilizado no enaio da viga mita e na Fig. 2.b na forma uinada para enaio de caracterização a tração. Foi intalado um relógio comparador, de enibilidade de 0,001mm, fixado no prato uperior da prena com a ponta móvel apoiada em uma lâmina fixada no prato inferior de forma a e ler a deformação (alongamento) de um comprimento, l = 30mm, referente ao trecho de eção reduzida, a fim de e obter a deformação epecífica. Com intervalo de 500N, foram feita leitura do alongamento no aço do parafuo em a preocupação de e retirar o relógio comparador ante da ruptura, poi ete etava fixado à máquina, de forma a não ofrer dano, e não à peça a er enaiada. D= 9 mm D= 4 mm Figura 2.a Parafuo auto atarrachante na forma original L=10 mm L=30 mm L=10 mm Figura.2 Parafuo auto atarrachante Figura 2.b - Forma uinada do parafuo para enaio de tração De poe do dado obtido em laboratório, chegou-e ao valore da reitência à tração e ao módulo de elaticidade do aço do parafuo utilizado na conexão da viga mita madeira-chapa dobrada.

2.7 Enaio à flexão da viga De poe do reultado do enaio de caracterização da madeira, do aço e do conectore, foram enaiada à flexão a viga imple e mita madeira-chapa dobrada, para leitura da deformaçõe e delocamento verticai no meio do vão e laterai na extremidade. Aim, determinaram-e a tenõe no elemento da viga, a curva força x delocamento, p- δ. Na viga mita, onde houve reforço com perfil metálico, foram fixado relógio comparadore (R3, R4, R5 e R6) na extremidade do perfi, com a ponta do curore móvei apoiada em bae fixada na extremidade verticai da peça de madeira de forma a erem medido o delizamento entre o perfi e a madeira, como ilutra a Fig. 3. Em toda a viga enaiada foram colado extenômetro na parte uperior e inferior da madeira, denominado Em1 e Em2, repectivamente, no meio do vão. Figura 3 Diagrama de arranjo do enaio da viga Onde houve reforço com perfil metálico, também foram colado extenômetro, Ea1 e Ea2, na parte mai externa do perfi: uperior e inferior, repectivamente, no meio do vão da viga. O corpo de prova foram aim caracterizado: todo com 120 cm de comprimento e vão entre apoio de 105 cm, e impedido de e delocar lateralmente no apoio. O diagrama de arranjo do enaio é ilutrado na Fig. 3. Foram enaiada a eguinte peça ubmetida à flexão, com ua caracterítica indicada na Tab. 1: Tabela 1 Caracterítica do corpo de prova Corpo-deprova Seção tranveral Enrijecedor Epaçamento da peça de madeira Face uperior Face inferior do conectore CPFS- -01 50x120x1200mm - - - CPFS- -02 50x120x1200mm - - - CPFS- -03 50x120x1200mm - - - CPFS-10S-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 10 cm CPFS-10S-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 10 cm CPFS-20S-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 20 cm CPFS-20S-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 20 cm CPFS-30S-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 30 cm CPFS-30S-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm - 30 cm CPFS-10SI-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 10 cm CPFS-10SI-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 10 cm CPFS-20SI-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 20 cm CPFS-20SI-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 20 cm CPFS-30SI-01 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 30 cm CPFS-30SI-02 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 30 cm CPFS-10SIS* 50x120x1200mm U-50x25x2mm U-50x25x2mm 10 cm * com barra de ferro de diâmetro de 5mm oldada, ligando o perfi uperior e inferior em ambo o lado, também epaçada de 10cm.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO: 3.2 Enaio de caracterização 3.2.1 Enaio de caracterização da madeira A fim de e confirmar a epécie de madeira utilizada, foram enviada amotra retirada de corpo-de-prova de enaio de caracterização à flexão, para o LaMEM Laboratório de Madeira e Etrutura de Madeira da Ecola de Engenharia de São Carlo, USP, e obtevee a eguinte repota de Lahr (2007): Pela preente acuo o recebimento do material recentemente enviado para identificação. Tratam-e, memo, de amotra de Angelim Vermelho (ou Angelim Pedra Verdadeiro)... Do enaio realizado para ete trabalho, foram utilizado o valore médio obtido comparando-e empre com o valore recomendado pela norma NBR-7190/97 ou na literatura exitente. 3.2.1.1 Enaio para determinação da umidade A madeira apreentou umidade elevada, indicando er o lote de madeira batante úmida, com média de U=21,35% e denidade média de ρρ aaaa,12% =1,082 g/cm 3 e compatível o valor encontrado na Tabela E.1 Valore médio de madeira dicotiledônea nativa e de refloretamento da NBR-7190/97. 3.2.1.2 Enaio para determinação da denidade O valor da denidade aparente, referenciado na NBR 7190/97, conforme o ANEXO B, dado pela expreão no item B.3 é ρ ap,i=1,1055g/cm 3, maior que o valor médio ρ médio=1, 082g/cm 3 e que o valor mínimo ρ mínimo =1,025g/cm 3 encontrado. 3.2.1.3 Enaio de compreão paralela à fibra A figura 4 motra a relação tenão x deformação epecífica na compreão, no trecho entre 10% e 70% da força etimada de ruptura do corpo-de-prova. De poe do valore lido e calculado chegou-e à reitência média à compreão de σ c0 = 64,65MPa, e o módulo de elaticidade na compreão E c0 = 22.787MPa. O valor de caracterítico da reitência à compreão, referenciado na NBR 7190/97, conforme o ANEXO B, é f co=57,09mpa, maior que 70% do valor médio acima citado, e que o valor mínimo encontrado, f mín. = 56,14MPa. O valor médio, do módulo de elaticidade na compreão, referenciado na NBR 7190/97, conforme o ANEXO B, é E co=22.200mpa, maior que 70% do valor médio, E médio= 22.787MPa, e que o valor mínimo encontrado, E mín. =20.869MPa. 45 40 35 Tenão (MPa) 30 25 20 15 10 5 CP-01 CP-02 CP-03 CP-04 CP-05 CP-06 CP-07 CP-08 CP-09 CP-10 Média 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Deformação ( ) Figura 4 Diagrama tenão x deformação epecífica do corpo-de-prova de madeira à compreão paralela à fibra.

3.1.1.4 Enaio de tração paralela à fibra A figura 5 motra a relação tenão x deformação epecífica na tração, da madeira etudada, no trecho entre 10% e 50% da força etimada de ruptura do corpo-de-prova. O valor caracterítico, da reitência à tração, recomendado pela NBR 7190/97, conforme o ANEXO B, é f to=99,42mpa, maior que 70% do valor médio, f médio=109,73mpa, e que o valor mínimo encontrado, f mín. = 88,47MPa. De poe do valore lido e calculado, chegou-e à reitência média à tração de σσ c0=109,73mpa, e o módulo de elaticidade na tração E t0=23.280mpa, conforme motra o gráfico da Fig. 5. 90 80 70 60 Tenão (MPa) 50 40 30 20 10 CP-01 CP-02 CP-03 CP-04 CP-05 CP-06 CP-07 CP-08 CP-09 Média 0 0-1 -2-3 Deformação epecífica ( ) -4-5 Figura 5 Diagrama tenão x deformação epecífica do corpo-de-prova à tração. 3.1.1.5 Enaio de flexão O valore do delocamento verticai relativo ao enaio de flexão da peça de madeira ão apreentado e geraram o diagrama força x delocamento vertical na flexão. O módulo de elaticidade calculado ão motrado no gráfico da Fig. 6 e Fig.7. Comparando-e o reultado, o valor médio, E M0=20.140MPa, do módulo de elaticidade encontrado no enaio do corpo-de-prova (CP-01 a P-06), com h/l=21, foi 36,86% uperior ao valor médio, E M0=14.716MPa, encontrado no corpo-de-prova (CP-08 a CP-10) com l/h = 9,44. O corpo-de-prova CP-07 foi decartado por apreentar dúvida na leitura. A figura 6 e 7 apreentam o diagrama força x delocamento vertical na flexão, da madeira etudada, no trecho entre 10% e 50% da força etimada de ruptura do corpo-deprova. 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 Força (kn) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 CP-01 CP-02 CP-03 CP-04 CP-05 CP-06 0,0 0,0-2,5-5,0-7,5-10,0-12,5-15,0-17,5-20,0 Delocamento vertical (mm) Figura 6 Diagrama força x delocamento do corpo-de-prova à flexão do corpode-prova de madeira CP-01 a CP-06

Força (kn) 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0-0,5-1 CP-08 CP-09 CP-10-1,5-2 -2,5-3 -3,5 Delocamento vertical (mm) -4-4,5-5 Figura 7 Diagrama força x delocamento vertical do corpo-de-prova à flexão do corpo-de-prova CP-08 a CP-10. Da mema forma que no enaio de caracterização motrado anteriormente, o valore encontrado foram comparado com o valore recomendado pela NBR-7190/97 em eu anexo B. Chegou-e ao eguinte valore: CP-01 a CP-06 (MPa) CP-08 a CP-10 (MPa) σσ MM.mmmmmm 104 E t.min 19.061 σσ MM.mmmmmm 97 E t.min 13.038 σσ MM.mmmmmmmmmm 119 E t.médio 20.140 σσ MM.mmmmmmmmmm 117 E t.médio 14.716 σσ MM.cccccccccccc. 115 E t.caract 20.967 σσ MM.cccccccccccc. 106 E t.caract 14.342 Nete trabalho foi adotado o valor médio, E M0=14.716MPa, encontrado no enaio do corpo-de-prova CP_08 a CP-10. 3.2.2 Enaio de caracterização do aço De poe do dado obtido em laboratório, obtiveram-e o diagrama tenão x deformação epecífica, ilutrado na Fig. 8, o valore da reitência à tração e do módulo de elaticidade do aço utilizado na viga mita. O valor médio obtido foi f u = 440,20 MPa. De acordo com a Fig. 9, que repreenta o comportamento médio, também obervam-e alteraçõe no valor da tangente à curva, para o divero incremento de força. Tomando-e como referência o ponto do diagrama referente à origem e o de tração de 8kN, ou eja: ponto (0; 0) e (302; 2,1309) obtém-e o valor do módulo de elaticidade E=141.768MPa, por meio da Eq.1. EE = σσ 1+σσ 0 εε 1 +εε 0 (1) onde: σσ 1 = tenão referente à força de 8kN, em MPa; σσ 0 = tenão referente à força de 0kN, em MPa; εε 1 = deformação epecífica referente à força de 8kN, em mm/mm; εε 0 = deformação epecífica referente à força de 0kN, em mm/mm. Para a determinação da tenão de ecoamento do aço utilizou-e o diagrama tenão x deformação epecífica motrado na figura 9, que repreenta a média do valore lido da deformaçõe. De poe do módulo de elaticidade E=141.768MPa, calculado pela Eq. 1, traçou-e uma reta paralela paando pelo ponto εε = 2 até o encontro com a curva do

valore médio de tenão e deformação epecífica com intereção no ponto εε = 4,62 e σσ = 370,94MMMMMM. Sendo coniderado, então: f y = 370,94MPa. 600 500 Tenão (MPa) 400 300 200 100 CP-01 CP-02 CP-03 CP-04 CP-05 Média 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Deformação epecífica ( ) Figura 8 Diagrama tenão x deformação epecífica do aço 600 500 Tenão (MPa) 400 300 200 100 370,94 Curva elaticidade+2 elaticidade tenão de ecoamento 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 Deformação epecífica ( ) Figura 9 Diagrama para determinação da tenão de ecoamento do aço A tenão de ecoamento e a tenão de ruptura indicam, pela claificação feita pela NBR- 8800 que o aço empregado nete trabalho é de baixa liga, alta reitência mecânica e reitente à corroão atmoférica. 3.2.3 Enaio de tração no conectore Contatou-e que a tenão de ruptura média de f u= 629,5MPa foi batante uperior ao da chapa dobrada. A alta reitência à tração indica que aim como o aço do perfi, o conectore ão formado por aço de alta reitência à corroão atmoférica. A figura 10 motra a curva tenão x deformação epecífica do aço do conectore. Notae no diagrama que, perto de 450 MPa, houve um enrijecimento do aço do parafuo. O relógio comparador acuou uma diminuição da deformação com o aumento da força indicando enrijecimento da peça. O diagrama deveria apreentar um patamar de ecoamento e depoi uma região de encruamento onde não houvee diminuição de deformação, ma uma diminuição na taxa de deformação. Ete enrijecimento ocorreu em todo o corpo-de-prova enaiado.

800 700 600 Tenão (MPa) 500 400 300 200 100 CP-01 CP-02 CP-03 CP-04 CP-05 CP-06 Média 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 Deformação epecífica ( ) Figura 10 Diagrama tenão x deformação epecífica no conectore 3.2 Enaio à flexão da viga 3.2.1 Força de ruptura A tabela 2 apreenta o valore da força de ruptura da viga imple e mita. TABELA 2 Força de ruptura da viga imple e mita Corpo-de-prova Força de ruptura (kn) Modo de ruptura CPFS- -01 47,50 cialhamento CPFS- -02 51,35 cialhamento CPFS- -03 40,00 tração - fragmentação CPFS-10S-01 54,05 tração - fragmentação CPFS-10S-02 52,00 cialhamento CPFS-20S-01 52,00 tração - fragmentação CPFS-20S-02 57,80 tração egundo a fibra CPFS-30S-01 61,75 tração - fragmentação CPFS-30S-02 55,40 tração egundo a fibra CPFS-10SI-01 73,60 cialhamento CPFS-10SI-02 65,00 cialhamento Grupo Valore médio da força de ruptura (kn) CPFS- 46,283 CPFS-10S 53,025 CPFS-20S 54,900 CPFS-30S 58,575 CPFS-10SI 69,300 Continuação da TABELA 2 Força de ruptura da viga imple e mita CPFS-20SI-01 68,00 cialhamento CPFS-20SI-02 71,35 cialhamento CPFS-20SI 69,675 CPFS-30SI-01 64,00 cialhamento CPFS-30SI-02 71,85 tração - fragmentação CPFS-30SI 67,925 CPFS-10-SIS 69,05 cialhamento CPFS-10-SIS 69,050 3.3 Etimativa do momento reitente 3.3.1 Viga de madeira em enrijecedore

A peça rompe quando a tenão de compreão ou de tração ultrapaa o valor limite de reitência do material. Supõe-e que o diagrama de tenõe tenha a forma triangular, como motra a Fig. 11. f co h x h-x Cw Tw y y cw tw z L.N. b f to Figura 11 Seção tranveral e ditribuição de tenõe para o grupo CPFS- onde: x = ditância da linha neutra (L.N.) à face uperior da eção tranveral da madeira; C w = força reultante de compreão na madeira; T w = força reultante de tração na madeira; y cw = ditância da reultante C w à L.N.; y tw = ditância da reultante T w à L.N.. Igualando-e a reultante de tração e de compreão, obtém-e a poição da L.N. dada pela Eq. (2): ff tt0 h xx = ff cc0 + ff tt0 (2) A força reultante de tração, T w e de compreão, C w ão dada, repectivamente, por: TT ww = ff tt0 bb(h xx) 2 ee CC ww = ff cc0 bb xx 2 (3) e (4) A ditância y tw e y cw em relação à L.N. ão dada, repectivamente, por: yy tttt = 2 3 (h xx) ee yy cccc = 2 xx (5) e (6) 3 A ditância entre a força reultante de tração e de compreão é dada pela Eq. (7) e o momento interno pela Eq. (8) zz = yy cccc + yy tttt = 2 3 ee MM iiiiii = TT ww zz = CC ww zz (7) ee (8) P/2 P/2 a c a l + - T + M Figura 12 Equema de carregamento da viga para o enaio em laboratório

De acordo com o carregamento motrado na Fig. 12, o momento de ruptura, obtido experimentalmente é dado pela Eq. (9) MM eeeeee = PP aa (9) 2 Na tabela 2 obtêm-e o reultado do momento para a viga CPFS- -01 a CPFS- - 03 TABELA 2 Momento interno e experimentai Viga do grupo CPFS- Madeira P rup x z M int M exp M Viga b h exp M mm mm kn cm cm kn m kn m int CPFS- -01 40,83 118,68 47,50 7,47 7,91 7,80 9,50 1,218 CPFS- -02 41,30 119,47 51,35 7,52 7,97 8,00 10,27 1,284 CPFS- -03 41,30 119,50 40,00 7,52 7,97 8,00 8,00 1,000 Média 41,14 119,21 46,28 7,50 7,95 7,93 9,26 1,168 Oberva-e que a maior diferença encontrada entre o momento interno e externo foi de 28,4% para o CPFS- -02. Por outro lado, para o CPFS- -03 não houve diferença entre o momento interno e experimental. Na média, a etimativa do momento interno ficou 16,8% inferior ao obervado experimentalmente. 3.3.2 Viga de madeira com perfil enrijecedor na face uperior Conidere-e uma viga mita de madeira enrijecida com perfil de aço em ua face uperior, como motra a Fig. 13 e perfil uperior como motra a Fig. 14. t b t f ti pc co Cpc a a a t t x Cw y y pc cw h L.N. ytw h-x Tw b f to Figura 13 Seção tranveral e ditribuição de tenõe para o grupo CPFS- S Coniderando-e a ditribuição triangular da tenõe na madeira, à emelhança do que foi feito no item 4.3.1 e adotando-e, para o perfil uma ditribuição retangular da tenõe, obtém-e o valor do momento interno, dado pela omatória da força reultante multiplicada pela ua ditância à L.N., egundo a equação (11). MM iiiiii = TT ww yy tttt + CC ww yy cccc + CC pppp yy pppp (11) A reultante T w e C w ão dada egundo a equaçõe (3) e (4), repectivamente, e a reultante C pc, no perfil é dada pela Eq. (12), onde, A pc é a área do perfil uperior. A ditância da força reultante de compreão no perfil em relação à L.N. é dada pela Eq. (13). CC pppp = σσ pppp AA pppp (12) yy pppp = xx + tt yy gggg (13)

Onde, t = epeura do perfil uperior e y gc = ditância do centro de gravidade do perfil uperior à ua face externa, conforme a Fig. 14. y t b a y gc x Figura 14 Seção tranveral do perfil uperior Para a força de 52kN, que correponde ao valor mai próximo da carga de ruptura e onde puderam er lido o valore da deformaçõe no extenômetro εε a1 de toda a peça enaiada (ver tabela 4), foi calculado o valor da deformação epecífica média εε a1=0,000652mm/mm=0,652. Utilizando-e a lei de Hooke, abendo-e que com eta deformação epecífica o aço encontra-e na fae elática E=141.768MPa, determinou-e a tenão média atuante no perfil uperior σσ pc=92,43mpa. Viga t TABELA 4 Momento interno e experimentai Viga do grupo CPFS- S perfil uperior madeira P exp x M int M exp t b a b m h m mm mm mm mm mm kn cm kn.m kn.m CPFS-10S-01 2 50 23 41,53 118,67 52,0 6,89 9,14 10,40 1,14 CPFS-10S-02 2 50 23 41,17 118,90 52,0 6,99 9,10 10,40 1,14 CPFS-20S-01 2 50 23 41,20 118,30 52,0 6,95 9,02 10,40 1,15 CPFS-20S-02 2 50 23 41,47 119,57 52,0 7,03 9,26 10,40 1,12 CPFS-30S-01 2 50 23 40,00 118,50 52,0 6,95 8,82 10,40 1,18 CPFS-30S-02 2 50 23 40,63 115,63 52,0 6,78 8,54 10,40 1,22 Média 2 50 23 41,00 119,26 52,0 6,95 8,98 10,40 1,16 3.3.3 Viga de madeira com perfi enrijecedore na face uperior e inferior Conidere-e uma viga de madeira enrijecida com perfil de aço em ua face uperior e inferior, como motra a Fig. 15. t b t f t pc co i Cpc a a a t t x Cw ypc ycw h L.N. b ti t y i tw h-x Tw y pt ai i ai ai Tpt ti bi ti fto pt ti Figura 15 Seção tranveral e ditribuição de tenõe para o grupo CPFS- SI Coniderando-e a ditribuição triangular da tenõe na madeira, à emelhança do que foi feito no item 4.3.1 e adotando-e, para o perfi metálico uma ditribuição retangular da tenõe, obtém-e o valor do momento interno, dado pela omatória da força reultante multiplicada pela ua ditância à L.N., egundo a equação (14). t M exp M int

MM iiiiii = TT ww yy tttt + CC ww yy cccc + CC pppp yy pppp + TT pppp yy pppp (14) A reultante T w, C w e C pc ão dada egundo a equaçõe (4.4) e (4.5) e (4.13), repectivamente, e a reultante T pt, no perfil inferior é dada pela equação (15). A ditância da reultante de tração no perfil inferior em relação à L.N. é dada pela Eq. (16) que é deduzida conforme a Fig. 16 TT pppp = σσ pppp AA pppp ee yy pppp = h xx + tt ii yy gggg (15) ee (16) Figura 16 Seção tranveral do perfil inferior A determinação da tenão de compreão atuante no perfil f pt é obtida a partir do conhecimento da deformaçõe ali medida. TABELA 5 Momento interno e experimentai Viga do grupo CPFS- SI MM eeeeee MM iiiiii Viga perfil up perfil inf Madeira (mm) (mm) (mm) P exp X M int M exp (kn) (cm) (knm) (knm) t b a t i b i a i b m h m CPFS-10SI-01 2 50 23 2 50 23 40,50 117,00 60,00 8,76 9,85 12,00 1,22 CPFS-10SI-02 2 50 23 2 50 23 40,23 117,50 60,00 8,80 9,87 12,00 1,22 CPFS-10SIS 2 50 23 2 50 23 40,47 118,20 60,00 8,81 10,13 12,00 1,18 CPFS-20SI-01 2 50 23 2 50 23 40,77 117,93 60,00 8,81 9,99 12,00 1,20 CPFS-20SI-02 2 50 23 2 50 23 41,00 118,37 60,00 8,83 10,11 12,00 1,19 CPFS-30SI-01 2 50 23 2 50 23 40,43 115,80 60,00 8,66 9,76 12,00 1,23 CPFS-30SI-02 2 50 23 2 50 23 41,00 116,63 60,00 8,73 9,78 12,00 1,23 Média 2 50 23 2 50 23 40,63 117,35 60,00 8,77 9,93 12,00 1,21 Obtiveram-e valore médio da deformaçõe εε a1=0,0002303mm/mm e εε a2=0,002037mm/mm, para a força de 60 kn, valor imediatamente inferior ao da ruptura. Para ete nível de força têm-e o valore da deformaçõe para todo o corpo-de-prova do grupo CPFS- SI. Utilizando-e a lei de Hooke, com E=141.768MPa, determinaram-e a tenõe σσ pc=32,64mpa e σσ pt=288,78mpa. 4 CONCLUSÕES Quanto ao enaio de caracterização da madeira: O valore encontrado no preente trabalho foram comparado ao apreentado na NBR-7190/97 - para a madeira utilizada no preente trabalho, o angelim vermelho, cuja epécie foi confirmada pelo LaMEM Laboratório de Madeira e Etrutura de Madeira da Ecola de Engenharia de São Carlo, USP. A madeira utilizada apreentou umidade média de 21,35%, uperior ao valor de 12%, recomendado pela NBR-7190/97 e denidade média de 1,082 g/cm 3, menor que o recomendado na referida norma para eta epécie de 1,170 g/cm 3. Comparando o valor obtido nete trabalho verificou-e que o reultado etá coerente com o indicado pela norma. Quanto à determinação da reitência à compreão e à tração paralela à fibra, o reultado experimentai obtido foram f co=64,65mpa e f to=109,73mpa, repectivamente. Obervandoe o valore da norma, verificou-e que o valore obtido etão bem próximo ao

recomendado, que ão f co=76,7mpa e f to=104,9mpa. Quanto ao módulo de elaticidade na compreão e na tração paralela à fibra foram encontrado o valore médio E c0=22.787mpa e E t0=23.280mpa, repectivamente. Verificou-e experimentalmente que o módulo de elaticidade, na compreão, obtido encontra-e bem acima do valor, E c0=16.694mpa, indicado pela norma. Com relação ao módulo de elaticidade na flexão, foram obtido doi valore: um para a relação l/h=23 e outro para l/h=9,44. Obtiveram-e o repectivo valore de E m0=20.140mpa e E m0=14.716mpa. Verificou-e, portanto, que a relação l/h é expreiva na determinação do módulo de elaticidade na flexão. Quanto ao enaio de caracterização do aço: Do enaio realizado, obtiveram-e o valore médio da tenão de ruptura, da tenão de ecoamento e do módulo de elaticidade. O valore encontrado foram: f u=440,20mpa, f y=370,94mpa e E=141.768MPa. Oberva-e que o valor do módulo de elaticidade obtido foi bem inferior ao que epecifica a NBR-8800 cujo valor recomendado é de 200.000MPa. Quanto à tenõe obtida, verificou-e tratar de aço de baixa liga e alta reitência mecânica e reitente à corroão atmoférica. Quanto ao conectore utilizado obteve-e o valor de ruptura médio de f u=629,50mpa, bem uperior ao valor encontrado no aço do perfil em chapa dobrada. Quanto ao enaio à flexão da viga: Obervou-e na curva carga x delocamento, que a preença do perfi de chapa dobrada conferiu maior rigidez ao itema. Para o perfi CPFS- S houve aumento médio, no valor da carga de ruptura, de 20% em relação à carga última do CPFS-. Para o CPFS- SI houve aumento médio, no valor da carga de ruptura de 49% em relação à carga última do CPFS-. Verificou-e ainda que, para o CPFS- S, houve ganho de reitência com o aumento do epaçamento entre o conectore. O memo efeito não foi verificado no CPFS- SI.Em termo gerai, pôde-e contatar que a deformaçõe de compreão na madeira, para determinado nível de carregamento, reduziram à medida que e introduziu o enrijecimento. A mema verificação e fez para a deformaçõe de tração na madeira. Quanto à deformaçõe de compreão no perfil de chapa dobrada, verificou-e que eu valore foram influenciado pelo itema de aplicação da carga e pelo efeito da compreão. A partir de determinado valor de carregamento houve um decrécimo da deformaçõe com o aumento da carga. Já, quanto à deformaçõe de tração no perfil de chapa dobrada, que não foram influenciado pelo itema de carregamento, a deformaçõe continuaram aumentando com o acrécimo da carga. Quanto ao delizamento entre o perfil de chapa dobrada e a madeira, obervou-e que eu valore foram menore quanto menore o epaçamento entre o conectore, epecialmente na regiõe uperiore comprimida. Na região tracionada ete efeito não pôde er evidenciado. Quanto à etimativa do momento reitente: Para a viga em enrijecedor, obervou-e que a etimativa do momento interno ficou, em média, 16,8% inferior ao momento externo (ou experimental), tal fato pode er atribuído à adoção do diagrama triangular de ditribuição de tenõe. O memo aconteceu com a viga com enrijecedore, onde a diferença obervada foram, em média, 16% e 21% para o CPFS- S e CPFS- SI, repectivamente. Se adotar um diagrama de tenõe com uma região de platificação, eta diferença erão menore. 5 AGRADECIMENTOS: O autore agradecem a emprea Perfinaa Ltda. pelo fornecimento do perfi de aço para confecção da viga mita. À Ecola de Engenharia Civil da Univeridade Federal de Goiá, à FUNAPE e ao Curo de Metrado da EEC/UFG pelo fornecimento do inumo neceário à pequia. À Ecola de Engenharia Civil da Univeridade Católica de Goiá e à Carlo Campo Conultoria e Contruçõe Ltda. por cederem eu laboratório, funcionário e equipamento para enaio de caracterização do materiai. Ao LaMEM Laboratório de Madeira e Etrutura de Madeira da Univeridade de São Carlo USP ao eu funcionário pelo eninamento para realização do enaio de caracterização da madeira.

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 6152 - Materiai Metálico Determinação da propriedade mecânica à tração. Rio de Janeiro, 1992. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 6362 - Perfi de aço laminado a quente oldado e formado a frio. Rio de Janeiro, 1982. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 6892 - Materiai metálico enaio de tração à temperatura ambiente. Rio de Janeiro, 2002. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 7190 - Projeto de etrutura de madeira. Rio de Janeiro, 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 8800 - Projeto e execução de etrutura de aço de edifício (método do etado limite). Rio de Janeiro, 2008. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT, NBR 14762 - Dimenionamento de etrutura de aço contituída por perfi formado a frio Procedimento, São Carlo, 2001. Diponível em: < http://www.dec.fei.unep.br/rbj/nbr14762_2001.pdf>. Aceo em 01 nov. 2007. ALVA, Geron Moacyr. Siniega; MALITE, Maximiliano. Comportamento etrutural e dimenionamento de elemento mito aço-concreto. Caderno de Engenharia de Etrutura São Carlo, v.7, n. 25, p. 51-84, 2005. ALVES, C. M.. Análie de elemento fletido em etrutura de aço contituída de perfi formado a frio. 2001. 160 f. Diertação (Metrado em Engenharia Civil) Ecola de Engenharia Civil da Univeridade Federal de Goiá, 2001. BREYER, D. E. Deign of wood tructure. 3 rd ed..1993. McGraw-Hill, Inc. EUROCODE 5 Deign of timber tructure part 1.1: general rule and rule for building - EN 1995-1-1, Reviion Date 08/06/1999. MALITE, MAXIMILIANO. Viga mita aço-concreto: Ênfae em edifício, São Carlo, EESC-USP, 1993. 105 p. NICOLAS, Elia Antonio, MASCIA, Nilon. Tadeu. Etudo de ligaçõe em corpo-de-prova de concreto-madeira. In: VIII Encontro Braileiro em Madeira e Etrutura de Madeira, 2002, Uberlândia. Anai do VIII Ebramem. Uberlândia : UFU, 2002. v. 1. p. 1-10. QUEIRÓZ, Gilon. Elemento da etrutura mita de aço-concreto. Belo Horizonte, Editora O Lutador, 2001, 336 p. il. ROCCO Lahr, F. A., PLETZ, E., PIGOZZO, J. C. Apecto da claificação mecânica de peça etruturai de madeira. In: VII ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRAS E EM ESTRUTURAS DE MADEIRA, 2000, São Carlo. Anai. São Carlo : EESC-USP, 2000. v. único. ROCCO Lahr, F. A., Dia, A. A. Determinação da propriedade da madeira para projeto etruturai. Madeira Arquitetura e Engenharia, Marília,, v. 1, n. 1, p. 13-18, 2000. SERACINO R., LEE C.T., LIM T.C., LIM J. Y. Partial interaction tree in continuou compoite beam under erviceability load. Journal of Contructional Steel Reearch, In Pre, Received 21 May 2003; received in revied form 19 December 2003; accepted 9 January 2004. 7 NOTA DE RESPONSABILIDADE O autore ão o único reponávei pelo que etá contido nete trabalho.