Analysis of stresses and displacements in cylindrical wood parts due to shrinkage

A retração na madeira pode ser analisada sob o ponto de vista de sua influência em tensões, deformações e deslocamentos, presentes nas estruturas. Essa retração pode ser computada como parcela nas relações tensão-deformação, considerando-se nessa análise uma peça de madeira em forma de tronco cilíndrico sem forças externas, num sistema de coordenadas cilíndricas. Devido à simetria radial o campo de deslocamentos é função do raio e o deslocamento na direção angular é nulo. Considerando-se também que a deformação longitudinal seja constante, as deformações são escritas em função dos coeficientes de deformação reduzida e de um coeficiente associado denominado de k, apresentados por Lekhnitskii, os quais dependem das propriedades de elasticidade do material. Com isso a equação diferencial que rege esse problema é função dos coeficientes de deformação e consequentemente da retração. Para exemplificar o uso da equação regente do problema e consequente determinação de tensões nas direções radial e tangencial e deslocamentos radiais foram utilizados os coeficientes de elasticidade da espécie de madeira Pinus caribaeaobtidos em procedimento experimental auxiliar. De um modo geral, os resultados mostraram a importância de se verificar a influência da retração no estado de tensão radial e tangencial e nos deslocamentos radiais em peças de madeira2013346The shrinkage in wood can be analyzed under the point of view of the influence on stresses, strains and displacements present in the structures. Thus, the shrinkage can be computed as parcel in the stress-strain relationship, considering in this analysis a piece of wood in form of cylindrical stem without external forces, in a system of cylindrical coordinates. Due to the radial symmetry, the field of displacements is function of radius and the angular displacement is null. Considering also the longitudinal strain is constant, the strains are written in function of the reduced strain coefficients and an associate coefficient denominated byk, presented by Lekhnitskii, which depend on the material elastic properties. With this, the differential equation that conducts this problem is function of the coefficients of strain and consequently of the shrinkage. As example of the use of the regent equation and consequently determination of stresses in the radial and tangential directions it was used the elastic coefficients of the wood species Pinus caribaea obtained in auxiliary experimental procedure. In general, the results indicated the importance of verifying the influence of the shrinkage in the of radial and tangential stress state and also in displacements of the wood piece

Timber-concrete composite structures: a rational technique for bridges of vicinal roads

In general, the rational application of construction materials requires the development or improvement of building techniques. Thus, the use of concrete and timber, traditional materials largely accepted in rural buildings, making composite structures, constitutes a possible solution for presenting adequate structural and economical performances and durability too. In particular, the effectiveness of this structural system must be assured by a connection at the interface of the materials, and it can be of discrete (metallic elements: screws, steel bars, nails etc) or continuous types (epoxy adhesive). Several kinds of civil construction applications can be contemplated by this structural system, as in restorations or construction of new bridges. In fact, along the vicinal roads, there is a large number of timber bridges that need restorations and there is a need to construct new bridges as well. General speaking, bridges are exposed to severe weather and loading conditions, and, thus, they must be carefully studied, so that the connection mechanisms can be more precisely evaluated, as well as the composite structure behavior during its entire life. In this context, by analyzing the several aspects that involve the performance of the timber-concrete composite structures and, also the mechanical behavior of the connections in these structures, we conclude, in this article, that this construction technique is feasible for bridges in vicinal roads. Further, additional research on the long-term loading effects, temperature and moisture variations, is necessary to improve the simulation models.De modo geral, a aplicação racional de materiais de construção requer o desenvolvimento ou aprimoramento de técnicas construtivas. Nesse sentido, a utilização do concreto e da madeira, materiais tradicionais e de grande aceitação em construções rurais, formando estruturas mistas, constitui-se em uma solução viável por apresentar desempenhos estrutural e econômico adequados, bem como boa durabilidade. Particularmente, a efetivação desse sistema estrutural deve ser assegurada por meio de uma ligação na interface dos materiais, podendo ser do tipo discreta (elementos metálicos: parafusos, barras de aço, pregos, etc.) ou contínua (adesivo epóxi). Na construção civil, diversos tipos de aplicações podem ser contemplados com esse sistema estrutural, tais como restaurações ou construções de novas pontes. De fato, em estradas vicinais, existe um grande número de pontes de madeira que necessitam de reformas e também há a necessidade de construção de pontes novas. De maneira geral, as pontes são expostas a condições severas de intemperismo e carregamento, necessitando, desse modo, de estudos cuidadosos para que se possa avaliar com maior precisão os mecanismos da ligação, bem como o comportamento da estrutura mista em toda sua vida útil. Nesse contexto, ao serem analisados, neste artigo, os diversos aspectos que envolvem o desempenho das estruturas mistas em madeira-concreto e também o comportamento mecânico das ligações nessas estruturas, pode-se concluir que essa técnica é viável para construção de pontes das estradas vicinais. Além disso, pesquisas adicionais sobre efeitos de carregamento de longa duração, variações de temperatura e umidade são necessárias para melhorar os modelos de simulações.1248125

Análise de estruturas sanduíche: parâmetros de projeto

As estruturas sanduíche têm despertado grande interesse e já estão bastante difundidas em diversos segmentos industriais, sendo suas principais utilizações nas indústrias aeroespacial, militar e civil. Este fato se deve à sua propriedade de combinar alta rigidez à flexão e baixo peso, resultando em uma estrutura muito eficiente. Neste trabalho foram analisadas as estruturas tipo sanduíche, considerando seu comportamento mecânico e possíveis aplicações na construção civil. É apresentada uma rotina para elaboração de projetos para a construção civil utilizando as estruturas sanduíche, com ênfase em estruturas planas, tais como vigas e placas. Emprega-se também uma ferramenta, planilha eletrônica, para analisar e avaliar a aplicação de diversos materiais de construção em estruturas tipo sanduíche

Analysis of sandwich structures: design parameters

Sandwich structures have aroused much interest and are already widespread in different industrial sectors, especially in aerospace, military and construction. This is due to their characteristic of being able to combine high bending rigidity and low weight, resulting in a very efficient structure. In this paper, sandwich structures were analyzed considering their mechanical behavior and possible applications in the building industry. A routine is presented for the development of designs for the construction industry, using sandwich structures, emphasizing flat structures, such as beams and plates. A spreadsheet is also used to analyze and evaluate the application of various building materials in sandwich structures.As estruturas sanduíche têm despertado grande interesse e já estão bastante difundidas em diversos segmentos industriais, sendo suas principais utilizações nas indústrias aeroespacial, militar e civil. Este fato se deve à sua propriedade de combinar alta rigidez à flexão e baixo peso, resultando em uma estrutura muito eficiente. Neste trabalho foram analisadas as estruturas tipo sanduíche, considerando seu comportamento mecânico e possíveis aplicações na construção civil. É apresentada uma rotina para elaboração de projetos para a construção civil utilizando as estruturas sanduíche, com ênfase em estruturas planas, tais como vigas e placas. Emprega-se também uma ferramenta, planilha eletrônica, para analisar e avaliar a aplicação de diversos materiais de construção em estruturas tipo sanduíche.24725

GLUED LAMINATED TIMBER OF PARICÁ REINFORCED WITH SYNTHETIC FIBERS

The aim was to evaluate the performance of laminated timber (GLULAM) of Schizolobium parahyba var. amazonicum (paricá) reinforced with fiber of glass or carbon glued with resorcinol adhesive through static bending, shear and tension parallel and perpendicular-to-grain and glued line tests and compare the experimental results with analytical ones. The bending test was divided in 5 treatments (T) composed by 6 test specimens, being T1 the control without fiber reinforcement, T2 with fiberglass of 110 g∙m-2 from grammage, T3 with fiberglass of 200 g∙m-2, T4 with fiberglass of 330 g∙m-2; and T5 with carbon fiber of 200 g∙m-2. The Longitudinal Modulus of Elasticity – MOE of bending test was obtained by analytical and experimental designs. The results were analyzed by Tukey’s test with 5% of significance. There were not a significant increase of the MOE value and the bending strength, of tensile or shear strength in the glued line for all treatments. The analytical design results in displacements significant lower than the experimental. The resorcinol adhesive had a satisfactorily bending performance without ruptures by tension parallel and perpendicular-to-grain or shear

Modelo elástico ortotrópico aplicado a la madera

La madera, entre los materiales de construcción, presenta un comportamiento ortotrópico, esto debido a su estructura interna con tres ejes elásticos de simetría: longitudinal, tangencial y radial. El efecto de la orientación angular de las fibras en el módulo elástico constituye la causa fundamental de la anisotropia en la madera. Este efecto es responsable por los grandes cambios en los valores de los componentes del tensor constitutivo, y, consecuentemente en los valores de las constantes elásticas de la madera. El objeto de este articulo es verificar la adecuaci6n del modelo ortotrópico para la madera, expresado básicamente por el módulo de elasticidad E referido a una dirección determinada. Se considera una transformación de coordenadas entre los ejes del material (L, R y T) y los ángulos de Euler para utilizar una ecuación constitutiva para materiales ortotrópicos. El propósito principal de este análisis es explorar teóricamente la transformación de coordenadas, desde el punto de vista tridimensional y también, comparar estadísticamente los resultados del módulo de elasticidad obtenido a través del ensayo de compresión en la madera brasileña de la especie, Guapuruvú, con los valores obtenidos por medio de una expresión teórica. Los resultados de este análisis, en el que el coeficiente de determinación (R-sq) fue igual a 0.965 en un análisis de mínimos cuadrados lineal, mostró que el modelo ortotrópico es válido para ser aplicado. AbstractAmong the construction materials, wood reveals an orthotropic pattern because of unique characteristics in its internal structure with three axes of wood biological directions (longitudinal, tangential and radial). The effect of grain orientation on the elastic modulus constitutes the fundamental cause for wood anisotropy. It is responsible for the greatest changes in the values of the constitutive tensor components, and, thus in the elastic constant values of wood. The goal of this article is to verify the adequacy of the orthotropic model for wood, basically expressed by the modulus of elasticity Et. related to a determined direction. Coordinate transformation between the materials axes (L, R andT) and Euler's angles is considered to use a constitutive equation for orthotropic materials. The main purpose of this analysis is to theoretically explore the coordinate transformation in the three - dimensional point of view and also to statistically compare the results of modulus of elasticity from compression test in a Brazilian wood species, Guapuruvzi (Schizolobium parahyba), with values obtained from a theoretical expression. The results from the analysis, in which the coefficient of determination (R-sq) was equal to 0.965 for a linear least squares analysis, showed that the orthotropic model is adequate to be applied

CONCERNING THE ELASTIC ORTHOTROPIC MODEL APPLIED TO WOOD ELASTIC PROPERTIES

Among the construction materials, wood reveals an orthotropic pattern, because of unique characteristics in its internal structure with three axes of wood biological directions (longitudinal, tangential and radial). elastic symmetry: longitudinal, tangential and radial, reveals an orthotropic pattern. The effect of grain angle orientation onin the elastic modulus constitutes the fundamental cause forof wood anisotropy. It is responsible for the greatest changes in the values of the constitutive tensor components, and, thus in the elastic constant values of wood. The goal of this article is to verify the adequacy of the orthotropic model for wood, basically expressed by the modulus of elasticity Ei related to a determined direction. It was considered a cCoordinate transformation between the materials axes (L, R and T) and Euler′s angles is considered to use a constitutive equation for orthotropic materials. The main purpose of this analysis is to theoretically explore the coordinate transformation in the three - dimensional point of view and also to statistically compare the results of modulus of elasticity from compression test in a Brazilian wood species, Guapuruvú (Schizolobium parahyba), with values obtained from a theoretical expression. The results from the analysis, in which the coefficient of determination (R-sq) was equal to 0.965 for a linear least squares analysis, showed that the orthotropic model is adequate to be applie

Analysis Of Stresses And Displacements In Cylindrical Wood Parts Due To Shrinkage

The shrinkage in wood can be analyzed under the point of view of the influence on stresses, strains and displacements present in the structures. Thus, the shrinkage can be computed as parcel in the stress-strain relationship, considering in this analysis a piece of wood in form of cylindrical stem without external forces, in a system of cylindrical coordinates. Due to the radial symmetry, the field of displacements is function of radius and the angular displacement is null. Considering also the longitudinal strain is constant, the strains are written in function of the reduced strain coefficients and an associate coefficient denominated by k, presented by Lekhnitskii, which depend on the material elastic properties. With this, the differential equation that conducts this problem is function of the coefficients of strain and consequently of the shrinkage. As example of the use of the regent equation and consequently determination of stresses in the radial and tangential directions it was used the elastic coefficients of the wood species Pinus caribaea obtained in auxiliary experimental procedure. In general, the results indicated the importance of verifying the influence of the shrinkage in the of radial and tangential stress state and also in displacements of the wood pieces.201324

Modelo elástico ortotrópico aplicado a la madera

Among the construction materials, wood reveals an orthotropic pattern because of unique characteristics in its internal structure with three axes of wood biological directions (longitudinal, tangential and radial). The effect of grain orientation on the elastic modulus constitutes the fundamental cause for wood anisotropy. It is responsible for the greatest changes in the values of the constitutive tensor components, and, thus in the elastic constant values of wood. The goal of this article is to verify the adequacy of the orthotropic model for wood, basically expressed by the modulus of elasticity Et. related to a determined direction. Coordinate transformation between the materials axes (L, R andT) and Euler's angles is considered to use a constitutive equation for orthotropic materials. The main purpose of this analysis is to theoretically explore the coordinate transformation in the three - dimensional point of view and also to statistically compare the results of modulus of elasticity from compression test in a Brazilian wood species, Guapuruvzi (Schizolobium parahyba), with values obtained from a theoretical expression. The results from the analysis, in which the coefficient of determination (R-sq) was equal to 0.965 for a linear least squares analysis, showed that the orthotropic model is adequate to be applied.La madera, entre los materiales de construcción, presenta un comportamiento ortotrópico, esto debido a su estructura interna con tres ejes elásticos de simetría: longitudinal, tangencial y radial. El efecto de la orientación angular de las fibras en el módulo elástico constituye la causa fundamental de la anisotropia en la madera. Este efecto es responsable por los grandes cambios en los valores de los componentes del tensor constitutivo, y, consecuentemente en los valores de las constantes elásticas de la madera. El objeto de este articulo es verificar la adecuaci6n del modelo ortotrópico para la madera, expresado básicamente por el módulo de elasticidad E referido a una dirección determinada. Se considera una transformación de coordenadas entre los ejes del material (L, R y T) y los ángulos de Euler para utilizar una ecuación constitutiva para materiales ortotrópicos. El propósito principal de este análisis es explorar teóricamente la transformación de coordenadas, desde el punto de vista tridimensional y también, comparar estadísticamente los resultados del módulo de elasticidad obtenido a través del ensayo de compresión en la madera brasileña de la especie, Guapuruvú, con los valores obtenidos por medio de una expresión teórica. Los resultados de este análisis, en el que el coeficiente de determinación (R-sq) fue igual a 0.965 en un análisis de mínimos cuadrados lineal, mostró que el modelo ortotrópico es válido para ser aplicado