MOE evaluation for round timber and small wood specimens of Pinus elliottii

O documento normativo NBR 7190:1997 – Projeto de estruturas de madeira, da Associação Brasileira de\ud Normas Técnicas – ABNT, em vigor, especifica que os cálculos estruturais podem ser realizados a partir\ud de dados obtidos em ensaios de corpos-de-prova de pequenas dimensões, isentos de defeitos (como presença\ud de nós) que podem ocorrer em peças de tamanhos estruturais e influenciar nos seus desempenhos.\ud Assim, este trabalho avalia os valores de módulo de elasticidade obtidos a partir de ensaios de compressão\ud paralela às fibras e de flexão estática, realizados em corpos-de-prova isentos de defeitos e em peças\ud estruturais roliças da espécie Pinus elliottii. Foram ensaiados quarenta e oito exemplares (vinte e quatro\ud de pequenas dimensões e vinte e quatro de dimensões estruturais) para cada teste, totalizando noventa\ud e seis ensaios. As análises estatísticas indicam que há diferença significativa entre os valores médios obtidos\ud para os corpos-de-prova (7.724MPa) e para as peças estruturais (9.594 MPa) nos ensaios de flexão\ud estática, e o mesmo ocorre para os testes de compressão paralela às fibras, com 11.596 MPa obtidos para\ud os corpos-de-prova, contra 8.077 MPa para as peças estruturais. Para o caso da compressão paralela às\ud fibras os resultados dos ensaios em corpos de prova, adotados como referência pela norma NBR 7190\ud para o cálculo estrutural, foram inferiores aos obtidos em peças de maior dimensão, indicando que seu uso\ud pode conduzir a dimensionamento estrutural inseguro, uma vez que as peças estruturais apresentaram\ud comportamento inferior ao das pequenas dimensões.Brazilian code NBR 7190:1997 – Design of timber structures, ABNT, specifies that structural design can\ud be done using data obtained from small wood specimens. However, natural characteristics present in\ud structural timber, as knots, may affect mechanical properties. The aim of this study is to evaluate modulus\ud of elasticity obtained in compression parallel to grain and static bending tests, carried out for small wood\ud specimens and structural round timber of Pinus elliottii. Twenty four small wood specimens and twenty\ud four structural round timber pieces were submitted to compression parallel to grain, and twenty four small\ud wood specimens and twenty four structural round timber pieces were submitted to static bending. ANOVA\ud analysis indicates that there is statistical difference for MOE in static bending: 7.724 MPa (average) was\ud obtained for small wood specimens versus 9.594 MPa for structural pieces. There is also a difference in\ud compression parallel to grain tests: 11.596 MPa (average) was obtained for small wood specimens versus\ud 8.077 MPa for structural round timber. As conclusion, the use of data obtained in compression parallel to\ud grain (the standard test reference in NBR7190:1997 for structural design) in small wood specimens may\ud lead to an unsafe structural timber design, due to low values obtained in structural round timber compared\ud to small wood specimen values.CNP

Roof modular system in wood and particle board (OSB) to rural construction

Wood is a material of great applicability in construction, with advantageous properties to form various structural systems, such as walls and roof. Most of the roof structural systems follow models that have remained unchanged for a long time. A roof modular system in distinguished materials is proposed: reforested wood (Pine), oriented strand board (OSB) and roof tiles made of recycled long-life packaging material in order to be applied in rural construction. In this alternative, besides the benefit of giving destination packages with long-life thermal comfort, it also highlights the use of reforestated wood being the cultivation of such species that provides incentive for agribusiness. The structural performance of this alternative was evaluated through computer modeling and test results of two modular panels. The analysis is based on the results of vertical displacements, deformations and stresses. A positive correlation between theoretical and experimental values was observed, indicating the model's feasibility for use in roof structures. Therefore, the modular system represents a solution to new architecture conceptions to rural construction, for example, storage construction, cattle handling and poultry, with benefits provided by prefabricated building systems

Roof modular system in wood and particle board (OSB) to rural construction

Wood is a material of great applicability in construction, with advantageous properties to form various structural systems, such as walls and roof. Most of the roof structural systems follow models that have remained unchanged for a long time. A roof modular system in distinguished materials is proposed: reforested wood (Pine), oriented strand board (OSB) and roof tiles made of recycled long-life packaging material in order to be applied in rural construction. In this alternative, besides the benefit of giving destination packages with long-life thermal comfort, it also highlights the use of reforestated wood being the cultivation of such species that provides incentive for agribusiness. The structural performance of this alternative was evaluated through computer modeling and test results of two modular panels. The analysis is based on the results of vertical displacements, deformations and stresses. A positive correlation between theoretical and experimental values was observed, indicating the model's feasibility for use in roof structures. Therefore, the modular system represents a solution to new architecture conceptions to rural construction, for example, storage construction, cattle handling and poultry, with benefits provided by prefabricated building systems.189193Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Módulo de elasticidade aparente em vigas roliças estruturais de madeira Pinus elliottii

Este trabalho investiga, com o auxílio da norma brasileira ABNT NBR 7190:1997 (Projeto de Estruturas de Madeira) e do ensaio de flexão estática a três pontos, a influência das medidas entre o comprimento (L) e o diâmetro (d) de peças estruturais de madeira roliça da espécie Pinus elliottii no cálculo do módulo de elasticidade (MOE). Foram ensaiadas, de forma não destrutiva, 24 peças de madeira (verde) com comprimento médio de 750 cm e diâmetro médio de 30 cm. Para tanto, foram determinados os valores dos módulos de elasticidade para seis relações (L/d) distintas entre comprimento e diâmetro (9; 12; 15; 18; 21; 24), fornecendo seis valores distintos de MOE por peça utilizada. Os resultados da análise de variância indicaram equivalências dos módulos de elasticidade apenas entre as relações L/d iguais a 24, 21, 18 e 15, revelando ser de 15 o menor valor da relação responsável por minorar significativamente o efeito das forças cisalhantes. Isso implica que, para o uso adequado da equação de cálculo do módulo de elasticidade pela norma brasileira para as peças de roliças de madeira Pinus elliottii, faz-se necessário respeitar a relação L/d≥15

Experimental study on full-scale glulam beams manufactured with Eucalyptus urograndis

Engineered wood products need alternatives of raw materials to their production. The hybrid Eucalyptus urograndis has great potential to supply the demand of this industrial sector. In this context, the present paper aims to analyse the feasibility of using Eucalyptus urograndis in glued laminated timber (glulam) production. To this end, four groups with ten glulam beams each, were produced and tested. An extensive experimental program was performed in order to determine: the stiffness and bending strength of the beams; and the compression strength parallel to grain of the beams. The performance of structural adhesives was verified based on shear tests of glue lines. The experimental mean of stiffness was higher than 14675 MPa and the characteristic value of compression strength parallel to grain achieved a value above 40 MPa. Nevertheless, failure mode of the glulam beams showed that finger-joints reduced bending strength. The glulam beams produced with Eucalyptus urograndis proved to be a feasible alternative due to their mechanical properties. However, this material presents difficulties in finger-joints adhesion

Numerical and experimental analyses of biocomposites reinforced with natural fibres

n the last decades the biocomposites have been widely used in the construction, automobile and aerospace industries. Not only the interface transition zone (ITZ) but also the heterogeneity of natural fibres affects the mechanical behaviour of these composites. This work focuses on the numerical and experimental analyses of a polymeric composite fabricated with epoxy resin and unidirectional sisal and banana fibres. A three-dimensional model was set to analyze the composites using the elastic properties of the individual phases. In addition, a two-dimensional model was set taking into account the effective composite properties obtained by micromechanical models. A tensile testing was performed to validate the numerical analyses and evaluating the interface condition of the constitutive phases

Sistema Estrutural e Construtivo do MÓDULO (M) em Madeira como Instrumento de Aproximação Social na Promoção da Cidadania de Crianças e Jovens Socialmente Vulneráveis

O artigo trata sobre a apresentação de sistema estrutural e construtivo em madeira perfilada roliça de reflorestamento, denominado MÓDULO (M), cuja aplicação como artefato arquitetônico visa promover a cidadania e garantir os direitos de crianças e jovens socialmente vulneráveis de comunidades carentes no entorno das cidades de pequeno, médio e grande porte. Historicamente, no Brasil, a madeira tem uso não compatível com a sua relevância na construção civil, notadamente em elementos estruturais. Este trabalho procura um modo não convencional em pensar estruturas, por meio de uma nova abordagem arquitetônica conceitual, que possibilite configurações espaciais das mais diversas, permeadas com preocupações estéticas. Um exemplo desta abordagem é o MÓDULO (M) que reforça a ideia da aplicação da madeira de reflorestamento em estruturas, concebendo espaços arquitetônicos agradáveis e confortáveis e com preocupações ecológicas, causando mínimo impacto ao meio ambiente. O objetivo deste trabalho é apresentar uma estrutura demonstrativa em madeira de reflorestamento que atende a programas funcionais de interesse social, privilegiando prioritariamente às necessidades programáticas de comunidades sobrevivendo em favelas (normalmente situadas nas periferias das cidades) , de crianças e jovens socialmente vulneráveis. Este sistema é projetado para ser implantado em solos de diferentes declividades e de difícil acesso.This article presenting a timber structural and constructive system of round profiled from reforestation log wood, named MODULE (M), whose application as architectural artifact aims to promote citizenship and guarantee the rights of socially vulnerable children and youth from poor communities in the small, medium and large surrounding towns. Historically, in Brazil, the timber use is not compatible with its relevance in construction, especially in structural elements. This paper seeks a way to think in unconventional structures through a new conceptual architectural approach that enables spatial configurations of the most diverse, permeated with aesthetic concerns. An example of this approach is the MODULE (M) which reinforces the idea of applying reforested log wood in structures, designing architectural spaces pleasant and comfortable, with ecological issues, causing minimal impact to its environment. The objective of this paper is to present a timber demonstrative structure that meets social interest case studies, prioritizing programmatic needs of a community socially vulnerable of children and young people, usually located on the outskirts of cities, surviving in housing type slums. This system is designed to be implanted in soils with different declivities and hard access

PASSARELA ESTAIADA DE MADEIRA COM DUAS TORRES

Este artigo apresenta aspectos de projeto da passarela estaiada de madeira com duas torres de 6,10 m de altura, 45 m de comprimento, localizada no município de Brotas, Estado de São Paulo, Brasil, construída pela Prefeitura deste munícipio, com projeto elaborado por integrantes do Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira (LaMEM), do Departamento de Engenharia de Estruturas (SET), Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Universidade de São Paulo (USP). A estrutura da passarela é composta por fundação e berços de apoio feitos em concreto armado; por peças roliças de Eucalyptus citriodora, tratadas com CCA em autoclave, para as vigas principais; por tabuleiro de peças serradas de Mezifaurus itauba, que receberam pintura contra a demanda biológica. O cálculo foi baseado nos requisitos da norma brasileira para projeto de estruturas de madeira NBR7190 (1997). A passarela estaiada confirma a viabilidade do uso da madeira de reflorestamento, particularmente a utilizada nas peças principais, como excelente material estrutural, que apresenta baixo consumo energético, ótima relação resistência/peso e grande durabilidade, quando tratada

Influence of Displacements on Calculus of the Longitudinal Modulus of Elasticity of Pinus Caribaea Structural Round Timber Beams

Round timber shows great potential for use as a building material, having the advantage of not being proc-essed, such as the sawn wood. In Brazil, the normative standards that deal with the existing round timber elements are mainly headed for the pole market, being in force for at least twenty years without technical review, recommending char-acterization of this material by destructive methods, using small specimens with no defects and a cantilever beam structural model[2]. This paper aims to determine the longitudinal modulus of elasticity of Pinus caribaea structural round timber beams using static three-point bending test under physical and geometrical linearity conditions (non-destructive methodol-ogy) which evaluates the effect of the L/200 and L/300 displacement measurements for this purpose[6]. The results achieved by the confidence interval show the statistical equivalence between the values of the modulus of elasticity, being possible in this case, the use of both limits in displacement measurements

Estudo analítico da estabilidade dimensional longitudinal das espécies de madeira tropicais brasileiras

Brazil owns a large vegetal covering and the best utilization of these materials requires physical and mechanical characterization procedures. Equations found in the literature make easier the wood properties determination. At this context, well known authors developed the equation βl = βt/23, being βl and βt the longitudinal and tangential shrinkage percentages, for βl estimation based on the βt value specially for wood species from the Northern hemisphere. This paper aims to investigate the accuracy of this equation for fifteen tropical Brazilian wood species covering the entire range of hardwood strength classes according to the Brazilian Normative ABNT NBR7190. The average experimental values of βl and βt were 7.71% (CV = 26,71%) and 0.73% (CV = 38,76%), respectively. The non-parametric Kruskal-Wallis ANOVA refuted the hypothesis of equivalence between theoretical and experimental βl values (p-value = 0.0000). A linear regression model fitted to experimental values provided βl = βt/9,84 as optimal solution (p-value = 0.0000, R2 = 47,23%). According to results it is possible to conclude that the value of longitudinal shrinkage percentage of tropical Brazilian wood species is statistically 2,34 times greater than the value found in the literature, which impacts the design of timber structures procedures increasing the internal stresses in timber structural elements.O Brasil possui grande cobertura vegetal e o melhor aproveitamento desses materiais requer procedimentos de caracterização física e mecânica. Equações encontradas na literatura facilitam a determinação das propriedades da madeira. Nesse contexto, autores conhecidos desenvolveram a equação βl = βt/23, sendo βl e βt as porcentagens de retração longitudinal e tangencial, para estimativa de βl com base no valor de βl especialmente para espécies de madeira do hemisfério Norte. Este trabalho tem como objetivo investigar a precisão desta equação para quinze espécies de madeiras tropicais brasileiras cobrindo toda a faixa de classes de resistência da madeira de lei de acordo com o Norma Brasileira ABNT NBR 7190. Os valores experimentais médios de βl e βt foram 7,71% (CV = 26,71 %) e 0,73% (CV = 38,76%), respectivamente. A ANOVA não paramétrica de Kruskal-Wallis refutou a hipótese de equivalência entre os valores de βl  teórico e experimental (p-valor = 0,0000). Um modelo de regressão linear ajustado aos valores experimentais forneceu βl  =βt/9,84 como solução ótima (p-valor = 0,0000, R² = 47,23%). De acordo com os resultados, é possível concluir que o valor da porcentagem de retração longitudinal das espécies de madeira tropical brasileira é estatisticamente 2,34 vezes maior que o valor encontrado na literatura, o que impacta nos procedimentos de dimensionamento de estruturas de madeira aumentando as tensões internas nas estruturas de madeira