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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2022.tde-22032023-110025
Document
Auteur
Nom complet
Rafael de Aguiar Rodrigues
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2023
Directeur
Jury
Garcia, José Nivaldo (Président)
Balboni, Bruno Monteiro
Ribeiro, Marcelo Leite
Titre en portugais
Elementos estruturais MLC confeccionados com madeira de Jacaranda copaia e reforçados externamente com madeiras nativas amazônicas por meio de poliuretano a base de Ricinus vulgaris
Mots-clés en portugais
Cisalhamento
Flexão estática
Madeira laminada
MOE
Pará Pará
Resumé en portugais
O Brasil detém uma das maiores biodiversidades do mundo, que representa igual diversidade de espécies vegetais. Por conta disso, muitas são as espécies madeireiras disponíveis para consumo no país. No entanto, a demanda nacional e internacional de madeira gira e torno de um seleto grupo de espécies que colhidas a longo prazo podem representar uma perda na diversidade florística das áreas exploradas. Uma opção é inserir espécies de baixa densidade no mercado, como a espécie Jacaranda copaia, popularmente conhecida por Pará Pará a fim de diminuir a pressão de mercado nos grupos já estabelecidos. Para tal, tecnologias como MLC podem representar opções para agregar valor a essa madeira. Esta tecnologia garante a produção de elementos estruturais através da colagem de lamelas de madeira posicionada de modo a gerar uma estrutura com o melhor desempenho mecânico possível. Este trabalho buscou avaliar elementos estruturais produzidos com madeira colada de Jacaranda copaia e reforçados com lamelas externas confeccionadas com madeira das espécies Tauari e Muiracatiara. A madeira de Pará Pará foi caracterizada tecnologicamente para avaliar suas propriedades físicas, mecânicas e químicas. Posteriormente, foi produzida uma prensa hidráulica para produção do material colado. Vigotas e corpos de prova de cisalhamento na linha de cola foram produzidos para avaliar o desempenho da madeira como MLC. O adesivo utilizado foi o Poliuretano a base de mamona. Quimicamente o Pará Pará apresentou teor de cinzas 0,52%, extrativos 4,8%, lignina 27% e holocelulose 67%. Para os ensaios mecânicos de caracterização, foram obtidos os resultados de 35,94 Mpa para resistência na Flexão estática, 6,77 GPa para MOE na flexão estática, 23,97 Mpa para compressão paralela e 6MPa para cisalhamento. Para todas as propriedades, os valores observados ficaram abaixo dos encontrados em literatura para a mesma espécie. Os ensaios físicos demonstraram que a madeira possui densidade básica de 0,29 g/cm3, densidade aparente de 0,37 g/cm3, teor de umidade máximo de 280%, contração volumétrica de 11% e coeficiente de anisotropia de 1,79. Em relação à madeira maciça, Vigotas de Pará Pará reforçadas com as lamelas de reforço de outras espécies conseguiram maior resistência e rigidez no esforço de flexão estática, sem diferença estatística entre os tratamentos. As vigas com lamela de reforço de muiracatiara apresentaram 7513,92 Mpa de MOE enquanto as com reforço de tauari alcançaram 7335,45 Mpa de MOE. Para os mesmos tratamentos, os valores de MOR foram respectivamente de 38,39 e 40,42 Mpa. A linha de cola da interação Pará-Pará e Tauari foi a mais resistente ao esforço de cisalhamento, superando a resistência da linha de cola da interação Pará-Pará Muiracatiara e Pará-Pará com a mesma espécie. A equação utilizada para calcular o módulo de elasticidade teórico para as vigotas gerou valores próximos o suficiente do valor real a ponto de não haver diferença estatística.
Titre en anglais
Glued laminated timber structural elements made with Jacaranda copaia wood and externally reinforced with native Amazonian woods through Ricinus vulgaris based polyurethane
Mots-clés en anglais
Laminated timber
MOE
Pará Pará
Shear strength
Static bending
Resumé en anglais
Brazil has one of the greatest biodiversity in the world, which represents an equal diversity of plant species. Because of this, there are many wood species available for consumption in the country. However, the national and international demand for wood revolves around a select group of species that harvested in the long term can represent a loss in the floristic diversity of the exploited areas. One option is to introduce low-density species into the market, such as the Jacaranda copaia species, popularly known as Pará Pará in order to reduce market pressure on already established groups. To this end, technologies such as MLC may represent options to add value to this wood. This technology guarantees the production of structural elements through the bonding of wooden lamellas positioned in such a way as to generate a structure with the best possible mechanical performance. This work sought to evaluate structural elements produced with glued Jacaranda copaia wood and reinforced with external lamellae made with wood from the Tauari and Muiracatiara species. Wood from Pará Pará was technologically characterized to evaluate its physical, mechanical and chemical properties. Subsequently, a hydraulic press was produced to produce the glued material. Beams and shear specimens in the glue line were produced to evaluate the performance of the wood as MLC. The adhesive used was polyurethane based on castor beans. Chemically, Pará Pará presented ash content 0.52%, extractives 4.8%, lignin 27% and holocellulose 67%. For the characterization mechanical tests, the results of 35.94 Mpa for resistance in static bending, 6.77 GPa for MOE in static bending, 23.97 Mpa for parallel compression and 6MPa for shear were obtained. For all properties, the observed values were below those found in the literature for the same species. The physical tests demonstrated that the wood has a basic density of 0.29 g/cm3, apparent density of 0.37 g/cm3, maximum moisture content of 280%, volumetric shrinkage of 11% and anisotropy coefficient of 1.79. In relation to solid wood, Pará Pará beams reinforced with reinforcing lamellae from other species achieved greater strength and stiffness in static bending effort, with no statistical difference between treatments. The beams with muiracatiara reinforcement lamella presented 7513.92 Mpa of MOE while those with tauari reinforcement reached 7335.45 Mpa of MOE. For the same treatments, the MOR values were respectively 38.39 and 40.42 Mpa. The glue line of the Pará-Pará and Tauari interaction was the most resistant to shear stress, surpassing the resistance of the glue line of the Pará-Pará Muiracatiara and Pará-Pará interaction with the same species. The equation used to calculate the theoretical modulus of elasticity for the joists generated values close enough to the actual value that there was no statistical difference.
 
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Date de Publication
2023-03-22
 
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