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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°83 - AGOSTO DE 2004

Construo

Utilizao do pinus nas edificaes em madeira

A Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) realiza h cerca de doze anos pesquisas relacionadas com o emprego da madeira na construo civil. Estes estudos envolvem diversos aspectos ligados madeira, desde a sua caracterizao bsica, ou seja, a obteno de suas caractersticas botnicas, fsicas e mecnicas, at o estudo da edificao em madeira como um todo, o que envolve a realizao de ensaios em laboratrio de elementos e componentes construtivos em tamanho real.

A tendncia atual de modificao significativa do setor de edificaes em madeira no Brasil. Acredita-se que num futuro prximo as empresas do setor passem a trabalhar com madeira de florestas plantadas e a construir suas edificaes com base em sistemas leves em madeira, deixando de lado os sistemas construtivos precrios, ainda hoje empregados, e que no so capazes de oferecer um produto de qualidade aos usurios, mas tambm pela gradativa dificuldade em se obter madeira tropical. Essa mudana de conceito nas construes em madeira est acontecendo tambm pelo fato do mercado estar apresentando produtos derivados da madeira com a qualidade necessria e requerida para as construes em sistema auto-portante.



Os sistemas leves em madeira tm sido o foco de estudos por parte dos pesquisadores ligados ao GIEM/UFSC, em especial o denominado Sistema Plataforma, que o sistema construtivo em madeira mais difundido em todo o mundo e ainda bastante desconhecido no Brasil. Este sistema se diferencia dos tradicionais sistemas construtivos por no apresentar o sistema estrutural na forma de pilares e vigas, sendo formado por um entramado composto de inmeras peas de madeira macia de pequenas dimenses, cujo fechamento feito com chapas de madeira reconstituda (ex. compensado e OSB). Deste modo, os entramados de piso, parede e cobertura so erguidos e unidos para formar a estrutura portante da edificao.



As pesquisas atualmente em andamento na UFSC contemplam a caracterizao dos materiais empregados no sistema construtivo leve em madeira, de forma ampla, procurando avanar no conhecimento terico e no comportamento mecnico-experimental, atravs de ensaios dos diversos componentes empregados nesse sistema construtivo, bem como do comportamento em tamanho real do prprio sistema construtivo na forma de pisos, paredes, estrutura de cobertura, etc. O Laboratrio de Experimentao em Estruturas (LEE) do Departamento de Engenharia Civil da UFSC possui uma infra-estrutura que permite a realizao de ensaios em escala real de uma edificao de at dois pavimentos, em uma planta de 10m x 10m.



Dentre os principais estudos hoje em andamento, pode-se citar a caracterizao dos materiais empregados na forma de madeira bruta ou reconstituda e no estudo da potencialidade e confiabilidade de elementos estruturais produzidos sob novas tecnologias.





Projeto Stella-UFSC



Este projeto de pesquisa, financiado pelo programa HABITARE/FINEP, envolve a participao da UFSC em parceria com a empresa Battistella. O objetivo geral da pesquisa revisar este sistema construtivo, buscando reduzir os custos envolvidos e simplificar as solues aplicadas, tornando-o acessvel a uma parcela da populao com faixa salarial compreendida entre 4 e 10 salrios mnimos.

O ponto de destaque foi a construo de um prottipo de 42 metros quadrados em dois pavimentos no campus da UFSC, que tem servido para a avaliao do processo de execuo, do desempenho trmico, da funcionalidade e dos custos.

Nesse projeto, houve a oportunidade de verificao do comportamento e da aplicabilidade de componentes estruturais em desenvolvimento no GIEM. Dessa forma, foram utilizadas em seu sistema construtivo, as vigas de perfil I e tambm as vigas em Madeira Laminada Colada (MLC). Por outro lado, est em andamento o estudo do diafragma piso com ensaios em tamanho real e tambm as paredes diafragma. Esses assuntos so objeto de comentrios no decorrer desta matria.





Viga I com alma em OSB



As vigas I apresentam alta resistncia com baixo peso prprio, podendo ser empregadas como elemento estrutural em sistemas leves em madeira. Com a industrializao, pode-se sistematizar as etapas de todo o processo construtivo das peas e dos componentes a serem padronizados, obtendo-se maior controle de qualidade em toda a linha de produo, economia nos custos, possibilidades de arranjos estruturais diversificados e flexibilidade na concepo arquitetnica. Atualmente, estes elementos vm sendo bastante difundidos em diversos pases. Geralmente, as vigas I so feitas com mesas (parte superior e inferior) em madeira macia e a alma (parte mais delgada) em chapas de madeira reconstituda.



As pesquisas em andamento buscam avaliar vigas I com madeira de Pinus e chapas de OSB. O objetivo principal avaliar diferentes formas de se fazer a unio entre as mesas e a alma do perfil. Esto sendo testados elementos com ligao colada e tambm com ligao atravs de pregos de diferentes tamanhos e tipos (liso, anelado e espiralado). As vigas I, com 20cm de altura e 210cm de comprimento, esto sendo submetidas a ensaio de flexo simples para obteno dos parmetros de resistncia e rigidez. De uma forma geral pode-se dizer que em mdia, essas vigas, que pesam apenas 12 quilos suportam um carregamento progressivo que no momento da ruptura podem atingir 5 toneladas.



Estruturas de piso e parede



No Brasil, o emprego de sistemas leves em madeira incipiente e consiste apenas de algumas iniciativas isoladas de empresas trabalhando na construo de edificaes com base no Sistema Plataforma. Essas empresas atuam no empirismo, pois no encontram subsdios no cenrio nacional em termos de publicaes, normas ou pesquisas acadmicas para auxiliarem na concepo arquitetnica e no dimensionamento dos elementos estruturais das edificaes, o que envolve diversos detalhes tcnicos e construtivos.



Atualmente esto sendo feitas pesquisas no GIEM/UFSC para estudar o comportamento estrutural de elementos de piso e de parede quanto capacidade resistente a cargas laterais de vento. So confeccionados diversos prottipos em escala real, com dimenses aproximadas de 5,00mx 2,50m, que so ensaiados at a ruptura para a avaliao de desempenho e estudo das variveis que exercem maior influncia no comportamento destes elementos. Pelos estudos j realizados com os pisos (as paredes sero ensaiadas no decorrer do ms de setembro), chegou-se a um dado que mostra, em termos de resistncia mecnica, um comportamento que evidencia a necessidade de um vento da ordem de 300km/h para provocar a ruptura e a perda da estabilidade do conjunto que forma o piso mostrado na foto do ensaio.





Madeira Laminada Colada (MLC)



A tcnica de produo de peas estruturais, a partir da utilizao de tbuas de pequenas dimenses se comparado com a dimenso final de uma viga, por exemplo, trouxe a possibilidade de utilizao das madeiras de florestas plantadas na produo de elementos estruturais pr-fabricados com controle de qualidade, durveis e versteis, possibilitando a produo de elementos retos ou curvos de grandes dimenses.



Em parceria com empresas do setor produtivo, foram desenvolvidos estudos sobre a viabilidade de utilizao de madeiras de florestas plantadas na produo de vigas e pilares para emprego nas edificaes em geral e em particular na construo da habitao. Esse estudo foi realizado de forma comparativa e alternativa ao uso da madeira macia e das vigas compostas em perfil I.



Nessa pesquisa sobre as peas estruturais em MLC, foram realizados estudos de caracterizao das espcies de Pinus disponveis nos reflorestamentos na faixa de 8 a 10anos e tambm na faixa de 20 a 25anos; assim como, a classificao desse material; a eliminao de ns que possam ser mais prejudiciais que as emendas por finger-joints; a composio racional de uma viga a partir de classes de resistncia e de rigidez do conjunto de tbuas a serem empregadas; a resistncia das ligaes coladas e o comportamento do elemento estrutural do tipo pilar ou viga.



Foram desenvolvidos tambm estudos prevendo a possibilidade de produo de vigas em MLC reforadas com tecido unidirecional de fibras de vidro em substituio s emendas por finger-joints. Foram realizados ainda estudos prevendo a possibilidade de reforo de vigas de MLC compostas de tbuas horizontais e verticais, pela introduo de mechas de fibra de vidro nas juntas de cola posicionadas entre as tbuas verticais.



As pesquisas com os elementos em MLC esto passando atualmente pelo aprofundamento da possibilidade de produo das vigas reforadas com fibras de vidro, cinta de carbono e outras fibras vegetais.



Comportamento da madeira ao fogo



A tendncia da arquitetura atual a de utilizar estruturas cada vez mais leves, tanto por razes estticas quanto econmicas. As estruturas em madeira se adaptam bem a esses novos desafios, mas as tcnicas construtivas devem evoluir para responder aos problemas originrios dessas novas concepes. Diferentes so os tipos de solicitaes s quais pode ser submetida uma estrutura em madeira e em particular a ocorrncia do fogo revela uma situao em que este material apresenta propriedades conflitantes. A madeira um material isolante, mas combustvel. Por outro lado, a madeira que tem a caracterstica de ser inflamvel, mantm boa resistncia mecnica durante um processo de queima. Isto se d porque a queima da parte perifrica da pea forma uma camada carbonizada que dificulta o acesso do oxignio do ar e em no havendo oxignio a propagao do fogo para o interior da pea vai perdendo intensidade. Logo, o ncleo no carbonizado pode conferir boa resistncia mecnica durante um bom tempo.

O potencial de resistncia ao fogo de madeiramentos antigos bem conhecido, contudo as construes modernas, onde predomina o emprego das madeiras de florestas plantadas e de baixa densidade, precisam garantir uma estabilidade ao fogo, a fim de permitir a evacuao dos locais, resgate de objetos de valor e o combate ao incndio com a minimizao dos danos ligados propagao do fogo. Esta necessidade se traduz, particularmente para as estruturas de madeira, pela necessidade de conhecimento do comportamento ao fogo das ligaes. Elas so responsveis pela transmisso dos esforos no interior das estruturas.



Para aprofundar o conhecimento desse fenmeno, est em implantao no GIEM uma linha de pesquisa que trata da influncia da temperatura sobre as ligaes e sobre as propriedades da madeira quando da ocorrncia de incndios.





Prof. Dr. Carlos Alberto Szcs coordenador geral do GIEM e Diretor Regional do IBRAMEM/SC

Prof. Dr. ngela do Valle engenharia civil

Prof. Dr. Poliana Dias de Moraes engenharia civil

Prof. Dr. Carolina Palermo Szcs arquitetura e urbanismo

Prof. Dr. Joo de Deus Medeiros botnica



Eng. Civil Gustavo Lacerda Dias doutorado em engenharia civil

Eng. Agrcola Altevir Castro dos Santos doutorado em engenharia civil



Arquiteta Joana Geraldi Velloso mestrado em engenharia civil

Arquiteta Thas Krambeck mestrado em arquitetura e urbanismo

Eng. Civil Andr Luiz Lima mestrado em engenharia civil



GIEM-Grupo Interdisciplinar de Estudos da Madeira

Departamento de Engenharia Civil / UFSC

e-mail: szucs@ecv.ufsc.br

pgina web: http://www.ecv.ufsc.br/giem