trabalho destudo comparativo das propriedades fisicas e mecÂnicas entre trÊs espÉcies de bambÚ e...
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O eventual trabalho consiste no comparativo das propriedades de três espécies de bambu com uma espécie de madeira visando verificar a resistência de cada material através de ensaios de tração, compressão e flexão no sentido paralelo as fibras onde as três espécies de bambu obtiveram resultados superiores a espécie de madeira ensaiada. Ao final do trabalho são sugeridas aplicações do material na construção civil baseando-se no resultado obtido e também em referências de autores utilizadas no mesmo.TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
COORDENAÇÃO DE CONSTRUÇÃO CIVIL
CURSO DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
FELIPE VUJANSKI
ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES FISICAS E
MECÂNICAS ENTRE TRÊS ESPÉCIES DE BAMBÚ E A ESPÉCIE DE
MADEIRA PINUS ELLIOTII.
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CAMPO MOURÃO
2011
FELIPE VUJANSKI
ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES FISICAS E
MECÂNICAS ENTRE TRÊS ESPÉCIES DE BAMBÚ E A ESPÉCIE DE
MADEIRA PINUS ELLIOTII.
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação,
apresentado à Disciplina de Trabalho de Diplomação,
do Curso Superior de Tecnologia em Materiais de
Construção Civil da Coordenação de Materiais de
Construção Civil – COTEC, da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, como parte dos
requisitos para a obtenção do Título de Tecnólogo.
ORIENTADOR(A): Prof. Dr(a). MARCOS ANTÔNIO
PIZA
CAMPO MOURÃO
2011
Dedico este trabalho
primeiramente a Deus, pois sem
ele jamais seria possível a
realização deste trabalho, ao meu
pai Teodozio e minha mãe Julina,
que nunca mediram esforços para
me auxiliar neste período de
formação sempre me apoiando e
incentivando a seguir em frente e
também ao meu orientador
Marcos Antônio Piza que sempre
quando solicitado esclareceu a
todas as duvidas sem medir
esforço algum.
AGRADECIMENTOS
Meus agradecimentos são a todos que me ajudaram e incentivavam para a concretização
deste trabalho. Em especial agradeço aos meus colegas de Universidade que me auxiliarão
quando necessitado, também agradeço aos Funcionários da UTFPR campus Campo
Mourão, em especial aos funcionários do Laboratório de estruturas e aos professores que
foram à base de todo o meu esforço nesta incansável luta.
RESUMO
VUJANSKI, F. Comparativo das Propriedades Físicas e Mecânicas entre o Bambu e a
Madeira e seu emprego dentro da Construção Civil. 2011. 40 f. Trabalho de Conclusão
de Curso (Graduação) – Curso Superior de Tecnologia em Materiais de Construção Civil.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão, 2011.
O eventual trabalho consiste no comparativo das propriedades de três espécies de bambu com uma espécie de madeira visando verificar a resistência de cada material através de ensaios de tração, compressão e flexão no sentido paralelo as fibras onde as três espécies de bambu obtiveram resultados superiores a espécie de madeira ensaiada. Ao final do trabalho são sugeridas aplicações do material na construção civil baseando-se no resultado obtido e também em referências de autores utilizadas no mesmo.
Palavras-chave: bambu, madeira, construção civil.
ABSTRACT
VUJANSKI, F. Comparison of Physical and Mechanical Properties of Bamboo and
Wood and their employment within the construction industry. 2011. 40 f. Completion of
course work (undergraduate) - Degree in Technology in Civil Engineering Materials. Federal
Technological University of Paraná. Campo Mourão, 2011.
Any work consists in comparing the properties of three species of bamboo with a wood species in order to verify the strength of any material through tensile, compression and bending in the direction parallel fibers where the three species of bamboo obtained better results than the species Wood tested. At the end of the work are suggested applications of the material in construction based on the result and also references the authors used the same.
Keywords: bamboo, wooden, pull, construction.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Bambu vulgaris .....................................................................................................................4
Figura 2: Bambu da espécie tuldoides ...............................................................................................5
Figura 3: Bambu vittata ........................................................................................................................5
Figura 4: Bambu Dendrocalamus .......................................................................................................6
Figura 5: bambu Phylostachys ............................................................................................................7
Figura 6: Corpo de prova envelopado ................................................................................................9
Figura 7: Ilustração do ensaio de tração em bambu......................................................................11
Figura 8: Preparação das amostras para os ensaios ....................................................................11
Figura 9: Separação dos corpos de prova ......................................................................................12
Figura 10: Ilustração do rompimento das peças de bambu ..........................................................13
Figura 11: Apoio confeccionado em madeira .................................................................................14
Figura 12: Cutelo confeccionado em madeira ................................................................................15
Figura 13: Ilustração de ensaio de flexão realizado com bambu ................................................16
Figura 14: Especificação das peças para o ensaio de compressão ...........................................17
Figura 15: Amostras de peças para o ensaio de tração ................................................................17
Figura 16: Rompimento do bambu no ensaio de resistência a tração ........................................19
Figura 17: Rompimento da madeira no ensaio de resistência a tração .....................................19
Figura 18: Relação de resistência para o ensaio de tração conforme a espécie .....................20
Figura 19: Ensaio de compressão no bambu .................................................................................21
Figura 20: Relação de resistência e força para o ensaio de compressão conforme as
espécies ................................................................................................................................................22
Figura 21: Ensaio de flexão espécie I ..............................................................................................22
Figura 22: Ensaio de flexão espécie II .............................................................................................23
Figura 23: Ensaio de flexão espécie IV ...........................................................................................23
Figura 24: Relação de resistência para o ensaio de flexão conforme as espécies ..................24
Figura 25: Peça de bambu que sofreu esmagamento ..................................................................24
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Principais espécies de bambu encontradas no Brasil. ..................................................4
Tabela 2: Especificação das amostras conforme as espécies ....................................................10
Tabela 3: Dimensões de diâmetros e áreas das espécies de bambu ensaiadas .....................12
Tabela 4: Diâmetro e área das amostras de bambu......................................................................15
Tabela 5: Relação do peso e umidade das espécies de bambu .................................................18
Tabela 6: Resultado dos ensaios de tração ....................................................................................20
Tabela 7: Resultado dos ensaios de compressão .........................................................................21
Tabela 8: Resultado dos ensaios de flexão ....................................................................................23
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
MPa Mega Pascal
NBR Norma Brasileira
PVC Cloreto de Polivinila
KN Kilonewton
CP Corpo de Prova
Kgf Kilograma Força
BLC Bambu Laminado Colado
SUMÁRIO
1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................... 1
1.1 OBJETIVOS ............................................................................................................ 1
2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 3
2.1 TIPOS E ESPÉCIES DE BAMBU E A UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL. ........ 4
2.1.2 Bambu Tuldoides ........................................................................................... 4
2.1.3 Bambu Vitata .................................................................................................. 5
2.1.4 Bambu Dencrocalamus .................................................................................. 6
2.1.5 Bambu Phylostachys ...................................................................................... 6
2.1.6 Utilização do bambu na construção civil ......................................................... 7
2.2 TIPOS E ESPÉCIES DE MADEIRA MAIS UTILIZADAS E O USO NA CONSTRUÇÃO
CIVIL .............................................................................................................................. 7
3 - MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................. 8
4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 18
5 - CONCLUSÕES ............................................................................................ 25
6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................. 26
Trabalho de Conclusão de Curso 1
1 - INTRODUÇÃO
O emprego do bambu na construção civil vem se destacando com o passar dos
anos, devido ao fato de ser um material que cresce de forma rápida e seu cultivo é simples e
barato. De acordo com (FILHO et, al, 2010) o bambu é um material de construção com
ótimas propriedades mecânicas e que, em pequenas construções, pode vir a reforçar
elementos estruturais de concreto armado. A utilização do bambu pode ser introduzida
também de forma indireta na construção civil, segundo (LAPO & BERALDO, 2007), umas
das possibilidades de aplicação é a utilização de ripas de bambu na confecção de laminados
colados.
Apesar da madeira ainda ser muito utilizada na construção, seu maior problema esta
na produtividade que pode levar anos para o cultivo. Freire & Beraldo (2009, p. 265) afirmam
que em comparação com outros materiais o bambu pode apresentar várias vantagens
como; resistência mecânica e resistência especifica elevada, custo reduzido, em relação a
madeira apresenta um crescimento mais rápido além de maior produtividade, sendo mais
leve é fácil de transportar e pode se adaptar a vários tipos de solos e climas.
Em comparativo com a madeira a produção do bambu e considerada rápida, pois a
madeira dependendo da espécie pode demorar de 20 a 30 anos para ser colhidas, enquanto
que o bambu em 03 anos já esta pronto para a extração.
Para estudar melhor as propriedades do material e incorporar a utilização na
construção civil, propõe - se um estudo comparativo de algumas das propriedades físicas e
mecânicas entre o bambu e a madeira, onde são realizados a verificação da umidade dos
materiais e os ensaios de tração, compressão e flexão paralela as fibras, com o intuito de
verificar a eficiência destes materiais quanto à resistência física e mecânica.
1.1 OBJETIVOS
Verificar algumas das propriedades físicas e mecânicas de bambu Vulgaris, bambu
Dendrocalamus e bambu Tuldoides em comparativo com a espécie de madeira Pinus Elliotti.
Após estas análises, será feito uma proposta de utilização na construção civil, das espécies
de bambu analisadas.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Pesquisar sobre utilização do bambu como substituição da madeira;
- Determinar as propriedades físicas através da verificação do teor de umidade e
mecânicas por meio de ensaios de tração, compressão e flexão;
Trabalho de Conclusão de Curso 2
- Comparar as propriedades físicas e mecânicas do bambu com as propriedades da
madeira utilizada na construção civil;
- Propor aplicação de bambu na construção civil, baseado nos resultados obtidos.
Trabalho de Conclusão de Curso 3
2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nos últimos dez anos foram freqüentes as notícias de desmatamentos no território
nacional devido à exploração extrativista sem plano de manejo adequado. Atualmente 80 %
(oitenta por cento) da produção de madeira da Amazônia são destinadas ao mercado
interno brasileiro, onde se centraliza principalmente em poucas espécies, exercendo uma
pressão muito grande sobre as florestas nativas (OLIVEIRA et al ., 2003).
Atualmente no mercado a procura por construções em madeira é cada vez mais
freqüente. Souto (2009) complementa “A madeira é um dos materiais de construção mais
nobres, natural e sustentável e seu processo de transformação gasta pouca energia em
comparação com os materiais de construção tradicionais”. Apesar da madeira ser uma ótima
opção de matéria prima para a construção civil sua produção é relativamente demorada
quando comparada com matéria prima de características parecidas. Glovack et al., (2007)
complementa que a forma versátil do bambu onde apresenta flexibilidade, resistência e
durabilidade o transforma numa alternativa sustentável, para a substituição de vários
produtos utilizados pela sociedade, a grande vantagem em relação a madeira está no seu
crescimento que é 30% superior as espécies de árvores consideradas como de rápido
crescimento, e graças a esse crescimento vigoroso, seu rendimento em peso por hectare ao
ano é 25 vezes maior que o da madeira .
No Brasil são em torno de 250 espécies de bambu nativas onde a maioria delas não
esta associada ao meio ambiente especifico, (PEREIRA, 2005). Estudos confirmam
atualmente a existência de até 700 espécies de bambu onde são representadas por 60
gêneros (FREIRE e BERALDO (2003 apud GROSSER e ZAMUCO, 2003, p. 255)).
Segundo Freire e Beraldo (2003, p. 256) “os bambus são constituídos basicamente
de Rizoma subterrâneo e de um colmo lenhoso, oco, com feixes de fibras, vãos e células de
parênquima dispostos longitudinalmente”. Para Vasconcellos (2000) “os rizomas são caules
subterrâneos que crescem, reproduzem-se e afastam-se do bambu, permitindo a
colonização de novo território”.
Os colmos são a parte superior dos bambus onde podem ser encontrados em
seções redondas que se organizam por uma sucessão de nós maciços chamados de
diafragmas e entrenós ocos, apesar de existir espécies que apresentam entrenós maciços
(ALMEIDA, 2000). Para Ghavami e Marinho (2005) “os colmos são formados por fibras,
vasos e condutores de seiva, que estão desuniformemente distribuídos na seção
transversal, envolvidos por uma espécie de matriz denominada parênquima. Esses colmos
diferem, segundo a espécie, em comprimento, espessura da parede, diâmetro,
espaçamento dos nós e resistência”.
Trabalho de Conclusão de Curso 4
2.1 TIPOS E ESPÉCIES DE BAMBU E A UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL.
Os bambus podem ser diferenciados por varias espécies, a tabela 01 apresenta as
principais espécies encontradas no Brasil (RIBAS, 2007).
Tabela 1: Principais espécies de bambu encontradas no Brasil.
N TIPOS DE BAMBU CLASSIFICAÇÃO CIÊNTIFICA
01 BAMBU VERDE VULGARIS 02 BAMBU IMPERIAL VITTATA
03 BAMBU COMUM TULDOIDES
04 BAMBU GIGANTE OU BAMBU BALDE DENDROCALAMUS GIGANTEUS
05 BAMBU CHINÊS PHYLOSTACHYS
2.1.1 BAMBU VULGARIS
O bambu Vulgaris possui apenas bambus de rizomas paquimorfos, ou seja, de
colmos bem juntos. O gênero Bambusa é usado como polpa de papel além de fonte de
bebida alcólica. Está espécie pode ser vista na figura 01 (VASCONCELLOS, 2000).
.
Figura 1: Bambu vulgaris
2.1.2 Bambu Tuldoides
Segundo Penna, (1980) o bambu Tuldoides é uma espécie exótica, oriunda
provavelmente de países asiáticos. De acordo com Ciaramelo, (1970, p. 03) esta espécie de
bambu foi originaria da China e trazida ao Brasil no inicio da colonização por imigrantes
portugueses. Em condições normais forma touceiras densas coma aproximadamente 12
metros de altura, possui coloração verde escura com tonalidades de amarelo.
Trabalho de Conclusão de Curso 5
Figura 2: Bambu da espécie tuldoides
2.1.3 Bambu Vitata
Esse tipo de bambu é uma especie gigante com o diametro de 16 cm e altura de até
20 metros. As cores amarelo com listras verdes o torna um dos mais belos, porém o seu
altissimo teor de amido e açucar falicita facilmente o ataque das pragas. É muito utilizado na
fabricação de celulose (VINISSIUS, 2006). Scharam (2009) complementa, que o Bambu
Vitata é uma planta da família das gramíneas nativa do Japão. Possui colmos amarelos com
listas verdes. Calcula-se que existem cerca de 1.100 espécies no mundo, espalhadas entre
90 gêneros, presente de forma nativa em todos os continentes, menos na Europa. É
utilizado em numerosos ramos da ciência e do trabalho humano por sua rapidez de
crescimento, resistência, flexibilidade entre outras importantes características. Esta espécie
e muito parecida com a espécie de bambu Vulgaris, sendo diferenciado pelo seu diâmetro e
colmos sem galhos entre os gomos.
Figura 3: Bambu vittata Fonte: Scharan (2006)
Trabalho de Conclusão de Curso 6
2.1.4 Bambu Dencrocalamus
Segundo Garden (2011) essa espécie de bambu se caracteriza pelo seu diâmetro e
altura, pois pode chegar aos 30 metros de altura variando seu diâmetro entre 10 e 22 cm,
com seu teor de açúcar e amido médio. Para Yuri (2010) o bambu gigante “é uma planta da
família das gramíneas. Possui colmos que atingem até 36 m e cresce cerca de 94 cm por
dia, grandes folhas acuminadas e flores verdes, depois amareladas e pardo-claras, em
espiguetas paniculadas. Originária da Malásia, floresce a cada trinta anos e é cultivada
como ornamental”. O bambu gigante é muito difundido no Brasil, pois possui boas
qualidades físicas e mecânicas no uso dentro da construção civil, (MANHÃES, ADRIANA
PELLEGRINI, 2008).
Figura 4: Bambu Dendrocalamus
2.1.5 Bambu Phylostachys
O Bambu Phylostachys e a espécie que mais intriga quem a estuda devido ao seu
crescimento relativamente lento comparado as demais. Moreira (2003) afirma que “depois
de plantada a semente deste incrível arbusto, não se vê nada, por aproximadamente 5 anos,
exceto o lento desabrochar de um diminuto broto, a partir do bulbo. Durante 5 anos, todo o
crescimento é subterrâneo, invisível a olho nu, mas uma maciça e fibrosa estrutura de raiz,
que se estende vertical e horizontalmente pela terra está sendo construída. Então, no final
do 5º Ano, o bambu chinês, cresce até atingir a altura de 25 metros”.
Trabalho de Conclusão de Curso 7
Figura 5: bambu Phylostachys Fonte: Magela (2010)
2.1.6 Utilização do bambu na construção civil
A utilização do bambu como matéria prima na construção civil vem tendo um grande
destaque. Mesquita et al (2006, p. 506) afirma que o bambu é um material que possui
propriedades mecânicas compatíveis a materiais utilizados em estruturas de concreto
armado, devido a isto é proposto a utilização do mesmo em estruturas. JUNIOR et al (2005
apud LIMA JR. et al. 2000) complementa que “o bambu apresenta resistência à tração
suficiente para trabalhar como reforço em estruturas de concreto armado, motivo pelo qual a
possibilidade da sua utilização para esta finalidade vem sendo estudada desde o início do
século passado. Outro fator importante é rápido crescimento e rusticidade, WALLINGTON.
et al (2007, apud HIDALGO LÓPEZ, 1974; GHAVAMI, 1992) complementa que o bambu
“possui excelentes características mecânicas e pode ser destacado seu rápido crescimento
e rusticidade”.
O bambu se caracteriza também pela sua elevada resistência devido a suas fibras.
Junior et al (2009, p. 02) afirma que o bambu possui uma força de tração paralela as fibras,
similar a do aço. É mais leve que a madeira, o que o torna insubstituível em locais de difícil
acesso, para vencer ousados vãos e balanços, sua flexibilidade permite construções em
formas orgânicas, é utilizado como pilar, viga, caibro, ripa, telha, dreno, piso e
revestimentos, e se tratados adequadamente podem durar como madeira de lei .
2.2 TIPOS E ESPÉCIES DE MADEIRA MAIS UTILIZADAS E O USO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
De acordo com Junior, (2002) “uma importante fonte alternativa atualmente
disponível em quantidades apreciáveis são as madeiras advindas de florestas cultivadas,
principalmente nas regiões Sul e Sudeste, como, por exemplo, as espécies do gênero pínus”
o autor ainda afirma que a “adaptação muito boa de várias espécies de pínus às condições
climáticas das regiões Sudeste e Sul do País. Essa excelente adaptação do gênero está
Trabalho de Conclusão de Curso 8
associada à atual disponibilidade, manejo sustentado dessas florestas cultivadas,
oferecendo a capacidade de oferta equilibrada, proximidade dos grandes centros
consumidores e sua perspectiva na utilização na construção civil em escala compatível”.
Para suprir as necessidades de utilização de madeira, o Brasil optou por gêneros do
tipo, Pinus e Eucalyptus, através de programas de reflorestamento. Apesar de produzir
madeira de fácil processamento e trabalhabilidade, ainda não se conseguiu uma espécie ou
variedade de Pinus que produzisse madeira com altas propriedades de resistência. Tal
ineficiência de comportamento mecânico está relacionado, diretamente, ao baixo peso
específico e às elevadas taxas de crescimento (REMADE, 2001). O autor ainda afirma que o
gênero Eucalyptus possui um enorme potencial quanto ao suprimento de madeiras para os
mais variados fins, onde varia sua resistência mecânica entre baixo e muito elevado.
A aplicação da madeira na construção civil para Zenid et al (2009, p. 20) “é utilizada
de diversas formas em usos temporários, como: fôrmas para concreto, andaimes e
escoramentos”. Ele ainda complementa que para se atender a essa demanda por muitas
Décadas nas Regiões Sul e Sudeste foram abastecidas de Pinho do Paraná (Araucaria
Angustifolia) e peroba rosa (Aspidosperma Polyneuron), onde atualmente estão sendo
substituídas por outras espécies de madeiras desconhecidas. Paranhoz (2007) conplementa
que o “setor da construção civil já substitui colunas, vigotas e caibros de angelin, peroba,
entre outras, por peças de madeiras tratadas quimicamente. Entre as vantagens apontadas
estão o visual diferenciado para o ambiente e, principalmente, o custo que chega a ser 30%
mais barato. Há ainda o argumento de que é uma escolha ecologicamente correta”.
Este trabalho tem por objetivos determinar algumas das propriedades físicas e
mecânicas de três espécies de bambu. Também será feito um comparativo entre as
propriedades do bambu com a madeira de espécie Pinus Elliotti. Após a análise das
propriedades mecânicas, será sugerida aplicação do bambu na construção civil.
3 - MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 TEOR DE UMIDADE
Todos os ensaios realizados com os materiais foram feitos com peças úmidas. As
determinações do teor de umidade nas peças foram feitas na forma de seção transversal
retangular. As peças devem ter dimensões nominais de 2,0 cm x 3,0 cm e comprimento ao
longo das fibras de 5,0 cm. Para a madeira foi possível a confecção das peças, nos bambus
o tamanho das peças foi aproximado o máximo possível para se adequar as normas da
madeira. O teor de umidade foi verificado para as três espécies de bambu e para a espécie
de madeira.
Trabalho de Conclusão de Curso 9
Para cada espécie foram retiradas as 06 (seis) amostras onde foram colocadas em
uma estufa com temperatura máxima de 100 ◦ C. Para a verificação do teor de umidade foi
utilizado à seguinte equação;
U (%) = (mi – ms) / (ms . 100)
onde:
mi é a massa inicial em gramas;
ms é a massa seca, em gramas;
A verificação do peso dos materiais foi realizada a cada 06 (seis) horas até onde
obteve a variação de 0,5 % da ultima massa medida.
Depois da separação das amostras todos os corpos de prova foram envelopados em
filme PVC para não obter variação da umidade, conforme figura 06:
Figura 6: Corpo de prova envelopado
3.2 BAMBU
Para os ensaios foram utilizados bambus de três espécies sendo elas Vulgáris
classificado como espécie I, Dendrocalamus classificado como espécie II e Tuldoides
classificado como espécie III. Como não há ainda normas especificas para ensaios com
bambu, os mesmos foram realizados seguindo a NBR 7190 que é especifica para projetos
de estrutura de madeira, onde de acordo com a mesma para todos os ensaios realizados
com madeiras de espécies conhecidas e recomendável que se proceda para cada tipo de
ensaio 06 (seis) amostras de cada material ensaiado.
Os bambus foram extraídos na cidade de Nova Tebas – PR, todos em diferentes
lugares. Após a extração, algumas amostras foram separadas manualmente com o auxilio
de serra tico-tico, trena e uma plaina. As demais amostras foram transportadas até o
laboratório da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus Campo Mourão, para a
realização dos ensaios de verificação das propriedades.
Trabalho de Conclusão de Curso 10
3.3 ENSAIO DE TRAÇÃO DO BAMBU
Para este ensaio foi determinado à realização do tipo tração paralela as fibras. As
amostras para os ensaios foram confeccionadas na cidade de Nova Tebas – PR, para a
separação das peças foi utilizado uma serra tico-tico, trena e uma plaina. As peças devem
ter 0,45 cm de comprimento x 0,5 cm de largura e 0,7 mm de espessura, onde apenas no
comprimento foi possível manter os 0,45 cm, nas demais medidas foram aproximados ao
máximo devido à circunferência e diâmetro das peças de bambu, conforme tabela 02.
Tabela 2: Especificação das amostras conforme as espécies
ESPÉCIE I
Amostras Espessura mm Largura mm
CPI 12,50 50,80 CPII 09,00 47,95 CPIII 12,40 51,25 CPIV 10,90 48,30 CPV 10,10 50,20 CPVI 11,30 49,05
ESPÉCIE II
Amostras Espessura mm Largura mm
CPI 11,20 44,40 CPII 09,00 46,80 CPIII 10,05 45,30 CPIV 08,60 51,90 CPV 12,00 47,05 CPVI 09,30 43,85
ESPÉCIE III
Amostras Espessura mm Largura mm
CPI 3,95 33,00 CPII 6,35 32,10 CPIII 4,50 31,45 CPIV 2,70 31,75 CPV 8,95 31,80 CPVI 3,15 33,20
A espécie III foi quem apresentou menor diâmetro e espessura, devido a isso foram
confeccionadas amostras conforme a adequação do material.
Os ensaios foram realizados por uma maquina universal de ensaios da marca Emic
modelo DL 30000, especifica para vários tipos de ensaios, onde no caso a peça foi presa
por uma das garras da maquina que segura e a traciona para baixo até chegar ao seu limite
máximo de resistência conforme ilustrado na figura 07.
Trabalho de Conclusão de Curso 11
Figura 7: Ilustração do ensaio de tração em bambu
Conforme o rompimento de cada peça foi realizado, os dados foram enviados para o
computador onde o software calcula quanto de carga a peça suportou até o rompimento. Os
resultados são ilustrados em um gráfico gerado pelo próprio software da maquina.
3.4 ENSAIO DE COMPRESSÃO DO BAMBU
Para a compressão das espécies de bambu também foi determinado o ensaio no
sentido paralela as fibras. Os corpos de prova foram todos confeccionados no Laboratório
da Universidade, ilustrado na figura 08 e 09.
Figura 8: Preparação das amostras para os ensaios
Trabalho de Conclusão de Curso 12
Figura 9: Separação dos corpos de prova
Para a confecção dos corpos de prova foram utilizados uma prensa para prender as
peças, serra elétrica e serra tico-tico para a separação das amostras, também foram
utilizados paquímetro e uma trena para medir o tamanho e o diâmetro das amostras.
Os corpos de prova para ensaios de compressão devem ter seção transversais
quadrada de 5,0 cm de lado e 15 cm de comprimento, para os bambus são medidos os
diâmetros internos e externos, onde também e calculada a área interna e externa para
assim obter uma área liquida conforme a equação abaixo.
A = (π. D²)/(4)
Onde:
A é a área calculada;
D é o diâmetro calculado.
Os resultados obtidos dos diâmetros e áreas estão apresentados na tabela 03, a
área liquida e representada pelo desconto da área externa menos a área interna.
Tabela 3: Dimensões de diâmetros e áreas das espécies de bambu ensaiadas
ESPÉCIE I
AMOSTRAS Ø E CM Ø I CM AREA E AREA I AREA LIQUIDA
CPI 7,18 5,7 40,49 25,52 14,97
CPII 7,745 5,755 47,11 26,01 21,10
CPIII 7,765 5,845 47,35 26,83 20,52
CPIV 7,825 5,975 48,09 28,04 20,05
CPV 7,865 5,63 48,58 24,89 23,69
CPVI 7,78 5,865 47,54 27,02 20,52
Trabalho de Conclusão de Curso 13
ESPÉCIE II
AMOSTRAS Ø E CM Ø I CM AREA E AREA I AREA LIQUIDA
CPI 9,25 7,10 67,20 39,59 27,61
CPII 8,76 6,40 60,26 32,16 28,10
CPIII 7,61 5,50 45,48 23,75 21,73
CPIV 6,46 5,25 32,77 21,64 11,13
CPV 7,51 5,05 44,29 20,02 24,27
CPVI 7,50 5,20 44,17 20,02 24,15
ESPÉCIE III
AMOSTRAS Ø 1 mm Ø 2 mm AREA 01 AREA 02 AREA LIQUIDA
CPI 4,55 3,05 16,25 7,30 8,95
CPII 4,60 3,35 16,61 8,81 7,80
CPIII 4,61 2,80 16,69 6,15 10,54
CPIV 4,40 2,50 15,20 4,90 10,30
CPV 4,70 3,00 17,34 7,06 10,28
CPVI 4,05 3,00 12,88 7,06 5,82
Após a determinação do tamanho e confecção das amostras, os ensaios foram
iniciados sendo feitos separadamente conforme a espécie. Para os ensaios foi utilizada uma
máquina especifica para rompimento de corpos de prova da marca Emic, modelo pc 100,
onde a força é aplica em KN até o rompimento, conforme ilustrado na figura 10.
Figura 10: Ilustração do rompimento das peças de bambu
Trabalho de Conclusão de Curso 14
A máquina possui um display indicador onde os dados foram coletados após o
rompimento para saber o quanto cada peça suportou a compressão em MPa. Para a
verificação é utilizado à seguinte equação:
F c0 = (F c0,.máx.) / (A)
Onde:
F c0, Max. É a máxima força de compressão aplicada ao corpo-de-prova durante o
ensaio em newtons;
A é a área inicial da seção transversal comprimida, em m²;
F c0 é a resistência a compressão paralela as fibras, em Megapascais.
3.5 FLEXÃO DO BAMBU
Para a confecção dos corpos de prova foram utilizadas trena e serra elétrica, as
amostras devem ter seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento na
direção paralela as fibras de 115 cm, onde nas peças foram aproximadas ao máximo
conforme o diâmetro verificado. Para a possível realização do ensaio foi confeccionada
peças em madeira que substituíram os apoios e o cutelo originários da máquina conforme
figuras 11 e 12, esse procedimento foi tomado devido ao possível risco de acidente em
função da circunferência das peças.
Figura 11: Apoio confeccionado em madeira
Trabalho de Conclusão de Curso 15
Figura 12: Cutelo confeccionado em madeira
Para este ensaio não foi possível a realização com a espécie II, pois seu diâmetro é
superior as demais espécies e não havia disponibilidade de material para a confecção do
mesmo.
Após o preparo das peças foram medidos os diâmetros e calculado a distancia de
um cutelo ao outro na maquina onde de acordo com a norma entre os apoios deve ter vão
livre de 21h, conforme tabela 04.
Tabela 4: Diâmetro e área das amostras de bambu
ESPÉCIE I
Amostras Altura em mm Distância entre os apoios em
mm
CPI 49,85 1046,85
CPII 47,80 1003,80
CPIII 45,21 957,41
CPIV 51,71 1085,91
CPV 49,23 1033,83
CPVI 53,77 1129,17
ESPÉCIE II
Amostras Altura em mm Distância entre os apoios em
mm
CPI 39,04 819,84
CPII 35,95 754,95
CPIII 40,06 841,26
Trabalho de Conclusão de Curso 16
CPIV 40,15 843,15
CPV 38,36 805,56
CPVI 36,66 769,86
O ensaio foi realizado pela maquina universal de ensaios Emic modelo DL 30000
específica para vários tipos de ensaios, depois da verificação da altura e espaço entre os
apoios a peça foi posicionada, dado o inicio do ensaio na maquina o cutelo flexiona a peça
ate o seu rompimento conforme ilustrado na figura 13.
Figura 13: Ilustração de ensaio de flexão realizado com bambu
A flecha vermelha indica o local onde o cutelo irá descarregar a força para a
execução do ensaio. Conforme o rompimento de cada peça, os dados são enviados para o
computador onde o software calcula quanto à peça flexionou até o rompimento e o quanto
suportou até o mesmo.
3.6 MADEIRA
Para os ensaios foram utilizados madeira verde da espécie Pinus Elliottii, pois é uma
das espécies de madeira mais acessível e renovável utilizada na construção civil. Para a
identificação nos ensaios foi classificada como espécie IV. Os ensaios realizados com a
madeira foram os mesmo realizados com o bambu, sendo 06 amostras da espécie para
todos os ensaios, conforme NBR 7190.
A confecção dos corpos de prova foram todas feitas de acordo com a norma. O
material foi extraído na cidade de Nova Tebas – PR, que foi pré-preparado por uma
serralheria local e depois transportado até o Laboratório da Universidade Tecnológica
Federal do Paraná campus Campo Mourão onde foi finalizado quase todas as amostras,
sendo que as amostras para o ensaio de tração foram finalizadas por um carpinteiro da
cidade de Nova Tebas – PR. Os ensaios foram todos realizados pela maquina universal
Trabalho de Conclusão de Curso 17
Emic modelo DL 30000, que após cada peça ensaiada os dados são enviados para o
computador onde o software da maquina calcula qual a força aplicada e o quanto a peça
suportou até o rompimento de acordo com cada tipo de ensaio.
3.7 TRAÇÃO DA MADEIRA
Para o ensaio foram confeccionadas peças de 0,45 cm de comprimento x 0,5 cm de
espessura e 02 cm de parede onde ao meio da peça foi trabalhado o material ate chegar
aos 0,7 mm de parede conforme ilustrado na figura 14.
Figura 14: Especificação das peças para o ensaio de compressão Fonte: NBR 7190 (1997)
As ferramentas utilizadas foram serra tico-tico, trena, serrote e lixadeira onde foram
confeccionadas por um carpinteiro que reside e atua na Cidade de Nova Tebas – PR
conforme ilustrado na figura 15.
Figura 15: Amostras de peças para o ensaio de tração
Após o preparo das peças foi iniciado o ensaio onde a peça e presa por uma das
garras da maquina e tracionada pela outra garra até chegar ao seu rompimento.
Trabalho de Conclusão de Curso 18
3.8 COMPRESSÃO DA MADEIRA
Para o ensaio de compressão todas as peças corresponderam a NBR 7190 onde
indica a utilização de peças de seção transversais quadrada de 5,0 cm de lado e 15 cm de
comprimento, onde o diâmetro é o mesmo para todas as peças. Após o preparo das
amostras deu-se inicio ao ensaio onde o mesmo foi realizado pela máquina Emic modelo DL
30000, especifica para realização de diversos ensaios.
3.8 FLEXÃO DA MADEIRA
A confecção das peças para flexão foram todas feitas especificamente conforme a
norma onde pede peças de seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento,
na direção paralela as fibras, de 115 cm, onde o diâmetro calculado e o mesmo para todas
as amostras. Para a inicialização dos ensaios cada peça foi posicionada nos apoios com
vão livre entre os mesmo de 21 h, onde também foram realizados pela máquina universal de
ensaios Emic modelo DL 30000.
4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 UMIDADE DOS MATERIAIS
Comparando os resultados com todas as espécies pode-se verificar uma variação na
umidade relativamente considerável, sendo o teor de umidade, conforme tabela 05.
Tabela 5: Relação do peso e umidade das espécies
Espécie I
Amostras Úmidas Peso Amostras Secas Peso U (%)
MÉDIA 19,01 MÉDIA 15,63 21,15
Espécie II
Amostras Úmidas Peso Amostras Secas Peso U (%)
MÉDIA 9,18 MÉDIA 15,63 47,56
Espécie III
Amostras Úmidas Peso Amostras Secas Peso U (%)
MÉDIA 12,39 MÉDIA 9,95 24,45
Espécie VI
Amostras Úmidas Peso Amostras Secas Peso U (%)
MÉDIA 35,55 MÉDIA 13,57 159,78
Trabalho de Conclusão de Curso 19
4.2 TRAÇÃO DOS MATERIAIS
No ensaio de tração as três espécies de bambu obtiveram resultados superiores a
espécie de madeira ensaiada, sendo que a espécie III foi à que apresentou melhor
resistência a tração com menos força aplicada.
Para o ensaio procedeu-se primeiro as espécies de bambu seguidas da espécie de
madeira. A figura 16 representa o momento exato do rompimento de uma peça de bambu,
onde a peça foi presa pela garra superior da maquina e tracionada pela garra inferior até o
momento do rompimento da mesma. No ensaio de tração com o bambu o rompimento foi
caracterizado pelo comportamento das peças onde aconteciam vários estalos e também o
desprendimento das fibras ficando a peça com fiapos e lascas, conforme figura 16.
Figura 16: Rompimento do bambu no ensaio de resistência a tração
Na figura 17 é representado o momento exato do rompimento da madeira Pinus
Elliotti, onde na maioria das peças o rompimento foi caracterizado também por estalos, com
desprendimento e grandes lascas ao meio das peças.
Figura 17: Rompimento da madeira no ensaio de resistência a tração
Trabalho de Conclusão de Curso 20
Os resultados dos ensaios são apresentados conforme tabela 06, onde especifica a
espécie de material a ser ensaiado e o quando cada espécie suportou conforme a
propriedade. Os dados apresentados abaixo foram todos calculados automaticamente após
o rompimento de cada peça ensaiada, pelo software tesq e virmaq que são programas
específicos da maquina de ensaios.
Tabela 6: Resultado dos ensaios de tração
Espécies Kn Mpa
Espécie I 56,52 103,80
Espécie II 28,80 62,35
Espécie III 19,82 140,20
Espécie VI 22,93 60,90
A figura 18 demonstra o quanto cada peça suportou em MPa até o rompimento.
Figura 18: Relação de resistência para o ensaio de tração conforme a espécie
As espécies de I, II e III obtiveram resultados superiores a espécie IV ensaiada,
sendo que a espécie III foi a que mais apresentou resistência a tração seguido da espécie I
onde foi 26 % menos resistente em relação a espécie III, a espécie II foi 39,40 % menos
resistente em relação a espécie I e por ultimo a espécie IV sendo 2,32 % menos resistente
em relação a espécie II.
ESPÉCIE I 103,8
ESPÉCIE II 62,35
ESPÉCIE III 140,2
ESPÉCIE IV 60,9
0
50
100
150
Trabalho de Conclusão de Curso 21
A espécie III foi quem mais suportou resistência em MPa com menor carga de força
aplicada, isso ocorreu devido a mesma ser uma espécie de diâmetro e espessura inferior as
demais espécies ensaiadas, porém com propriedades de resistência superiores, onde
repetiu-se para os demais ensaios.
4.3 COMPRESSÃO DOS MATERIAIS
Os bambus foram ensaiados na maquina Emic PC 100, especifica apenas para
ensaios de compressão, todas as amostras de bambu foram confeccionadas sem a
presença dos nós, conforme figura 19.
Figura 19: Ensaio de compressão no bambu
A madeira foi ensaiada na mesma máquina onde foram realizados os ensaios de
tração e flexão. A máquina calcula os resultados através de um software da mesma, sendo
todos os resultados tanto da madeira quanto dos bambus estão apresentados na tabela 07.
Tabela 7: Resultado dos ensaios de compressão
Espécies Kn MPa
Espécie I 99,93 50,29
Espécie II 100,65 44,12
Espécie III 46,80 52,74
Espécie VI 48,14 19,00
Trabalho de Conclusão de Curso 22
A figura 20 representa a resistência em MPa que cada espécie suportou a compressão paralela as fibras até seu rompimento.
Figura 20: Relação de resistência e força para o ensaio de compressão conforme as espécies
Para o ensaio de compressão as espécies I, II e III obtiveram resultados superiores a
espécie IV. A espécie III foi a que apresentou melhor resistência em MPa a compressão
seguido da espécie I onde foi 4,65 % menos resistente do que a espécie III, a espécie II foi
12,27% menos resistente do que a espécie I e por ultimo a espécie IV onde foi 56,93 %
menos resistente do que a espécie II. Para este ensaio todas as espécies de bambu
apresentaram resistência aproximada onde a madeira obteve resultado inferior a todas.
4.4 FLEXÃO DOS MATERIAIS
Para o ensaio procedeu-se primeiro com as espécies de bambu seguido da espécie
de madeira, conforme figura 21, 22 e 23.
Figura 21: Ensaio de flexão espécie I
ESPÉCIE I 50,29 ESPÉCIE II
44,12
ESPÉCIE III 52,74
ESPÉCIE IV 19,00
0
10
20
30
40
50
60
Trabalho de Conclusão de Curso 23
Figura 22: Ensaio de flexão espécie II
Figura 23: Ensaio de flexão espécie IV
Os resultados dos ensaios de flexão foram todos calculados automaticamente pelo
software da máquina de ensaios conforme demonstrados na tabela 08 onde apresenta o
resultado e a media para cada espécie ensaiada.
Tabela 8: Resultado dos ensaios de flexão
Espécies Kgf MPa
Espécie I 263,60 64,47
Espécie III 250,52 100,77
Espécie VI 260,50 31,94
Trabalho de Conclusão de Curso 24
A figura 24 representa o quanto cada espécie suportou a resistência em MPa.
Figura 24: Relação de resistência para o ensaio de flexão conforme as espécies
À espécie I sofreu esmagamento onde a mesma não alcançou o rompimento em
algumas das 06 (seis) amostras, onde comprometeu a resistência final no ensaio, conforme
figura 25.
Figura 25: Peça de bambu após o esmagamento
A espécie III foi a que melhor apresentou resistência a flexão em MPa seguido da
espécie I onde foi 36,02 % menos resistente que a espécie III e a espécie IV onde foi 50.45
% menos resistente do que a espécie I.
ESPÉCIE I 64,47
ESPÉCIE III 100,77
ESPÉCIE IV 31,94
0
20
40
60
80
100
120
Trabalho de Conclusão de Curso 25
5 - CONCLUSÕES
O propósito de comparativo das propriedades do bambu com a madeira e a
utilização na construção civil foi realizado devido à grande utilização da madeira dentro da
mesma e as dificuldades quanto ao seu manejo e extração. A principal característica está no
crescimento das espécies que comparado com a madeira e consideravelmente superior.
Para todos os testes realizados com os materiais as 03 (três) espécies de bambu
apresentaram resultados superiores à espécie de madeira ensaiada.
Obviamente o comparativo foi realizado com uma espécie de madeira de baixas
propriedades mecânicas, porém a mais compatível em relação ao custo e a utilização. Em
função da falta de tempo não foi realizada a secagem dos materiais onde provavelmente a
resistência seria consideravelmente superior para ambas as espécies. Para avaliar melhor a
substituição do bambu pela madeira dentro da construção civil, fica proposto um estudo
mais aprofundado nas propriedades físicas e mecânicas do material, e também na solução
das patologias que podem vir a agravar o mesmo.
Com os resultados obtidos pode-se sugerir a utilização do bambu diretamente na
construção civil como na utilização do material para escoras de laje, ripamento de cobertura,
ripamento de forro, pilares e vigas baldrames quando o padrão da construção for o mesmo
de madeira e indiretamente tendo como base em pesquisas bibliográficas onde são
encontrados trabalhos de incorporação do bambu em pilares de concreto, utilização do
bambu para a confecção do BLC (bambu laminado colado), construção de moradias todas
em bambu e incorporação do mesmo como reforço nas estruturas de concreto armado.
Também a de se levar em conta que a utilização do bambu como material na construção é
apenas sugestiva ficando também proposto um estudo na incorporação do material dentro
da construção civil.
A realização desta pesquisa foi de grande valia, pois foram conhecidas propriedades
de um material que pode vir a substituir a madeira, onde possui ótimas propriedades
mecânicas mesmo comparado com madeiras de altas propriedades, onde também seu
crescimento e rápido e seu manejo e transporte é facilitado devido ao diâmetro e peso do
material, também se destaca na questão ecológica onde a utilização do mesmo contribui
para o não desmatamento de madeira. Conclui-se então que as espécies de bambu
Vulgaris, Dendrocalamus e Tuldoides são superiores em relação à resistência em MPa da
espécie de madeira Pinus Elliotii.
Trabalho de Conclusão de Curso 26
6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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