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Palestra01 madeira

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Palestra01 madeira

  1. 1. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS LABORATÓRIO DE MADEIRAS E DE ESTRUTURAS DE MADEIRA • ESTRUTURAS DE MADEIRA NO BRASIL • PASSADO, PRESENTE E FUTURO Prof. Dr. Carlito Calil Junior
  2. 2. O PASSADO: a História da “HAUFF” e do Fundador • Erwin Hauff nasceu em Viena (Áustria) - • engenheiro civil Escola Politécnica de Munich, terminou seus estudos em 1920. • primeira Guerra Mundial, o Engenheiro se fixou no Brasil • estudou as espécies florestais brasileiras, a partir da observação das caraterísticas físicas da madeira. • em 1929 fundou a companhia HAUFF de estruturas de madeira
  3. 3. Sistema Hauff • caracterizado pelo uso de cobrejuntas, entalhes e cavilhas de madeira usadas nas ligações das barras formando os nós da treliça.
  4. 4. Sistema Hauff Sistema treliçado composto por barras de seções simples ou compostas por múltiplos elementos pregados
  5. 5. O calculo dos esforços
  6. 6. Articulações
  7. 7. Ponte de Garulhos – com 52,00 metros de vão livre
  8. 8. Ponte sobre el Rio Tietê – 38, 00 metros de vão livre
  9. 9. Cimbramentos móveis para construção do Mercado Municipal de São Paulo – 17,00 metros –
  10. 10. Torre da antena da radio Excelsior São Paulo – 80 metros
  11. 11. Tesoura com banzo superior treliçado – 16,00 metros
  12. 12. Tesouras - 20 metros.
  13. 13. PÓRTICOS
  14. 14. pórticos bi-articulados y terças treliçadas de banzos paralelos , 25 m
  15. 15. Pórticos contraventados verticalmente por meio de terças treliçadas de banzos paralelos e mãos-francesas
  16. 16. ARCOS
  17. 17. Arco treliçado bi-articulado – vão livre de 70 metros – Hangar da VARIG – Aeroporto de Congonhas, em São Paulo – 1949
  18. 18. - Arcos treliçados triarticulados contraventados por terças de banzos paralelos
  19. 19. Abóbadas Lamelares elementos denominados lamelas que se interligam formando uma malha losangular curva, semi-cilíndrica, parabólica, quatro águas, arco gótico ou cúpula. Abóbada lamelar semi-cilíndrica construída no Rio de Janeiro pela empresa SOCIEDADE TEKNO LTDA, na década de 50 do século XX.
  20. 20. Abóbada lamelar semi-cilíndrica construída em São Paulo pela empresa A. SPILBORGHS & CIA, 1950.
  21. 21. O sistema estrutural lamelar foi introduzido na Europa em 1908, nos Estados Unidos em 1925 e no Brasil, em 1922. Abóbada lamelar em quatro águas construída em Curitiba pela empresa HAUFF em 1927.
  22. 22. Abóbada lamelar semi-cilíndrica construída em São Paulo pela empresa A. SPILBORGHS & CIA, 1951. Abóbada lamelar em quatro águas.
  23. 23. Abóbada lamelar semi-cilíndrica construída em São Paulo pela empresa SOCIEDADE TEKNO LTDA, em sua sede, 1950, 25 m x 40 m.
  24. 24. Abóbada lamelar semi-cilíndrica construída em Piracicaba pela empresa CALLIA & CALLIA LTDA, década de 50, ~ 37 m x 75 m.
  25. 25. DETALHES DE MONTAGEM
  26. 26. CONTRAVENTAMENTO
  27. 27. Sobre el Sistema Hauff • A "Hauff" desempenhou um papel de grande relevância na história da construção civil brasileira • Pode ser considerada uma empresa introdutora de tecnologias em estruturas de madeira • A transmissão de tecnologia da "Hauff" se fez de forma indireta, por meio das suas obras construídas, que passaram a constituir exemplos de soluções estruturais e adotadas por muitas empresas do ramo • A "Hauff" também pode ser considerada como grande responsável pela formação da mão-de-obra ligada a produção de estruturas de madeira, tenham sido mestres em carpintaria, desenhistas e projetistas, bem como favoreceu o enriquecimento da bagagem técnica de muitos engenheiros que dela fizeram parte.
  28. 28. O PRESENTE: UTILIZAÇÃO DA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO - casas de madera - telhados residenciais - formas e escoramentos para estruturas de concreto - coberturas de grandes vãos - postes e cruzetas - roliços (colunas, vigas e estacas) - passarelas e pontes - dormentes
  29. 29. - casas de madera
  30. 30. - parabolóide hiperbólico
  31. 31. - telhados residenciais
  32. 32. - telhados residenciais industrializados
  33. 33. - coberturas de grandes vãos
  34. 34. - formas e cimbramentos de madeira
  35. 35. - postes e crucetas
  36. 36. - peças roliças ( colunas, vigas e estacas)
  37. 37. - passarelas em vigas serradas e roliças
  38. 38. - pontes em vigas – peças serradas
  39. 39. - pontes em vigas – peças roliças
  40. 40. - pontes e passarelas penseis
  41. 41. - passarelas estaiadas
  42. 42. - pontes protendidas
  43. 43. - pontes mistas madeira/concreto
  44. 44. - pontes em vigas treliçadas
  45. 45. - passarelas em vigas treliçadas
  46. 46. - pontes em vigas treliçadas 380 100 120 100 220 5 7,5 rodeiro elemento de contraventamento tabuleiro 140 380 100 120 100 5 7,5 90 140 90 140 380 100 120 100 5 7,5 90 80 90 3030 140 Parafusos com diâmetro de 20 mm Chapas metálicas das ligações superiores Banzo superior de madeira Diagonais de madeira Banzo inferior de aço Chapas metálicas das ligações inferiores
  47. 47. - silos de madeira
  48. 48. - passagens sob rodovias
  49. 49. - dormentes
  50. 50. CONSUMO MADEIRA (milhões m3) BRASIL X USA (2007) - ITTO 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 serrada roliça compensado Brasil USA
  51. 51. CONSUMO DE MADEIRA NOS ESTADOS UNIDOS - Casas de Madeira: - 1/3 da madeira serrada = 40 milhões de m3 - Madeira Laminada Colada - 1 milhão de m3 - Vigas I para casas de madeira - 370.800 metros lineares - Postes de Eletrificação – 90% em madeira - Dormentes – 94% em madeira
  52. 52. O DESAFIO PARA O FUTURO: PRECONCEITOS NA UTILIZAÇÃO DA MADEIRA NO BRASIL - Cultural: o uso da alvenaria nas casas - Desinformação do uso da madeira: educação na Engenharia da madeira - Durabilidade da madeira (fungos e insetos) - Segurança das estruturas em situação de Incêndio
  53. 53. Educação da Engenharia da Madeira - Engenheiro Florestal - Propriedades Mecânicas e Estruturas de Madeira - Engenheiro Agrícola - Construções Rurais - Engenheiro Civil - Estruturas de Madeira - Arquiteto - Sistemas construtivos em madeira - Engenheiro Industrial Madeireiro - Propriedades de Resistência e Elasticidade da Madeira - Estruturas de Madeira - Industrialização das Estruturas de Madeira
  54. 54. INSTITUIÇÕES DE UTILIZAÇÃO E DIVULGAÇÃO DA MADEIRA -Universidades - Empresas - Institutos - Associações
  55. 55. IBRAMEM – congressos EBRAMEM
  56. 56. CURSOS DE ATUALIZAÇÃO -Engenheiros DERSA, DER e prefeituras – pontes de madeira - Engenheiros da CESP – propriedades de resistencia e elasticidade da madeira - Instrutores do SENAI – detalhes estruturais e construtivos em estruturas de madeira - Industrias em geral – classificação visual e mecânica da madeira
  57. 57. PUBLICAÇÕES TÉCNICAS
  58. 58. NORMALIZAÇÃO BRASILEIRA
  59. 59. Comissão de Estudos da ABNT - CE-02:126.10 - Estruturas de Madeira - CE-02:124.25 - Fôrmas e Escoramentos - CE 06.100.01.001 – Dormentes de Madeira -CE-31:000.AA - Madeira Serrada
  60. 60. Propaganda das vantagens da utilização da madera - Material de fonte renovável – nossa indústria - Propriedades de Resistência e Elasticidade da Madeira em relação ao concreto e aço - Consumo de energia para sua produção e emissão de gás carbônico - Fixação de carbono: árvores em crescimento fixam carbono na madeira
  61. 61. MATERIAL RENOVAVEL NOSSA INDUSTRIA 6 ( CO2 + 2 H2O  CH2O + H2O + O2 )
  62. 62. MATE- RIAL ENERGIA NECESSÁ RIA PARA SUA PRODUÇÃ O (MJ/m3) RESIS- TÊNCIA (Kgf/cm2) MÓDULO DE ELASTI- CIDADE (Kgf/cm2) ENERGIA POR RESIS- TÊNCIA DENSIDADE POR RESIS- TÊNCIA MÓDULO POR RESIS- TÊNCIA Concreto 2400 920 (óleo) 180 200000 10,7 13,3 80 Aço 7800 234000 (carvão) 2400 2100000 97,5 3,3 270 Madeira Conífera 600 600 (solar) 500 100000 1,2 1,2 160 Madeira folhosa 900 630 (solar) 900 250000 0,7 1,0 270 MATERIAIS ESTRUTURAIS MAIS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DENSI- DADE (Kgf/m3)
  63. 63. CONDIÇÕES AMBIENTAIS • Madeira estrutural de: - Plantacões e manejo de florestas nativas • Toda a produção de madeira é fixador de carbono • Árvores em crescimento fixam o carbono na madeira
  64. 64. EMISSÃO DE CARBONO Terça Terça Viga Viga Chapa Chapa Aço 200/19 Madeira 300x50 Aço 310UB40 MLC 550x135 Aço 0,5 mm Compsado 12 mm Massa(Kg) 5,6 7,5 40,0 37,0 4,7 6,0 Produção energia -MJ 330 18 2360 333 173 113 Carbono emitido (Kg) 6,0 0,3 42,8 5,9 3,2 2,1 Carbono armaz. (Kg) 0 3,8 0 18,5 0 3,0 Carbono líquido 6,0 -3,4 42,8 -12,6 3,2 -0,9
  65. 65. PRODUÇÃO DE ENERGIA • Consumo energia emite CO2 onde combustíveis fósseis são queimados • Madeira tem baixa energia de produção – Mais carbono armazenado na madeira do que emitidos na produção de energia – Carbono é armazenado na madeira – Carbono é exportado da floresta na madeira -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 paredes pisos revestimento telhados janelas madeira aço concreto alvenaria aluminio
  66. 66. PROPAGANDA DO PRODUTO Wood . There is No Substitute Energy Efficient Environmentally Compatible Renewable an Recyclable It takes nine times more energy to produce a steel stud as it does to produce a comparable wood stud. A steel frame building uses 4,000 times more coal, oil and natural gas to process than wood. Wood is the only readily renewable natural resource and it is increasing in reserves every year. It takes five times more energy to produce aluminum siding rather than wood siding Aluminum production results in 8 times the air emissions and 300 times the water emissions of lumber production. The total volume of wood growing in the U.S. is 25% greater today than it was in 1952. It takes three times more energy to extract and produce a concrete block than to produce its equivalent weight of wood. The production of concrete emits 2 to 3 times more carbon dioxide, carbon monoxide and hydrocarbons than the production of lumber Even steel containing 60% recycled material consists of 40% virgin material that was mined from the earth and cannot be replaced. Producing a 4" concrete slab floor requires 21 times more energy than producing a wood deck. Totally biodegradable wood waste accounts for only 7% of the volume of U.S. landfills. Totally NON- biodegradable plastics account for 25 to 30% of landfill space. The synthetic materials industries (plastic, vinyl, etc.) rely on oil and natural gas for 98% of their raw materials, and the World Resources Institute estimates reserves of natural gas will last only 58 years at 1988 production rates. Choose Wisely - Choose Wood
  67. 67. Melhorando a Performance da Madeira Performance desejada • Aparência • Estrutural • Durabilidade Propriedades Microestrutura Especificação • Material / espécies • Classe • Dimensão • Tratamento preservativo
  68. 68. Performance da Madeira Aparência/Estrutural/Durabilidade • Aparência – Grã e cor – Características naturais – Estabilidade dimensional & U% • Estructural – Essencial: resistência y rigidez – Utilidade e.g. estabilidade dimensional - retración/umidad – Retilinidade - encanoamento, encurvamento, arco e torção • Durabilidade – Deterioração biológica – Resistência natural/ tratamento
  69. 69. Classificação estrutural é baseada na correlação entre resistência e um parâmetro de classificação • Classificação Visual - presença ou ausência de defeitos naturais • Máquina Classificação Tensões - rigidez no eixo de menor inércia ( MoE) • Prova carga - habilidade de resistir a uma carga. Cada peça passa pela máquina, esforço de flexão aplicado no valor característico da resistência. Se não quebrar a peça é aceita • Controle qualidade - verificação das propriedades da classe por testes: flexão, vibração transversal e ultra som. CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL
  70. 70. Durabilidade Riscos Biológicos/ Físicos Intempéries Fogo Químico MADEIRA Espécies Durabilidade natural do cerne Manutenção assegura proteção mantendo funcionalidade Tratamento muda durabilidade do alburno Fungos Térmites / cupins Teredos Detalhes projeto minimiza exposição aos riscos
  71. 71. Classes de Uso Classe Organismos Ambiente/Aplicação 1 Brocas-de-madeira/cupins- de-madeira-seca Interior/mobiliário 2 Brocas/cupins-de-madeira seca/cupins- subterrâneos/cupins- arborícolas Interior/batente,forro,telhado,.. . 3 Insetos/Fungos (bolor ou podridão) Protegida – umidade ocasional/madeira beneficiada 4 Insetos/fungos (bolor e/ou podridão) Exterior/”decks”,... 5 Insetos/fungos Contato solo e/ou água doce/fundações 6 Xilófagos marinhos Água salgada e salobra/”piers” PRESERVACÃO DE MADEIRAS
  72. 72. CLASSE DE USO 5 Madeira Roliça para postes e estacas em água doce/fundações Método de Tratamento Natureza do Preservativo Preservativo Retenção Penetração Sob pressão Inseticida/ fungicida não lixiviável e resistente a perdas por evaporação CCA CCB 9,6 kg/m3 Porção permeável Óleo creosoto 160 kg/m3
  73. 73. zonas de degradação na seção da madeira exposta ao fogo dano resultante de um grande incêndio em um edifício Estruturas de madeira em situação de incendio
  74. 74. Estruturas de madeira em situação de incendio
  75. 75. MADEIRA CERTIFICADA WWPA – certificador 12 – serraria S- DRY – umidade D FIR – espécie BTR - classe
  76. 76. Usados para : – grandes vãos – vigas altas – grandes seções transversais - grandes elementos treliçados – painéis - contraventamento, arquitetura – grandes painéis - piso, cobertura, Incluem: – LVL – MLC/CLT – Compensado – Outros O FUTURO: A INDUSTRIALIZACÃO
  77. 77. Projetado para limitar influências que reduzem características resistência Propriedades e Projeto de Produtos Manufaturados Compensado e LVL – laminas finas coladas  Caracteristicas em uma lamina tem pouco efeito nas propriedades devido a pequena área envolvida  Baixa variabilidade nas propriedades, potencial para:  Melhores propriedades: resistência e elasticidade  Melhor confiabilidade Projeto de Produtos Manufaturados Manufaturamento fornece:  Propriedades de projeto  Métodos de cálculo  Tabelas de vãos  Práticas especiais de construção
  78. 78. Produtos Ingenheirados • Glulam • I-joists • Trusses • Engineered • Box Beams
  79. 79. Elementos estruturais compostos LVL SCL PSL PLL
  80. 80. – Feita da colagem de muitas peças pequenas para formar uma peça grande – Resistência > peças individuais • o elemento frágil - finger joints – oportunidades para criar em arquitetura – vigas curvas, duas águas Laminado horizontal Laminado vertical MADEIRA LAMINADA COLADA:MLC
  81. 81. Nova geração de painéis leves e pré- fabricados para paredes, pisos e coberturas Consistem de lamelas montadas cruzadas umas as outras (coladas ou pregadas) Espessuras dos painéis variam de 50 a 600 mm Madeira Laminada Cruzada(CLT)) Um produto ja estabelecido na Europa com vários fabricantes e centenas de construções variando de unifamiliares a edificios de multiplos andares
  82. 82. CLT Walls Paredes de CLT
  83. 83. CLT Floors Pisos de CLT
  84. 84. Vantagens dos painéis CLT  Factory produced with high precision CNC machines  Quick on-site assembly (One storey/week or less per avg. size floor plan) - Min site Noise (equipment/personal) - Min site Waste (high level of prefabrication) - Ideal for dense urban in-fill projects - Health and safety benefits  Cost-competitive in certain applications  Renewable material from sustainable forests One of the most promising wood alternative to concrete & steel assemblies.. 85
  85. 85. Chapas Dentes Estampados - CDE Qualidade técnica dos projetos Industrialização Controle de qualidade das peças de madeira e ligações Melhor aproveitamento do material
  86. 86. Outros produtos manufaturados de madeira – Flanges de madera com almas em tubos - baixo peso, almas abertas dão acesso para serviço – Viga- I - madeira/LVL mesas, – compensado /OSB almas – baixo peso, adequado para vigas de vãos médios – Vigas caixão - madeira/LVL mesas, – duas chapas de compensado/OSB almas adequado para grandes vãos, rígida torção, pode usar compensado decorativo
  87. 87. SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM MADEIRA COMO FUTURO NO BRASIL CASAS - COBERTURAS -PONTES - PASSARELAS - DEFENSAS – GUARD RAIL - POSTES E TORRES - BARREIRAS DE SOM
  88. 88. CASAS DE MADEIRA
  89. 89. TESOURAS INDUSTRIALIZADAS
  90. 90. PÓRTICOS
  91. 91. ARCOS
  92. 92. TENSO-ESTRUTURAS
  93. 93. COBERTURAS
  94. 94. GRIDSHELL
  95. 95. COBERTURAS ESPECIAIS EXPO 2000 - HANOVER
  96. 96. COBERTURAS ESPECIAIS VALENCIA -ESPANHA
  97. 97. PONTES E PASSARELAS EM VIGA
  98. 98. PONTES EM PÓRTICO
  99. 99. PONTES EM ARCO
  100. 100. PONTES PROTENDIDAS NOS USA
  101. 101. PASSARELAS ESTAIADAS
  102. 102. PONTES COBERTAS
  103. 103. PONTES ESPECIAIS
  104. 104. PONTES ESPECIAIS
  105. 105. FORMAS E CIMBRAMIENTOS DE MADEIRA
  106. 106. 8-Storey buildings, Växjö, Sweden 1st storey concrete, 7 storeys wood 9-Storey building, London, UK 1st storey concrete, 8 storeys wood CLT System in Mid-Rise
  107. 107. CLT System in Mid-Rise (5-9 Storeys High)
  108. 108. Types of CLT Systems 4 residential buildings/social housing @ 9 storeys, Milan, Italy
  109. 109. PAINEIS CLT PASSARELAS
  110. 110. SILOS DE MADEIRA
  111. 111. TORRES
  112. 112. TORRES DE POSTES ROLIÇOS
  113. 113. POSTES ALTA-TENSÃO
  114. 114. Torres para Energia Eólica
  115. 115. POSTES MLC
  116. 116. BARREIRAS DE SOM
  117. 117. DEFENSAS – GUARD RAILS
  118. 118. PONTO DE ÔNIBUS
  119. 119. BARREIRAS DE PEDRAS
  120. 120. CAIXAS D´ÁGUA
  121. 121. CALIL@SC.USP.BR OBRIGADO Every time you don´t specify timber, you are helping to destroy our planet

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