Avaliação teórica e experimental de vigas em “I” pré-fabricadas de madeira com flange de painéis de lâminas paralelas (LVL) e alma de painéis de partículas orientadas (OSB) e compensado

Abstract

Os produtos engenheirados de madeiras (PEM) vêem se expandindo globalmente, estes são produzidos a partir da junção de mais de um composto de madeira, utilizando a melhor propriedade de cada um desses elementos, dando qualidade e eficiência as estruturas. As vigas em “I” pré-fabricadas de madeira, que usam painéis estruturais para o material da alma e a madeira serrada de pequena dimensão ou compostos estruturais de madeira - structural composite lumber (SCL) para os flanges, são consideradas a segunda geração dos PEM. Este produto substitui a utilização de grandes volumes de madeira serrada em aplicações de assoalho e telhado, para os edifícios residenciais e comerciais. Os objetivos do presente trabalho foram de estimar para as vigas em “I” por meio de modelos teóricos a rigidez a flexão (EI), módulo de ruptura (fM) e flecha (δ), e comparar estes valores com os valores obtidos experimentalmente por meio de ensaios de flexão estática; e comparar as vigas em “I” produzidas com diferentes compostos. Foram produzidos dois tipos de vigas em “I” uma com os flanges de painéis de lâminas paralelas (LVL) e alma de compensado e outra com os flanges de LVL e a alma de chapas de fibras orientadas (OSB). A alma e os flanges foram ensaiados para que suas propriedades fossem utilizadas nos modelos teóricos. Depois de realizados os ensaios de flexão estática os valores experimentais foram comparados por análise da variância com os valores teóricos. Para as vigas em “I” com alma de compensado somente para o fM não foi observada diferença significativa entre os valores experimentais e teóricos, para as demais variáveis EM e δ observou diferenças significativas. Para as vigas em “I” com a alma de OSB todas as variáveis estudadas, EM, fM e δ, não apresentaram diferenças significativas entre os valores teóricos e experimentais. As vigas em “I” com a alma de OSB apresentaram valores médios de EM e fM, 14.923e 28,7 MPa, superiores aos valores médios 10.115 e 20,0 MPa para EM e fM das vigas em “I” com alma de compensado. Para as vigas em “I” com alma de OSB foi possível estimar de forma confiável os valores de EM, fM e δ, validando assim os modelos teóricos utilizados, já para as vigas com alma de compensado os modelos não puderam ser validados, por apresentarem diferenças significativas entre os valores teóricos e experimentais. As vigas em “I” com alma de OSB apresentaram melhores propriedades mecânicas do que as vigas em “I” com alma de compensado, além de valores de δ inferiores.

The engineered wood products (EWPs) are products that have expanded globally. They are produced from the junction of more than one wood composite, using the best property of each one, providing qualified and efficient structures. The wood I-joists are produced using structural panels on the web and lumber or structural wood composite lumber (SCL) on the flanges. They are considered as the second generation of EWPs. This product replaces the use of large quantity of timber in floor and roof applications for both residential and commercial buildings. The aims of the study were to estimate theoretically the bending stiffness (EI), modulus of rupture (fM) and deflection (δ), and compare it with the values obtained experimentally. Further study was done to evaluate the effect of web type on these variables. Two types of I-joist were produced: oriented strand board (OSB) webbed I-joist and plywood webbed I-joist. For plywood webbed I-joist the results pointed out that no significant difference between the experimental and theoretical fM values were observed. However, for EM and δ significant differences were identified. On the other hand, for OSB webbed I-joist significant differences between theoretical and experimental values of the evaluated variables were not identified. The I-joist with the web of OSB showed mean values of EM and fM, 14,923 and 28.7 MPa, above the average values 10,115 and 20.0 MPa for EM and fM the I-joist with web of offset. For I-joist with web of OSB was possible to estimate reliable data of EM, fM and δ, thus validating the theoretical models used. For the plywood webbed I-joits the models could not be validated, due to significant differences between the experimental and theoretical values. The OSB webbed I-joist presented better mechanical properties than the plywood webbed I-joist and also lower values δ.