Ensaios de tratabilidade de águas residuárias da indústria de piso de madeira por processos oxidativos avançados: ozônio e UV-C.

A indústria moveleira em geral e de piso de madeira é caracterizada por processos a seco. Em decorrência da limpeza e lavagem de maquinário e superfícies gera águas residuárias em baixos volumes porém altamente contaminadas com substâncias recalcitrantes de difícil tratamento. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de fácil operação (com uso mínimo de reagentes químicos), capaz de tratar tais águas, reduzir toxicidade e aumentar biodegradabilidade do efluente, viabilizando desta forma uma etapa subsequente de tratamento biológico, o presente trabalho conduziu ensaios de tratabilidade baseados em processos oxidativos avançados com águas residuárias provenientes de lavagens em uma indústria de piso de madeira em Nybro, Suécia, com DQO inicial de aproximadamente 45.000 mg/L e pH de 2,3-2,6. Após tratamento primário in situ com redução de 89% de DQO, os seguintes processos geradores de radicais OH foram testados em escala de laboratório: ozonização sem ajuste de pH (Etapa I); ozonização com ajuste de pH (Etapa II); e ozonização + UV-C com ajuste de pH (Etapa III). Os experimentos foram realizados em semi-batelada, utilizando-se um aparato com dois reatores conectados (de O3 e de UV), entre os quais foi mantido fluxo de recirculação em contracorrente com o gás. Para o desenho experimental, utilizou-se a metodologia de planejamento fatorial do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) utilizando-se como variáveis independentes, (i) vazão de recirculação entre os reatores (VR) com níveis variando de 0,3 a 3L/min; (ii) concentração de O3 na mistura gasosa injetada ([O3]) ou modo de dosagem cujos níveis variaram de 40 a 115 g/Nm3 e; (iii) pH inicial (Etapas II e III) com níveis que variaram de 3 a 11. A quantidade total de O3 fornecida até o final de cada ensaio foi fixada em 2 gramas de O3 para cada grama de DQO inicial (2:1). A eficiência de cada tratamento foi avaliada em função da redução de DQO, da remoção de COT e do consumo de O3. Para ozonização sem ajuste de pH foram alcançadas reduções de DQO e COT de 65 e 31% respectivamente. No tratamento com ajuste de pH sem UV, foram alcançadas reduções de DQO e COT de 85% e 43% com pHinicial = 7,0 enquanto que no tratamento com UV foi alcançada redução de DQO e COT de 93% e 56% respectivamente, com pHi = 9,38. Os resultados de respirometria com os efluentes dos tratamentos indicaram que a ozonização destas águas em pH baixo pode resultar na geração de subprodutos menos biodegradáveis. Entretanto, tais produtos não são gerados quando a ozonização é realizada em pH mais elevado (7,0), mesmo sem aplicação de UV, com doses de O3:DQOinicial menores que 1:1. O tratamento por ozonização pode, portanto, ser aplicado como uma etapa intermediária de tratamento das águas residuárias em questão, inclusive precedendo o tratamento biológico.

Diagnóstico e avaliação da segurança de estruturas de madeira existentes

A utilização da madeira enquanto material estrutural é um aspeto abordado com algum receio ou até desconhecimento por parte dos elementos intervenientes no processo de construção civil, sendo ainda uma área pouco lecionada e muitas vezes excluída dos planos curriculares em Engenharia Civil. Assim sendo é importante o surgimento de trabalhos relacionados com esta matéria, relembrando ao sector da construção civil e ao ramo de estudo relacionado, que a madeira já teve e possivelmente voltará a ter um papel importante a desempenhar na área da construção. Um dos aspetos evidenciados nos estudos realizados consiste na importância da reabilitação de edifícios e do seu papel cada vez mais determinante na sociedade. Esta metodologia de intervenção apresenta-se muitas vezes como uma vantagem económica assim como contribui para a preservação do património arquitetónico e cultural, cujo valor histórico é incalculável. A importância da reabilitação de edifícios habitacionais nas zonas históricas, bem como de monumentos de grande importância cultural apresenta-se cada vez mais como um desafio devido à falta de conservação dos mesmos ao longo da sua vida útil, e da necessidade de preservar a identidade do local, beneficiando assim a qualidade do tecido urbano. Assim sendo, este trabalho apresenta um levantamento dos danos possíveis de ocorrer em elementos de madeira, dando especial destaque aos agentes patológicos e às consequências da sua atividade na madeira assim como às metodologias de inspeção e diagnóstico que poderão ser aplicadas em estruturas de madeira existentes, favorecendo assim a vertente da reabilitação ao invés da demolição. Estas metodologias recorrem a ensaios não destrutivos, como é exemplo o Pilodyn, o Resistógrafo, o Ultra-sons, etc., referindo também o recurso a ensaios destrutivos, cuja utilização terá de ser uma questão muito bem ponderada devido às consequências que implica. Por fim, apresenta-se um caso real de estudo em que se analisa um pavimento em madeira através da aplicação de metodologias de ensaio não destrutivas e destrutivas a amostras recolhidas. O objetivo será determinar o estado de conservação da madeira e algumas características físicas tais como a sua densidade e os módulos de elasticidade, sendo posteriormente efetuada uma análise estrutural. Os resultados obtidos permitem efetuar uma avaliação qualitativa do estado geral do pavimento sendo as principais conclusões que o pavimento se encontra atacado por parte de insetos xilófagos e apresenta problemas a nível de verificação a estados limite de utilização, deformação e vibração, fator que condiciona a possível utilização do pavimento.

Simulação em uso dos pisos de madeira de Eucalyptus sp e Corymbia maculata

A caracterização anatômica, física, mecânica e química da madeira fornece informações importantes para sua melhor utilização. Contudo, para que madeiras se tornem boa opção para o mercado de pisos, adicionalmente é necessária a realização de ensaios que simulem suas reais condições em serviço. Esses ensaios simulam o pisoteio executado pelos sapatos de salto com pequenas áreas de pressão, o arraste e a queda de objetos, a resistência à abrasão da superfície e o atrito oferecido durante o deslocamento de pessoas que caminham sobre ele. Grande dificuldade da seleção de novas madeiras para pisos está na ausência de valores de referência físico-mecânicos. O presente trabalho visou a caracterizar as madeiras de Eucalyptus clöeziana F. Muell, de Eucalyptus microcorys F. Muell e de Corymbia maculata Hook, para as propriedades de densidade básica, retratibilidade, aplicação de carga rolante, de atrito estático e dinâmico, endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas, impacto da esfera de aço cadente e resistência à abrasão. Foi observado que as madeiras estudadas podem ser utilizadas para a confecção de pisos, de acordo com seus resultados obtidos e por meio de comparações com resultados de literatura.

Simulação em uso dos pisos de madeira de Eucalyptus sp e Corymbia maculata

A caracterização anatômica, física, mecânica e química da madeira fornece informações importantes para sua melhor utilização. Contudo, para que madeiras se tornem boa opção para o mercado de pisos, adicionalmente é necessária a realização de ensaios que simulem suas reais condições em serviço. Esses ensaios simulam o pisoteio executado pelos sapatos de salto com pequenas áreas de pressão, o arraste e a queda de objetos, a resistência à abrasão da superfície e o atrito oferecido durante o deslocamento de pessoas que caminham sobre ele. Grande dificuldade da seleção de novas madeiras para pisos está na ausência de valores de referência físico-mecânicos. O presente trabalho visou a caracterizar as madeiras de Eucalyptus clöeziana F. Muell, de Eucalyptus microcorys F. Muell e de Corymbia maculata Hook, para as propriedades de densidade básica, retratibilidade, aplicação de carga rolante, de atrito estático e dinâmico, endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas, impacto da esfera de aço cadente e resistência à abrasão. Foi observado que as madeiras estudadas podem ser utilizadas para a confecção de pisos, de acordo com seus resultados obtidos e por meio de comparações com resultados de literatura.

Simplified numerical models of LiteSteel Beam floor joists with Web openings for the prediction of section moment capacities

This paper is aimed at investigating the effect of web openings on the plastic bending behaviour and section moment capacity of a new cold-formed steel beam known as LiteSteel beam (LSB) using numerical modelling. Different LSB sections with varying circular hole diameter and spacing were considered. A simplified but appropriate numerical modelling technique was developed for the modelling of monosymmetric sections such as LSBs subject to bending, and was used to simulate a series of section moment capacity tests of LSB flexural members with web openings. The buckling and ultimate strength behaviour was investigated in detail and the modeling technique was further improved through a comparison of numerical and experimental results. This paper describes the simplified finite element modeling technique used in this study that includes all the significant behavioural effects affecting the plastic bending behaviour and section moment capacity of LSB sections with web holes. Numerical and test results and associated findings are also presented.

Design of Mono-symmetric LiteSteel Beam Floor Joists with Web Openings

The new cold-formed LiteSteel beam (LSB) sections have found increasing popularity in residential, industrial and commercial buildings due to their lightweight and cost-effectiveness. They have the beneficial characteristics of including torsionally rigid rectangular flanges combined with economical fabrication processes. Currently there is significant interest in using LSB sections as flexural members in floor joist systems. When used as floor joists, the LSB sections require holes in the web to provide access for inspection and various services. But there are no design methods that provide accurate predictions of the moment capacities of LSBs with web holes. In this study, the buckling and ultimate strength behaviour of LSB flexural members with web holes was investigated in detail by using a detailed parametric study based on finite element analyses with an aim to develop appropriate design rules and recommendations for the safe design of LSB floor joists. Moment capacity curves were obtained using finite element analyses including all the significant behavioural effects affecting their ultimate member capacity. The parametric study produced the required moment capacity curves of LSB section with a range of web hole combinations and spans. A suitable design method for predicting the ultimate moment capacity of LSB with web holes was finally developed. This paper presents the details of this investigation and the results

Full scale fire tests of a new light gauge steel floor-ceiling system

Cold-formed steel members can be assembled in various combinations to provide cost-efficient and safe light gauge floor systems for buildings. Such Light gauge Steel Framing (LSF) systems are widely accepted in industrial and commercial building construction. An example application is in floor-ceiling systems. Light gauge steel floor-ceiling systems must be designed to serve as fire compartment boundaries and provide adequate fire resistance. Fire-rated floor-ceiling assemblies formed with new materials and construction methodologies have been increasingly used in buildings. However, limited research has been undertaken in the past and hence a thorough understanding of their fire resistance behaviour is not available. Recently a new composite floor-ceiling system has been developed to provide higher fire rating under standard fire conditions. But its increased fire rating could not be determined using the currently available design methods. Therefore a research project was carried out to investigate its structural and fire resistance behaviour under standard fire conditions. In this research project full scale experimental tests of the new LSF floor system based on a composite ceiling unit were undertaken using a gas furnace at the Queensland University of Technology. Both the conventional and the new steel floor-ceiling systems were tested under structural and fire loads. Full scale fire tests provided a good understanding of the fire behaviour of the LSF floor-ceiling systems and confirmed the superior performance of the new composite system. This paper presents the details of this research into the structural and fire behaviour of light gauge steel floor systems protected by the new composite panel, and the results.

Improvements to the fire performance of light gauge steel floor systems

Light gauge steel frame (LSF) structures are increasingly used in commercial and residential buildings because of their non-combustibility, dimensional stability and ease of installation. A common application is in floor-ceiling systems. The LSF floor-ceiling systems must be designed to serve as fire compartment boundaries and provide adequate fire resistance. Fire-rated floor-ceiling assemblies have been increasingly used in buildings. However, limited research has been undertaken in the past and hence a thorough understanding of their fire resistance behaviour is not available. Recently a new composite floor-ceiling system has been developed to provide higher fire rating. But its increased fire rating could not be determined using the currently available design methods. Therefore a research project was conducted to investigate its structural and fire resistance behaviour under standard fire conditions. This paper presents the results of full scale experimental investigations into the structural and fire behaviour of the new LSF floor system protected by the composite ceiling unit. Both the conventional and the new floor systems were tested under structural and fire loads. It demonstrates the improvements provided by the new composite panel system in comparison to conventional floor systems. Numerical studies were also undertaken using the finite element program ABAQUS. Measured temperature profiles of floors were used in the numerical analyses and their results were compared with fire test results. Tests and numerical studies provided a good understanding of the fire behaviour of the LSF floor-ceiling systems and confirmed the superior performance of the new composite system.