Estudo da resistência estrutural remanescente de painéis reforçados sujeitos à encurvadura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo da estabilidade e da capacidade resistente de painéis estruturais do sistema construtivo Light Steel Framing

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Aproveitamento de resíduos de laminação da madeira para a produção de painel estrutural

Products derived from wood or engineered products are becoming interesting alternatives to the replacement of solid wood in various applications, from structural components to the furniture industry and packaging. Among these products, there are panels built by strands, particles and fibers, each one having their particular characteristics and potential of use. Since the different types of panels are produced, waste generation is part of the process, and that more technological it is, it still generates losses of raw materials. Based on the need for rational use of raw materials and using almost full of industrially processed wood, It arises the proposal of this work, which seeks to use waste from the lamination, like pieces of strands, broken strands, strands rough, cracked strands to produce panels with structural characteristics of the OSL panel (Oriented Strand Lumber), LSL (Laminated Strand Lumber) and OSB (Oriented Strand Lumber). Besides the use of waste, this paper seeks an alternative to the use of the adhesive, because the industry uses formaldehyde-based adhesives, which over the press, they emit large amounts of formaldehyde, which is very aggressive to humans and environment. The panels made with polyurethane resin based on castor oil and hot-pressed were characterized by physical and mechanical tests according to specifications of European Standard (EN). High values of tensile strength, elastic modulus and density were found in the results of tests. Adding to stable values of swelling and moisture content, the panel studied adds attractive features to the panel market, especially in the civil construction

Produção de painéis compensados estruturais com diferentes composições de lâminas de Eucalyptus saligna e Pinus caribaea

Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade de painéis compensados estruturais produzidos com lâminas de Eucalyptus saligna e Pinus caribaea var. caribaea, var. hondurensis e var. bahamensis com diferentes composições de lâminas. Foram produzidos painéis experimentais com dimensões de 50 x 50 cm, utilizando-se cinco lâminas de 2,2 mm, com as seguintes composições: (1) painéis com todas as lâminas de mesma espécie/variedades (T1, T2, T3 e T4); e (2) painéis com lâminas de Eucalyptus saligna de forma intercalada com as lâminas de três variedades de Pinus caribaea (T5 a T10). Os painéis produzidos exclusivamente com lâminas de Eucalyptus saligna apresentaram valores superiores de resistência da linha de cola aos esforços de cisalhamento, MOE e MOR paralelo e perpendicular. A composição dos painéis com lâminas das duas espécies/variedades de forma intercalada não influenciou, de forma significativa, a resistência da linha de cola e MOE e MOR perpendicular. A disposição das lâminas de Eucalyptus saligna na capa dos compensados resultou em maiores valores de MOE e MOR paralelo. Os resultados das propriedades mecânicas avaliadas foram satisfatórios, em comparação com os valores de referência apresentados na literatura e com aqueles requisitos mínimos requeridos pela norma técnica, indicando a viabilidade de produção de painéis compensados do tipo "combi" com combinação de espécies de folhosas e coníferas.

Aplicação de adesivos estruturais em painéis de carros

The automobile industry is increasingly interested in reducing vehicle weight for greater speed, lower fuel consumption and emissions, through innovation of materials and processes. One way to do this is to seek the replacement of conventional processes by the use of structural adhesives. Structural adhesives are highly resistant materials, which can replace rivets, bolts and welds allowing the substrate / adhesive assemble is stronger than the substrate itself. One of the major advantages of gluing with respect to welding is its esthetic appearance, since it does not leave marks. For this reason, parts to be soldered require a minimum thickness so that the marks do not appear, since the pieces from gluing have no restriction as to the thickness. By replacing the vibration welding process for gluing process of the instrument panel parts of an automobile, one obtains a reduction of the thickness of the parts and therefore it decreases the weight of the car. This work aims to study the various structural adhesives that already exist on the market to be applied on the instrument panel. The mechanical test performed to measure the maximum adhesive strength was the Lap Shear Test at 23°C (room temperature), -35°C and 85°C. The types of adhesives used were the hot-melt and the bi-component. By the results obtained, it is in favor using the bi-component for application to the union of instrument panel parts

Análise estática e dinâmica de painéis corrugados construídos em materiais compósitos

Os painéis corrugados têm cada vez maior aplicabilidade em engenharia. São frequentemente utilizados em estruturas sandwich, em telhados e têm muitas outras aplicações nas indústrias civil, mecânica, aeronáutica e naval. Esta crescente aplicação deve-se ao facto de as suas corrugações conferirem maior rigidez ao painel devido ao aumento do rácio resistência/peso, evitando-se assim o recurso a reforços estruturais. Este facto, associado às características dos materiais compósitos laminados, que comparativamente com os materiais “tradicionais”, evidenciam uma relação rigidez/peso, bem como um comportamento mecânico; no mesmo sentido, contribui para uma potencial utilização deste tipo de solução, em variadíssimas situações na área das engenharias. Este tipo de painéis é particularmente adequado em situações de carga em que se verificam esforços de compressão e torção. Com o presente trabalho, pretende-se efectuar um estudo de análise do comportamento mecânico, quer em termos de análise estática linear, quer de vibrações livres de um painel corrugado em material compósito, sendo analisadas várias variáveis, nomeadamente: o tipo de material, a geometria da corrugação, a sequência de empilhamento das camadas de fibra, entre outras. Para este efeito, e após o enquadramento do tipo de problema que se possui, é utilizado o software comercial de análise por elementos finitos, Ansys®.

Estudo, fabrico e caracterização de painéis sanduíche com núcleos em materiais compósitos de cortiça

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Dimensionamento de Uma Cobertura em Elementos Estruturais de Aço Enformados a Frio

O presente relatório versa sobre a análise e dimensionamento de estruturas de aço enformadas a frio. Devido a serem estruturas de elevada esbelteza, frequentemente denominadas “estruturas de aço leve”, apresentam fenómenos de instabilidade tanto a nível local como global, sendo da perspetiva regulamentar abrangidas pelo Eurocódigo 3, nomeadamente pelas Partes 1-1, 1-3 e 1-5. A Parte 1-3 do Eurocódigo 3 diz respeito às regras suplementares de elementos de aço enformados a frio, na qual estão presentes as regras de dimensionamento, bem como as verificações de segurança que deverão ser aplicadas. Nesta, é possível ainda “fazer a ponte” com a Parte 1-1 do Eurocódigo 3, respetiva às regras gerais de projeto de estruturas de aço e com a Parte 1-5 do Eurocódigo 3 relativa a elementos estruturais constituídos por placas. Inicialmente, será realizado um estado da arte, onde será efetuado um enquadramento histórico, apresentando o processo de fabrico destes elementos e o tipo de elementos estruturais originados, concluindo-se com as vantagens/desvantagens dos perfis em aço enformados a frio. Os conceitos teóricos de estabilidade estrutural, os tipos de instabilidade mais comuns nestes elementos, bem como os tipos de análise destes fenómenos farão a ponte com o capítulo que se segue. Relativamente ao dimensionamento destes elementos, será dado enfâse às metodologias preconizadas pelo Eurocódigo 3, Parte 1-3. Este capítulo incidirá, entre outos, nas propriedades das secções transversais, na determinação da resistência destas, onde se contabilizará os efeitos das instabilidades locais de placa e distorcionais, na instabilidade global dos perfis e nas ligações entre os mesmos. Será analisada, posteriormente, a abordagem apresentada pela ECCS relativamente ao dimensionamento de madres travadas por painéis de cobertura. Neste capítulo será apresentada a metodologia para o dimensionamento de vigas com restrição à torção e à translação, bem como a resistência da secção transversal da madre e do seu banzo livre à encurvadura. Finalmente, e ao encontro do que foi proposto pela empresa CCAD-Serviços de Engenharia, Lda, efetuar-se-á o dimensionamento de uma cobertura de um edifício de distribuição, cobertura esta constituída por asnas treliçadas e madres simples. Neste dimensionamento foram consideradas as ações segundo o Regulamento de Segurança e Ações Para Estruturas de Edifícios e Pontes e o Eurocódigo 1, Parte 1-1 que diz respeito às Ações Gerais em Estruturas e Parte 1-4 respeitante às Ações do vento.

Dimensionamento de Madres Enformadas a Frio Travadas por Painéis do Tipo Sandwich

O presente relatório de estágio foi elaborado no âmbito da Unidade Curricular de DIPRE, Dissertação/Projeto/Estágio, do 2.º ano de Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto, do ramo de estruturas, tendo como principal foco, a análise e dimensionamento de madres de aço enformado a frio e sua utilização com painéis do tipo sandwich em coberturas. Seções enformadas a frio são cada vez mais utilizadas em construções modernas, especificamente como estrutura secundária em coberturas, onde geralmente são fixas a painéis através de ligações aparafusadas. A presença de painéis e fixações através de parafusos permitem a estabilização lateral e torsional de madres aumentando desta forma a capacidade resistente, mas por serem elementos estruturais de espessura reduzida, os enformados a frio são suscetíveis a fenómenos de instabilidade associados. Desta forma, a norma EN 1993-1-3 [4] permite a análise e dimensionamento deste tipo de elementos através das disposições regulamentares preconizadas nas partes 1-1 [3] e 1-5 [5] da mesma norma. Num primeiro estudo, o presente trabalho tem como objetivo o dimensionamento e verificação de segurança de elementos enformados a frio com base na seção efetiva determinada com o auxílio das normas EN 1993-1-1 (regras gerais) e EN 1993-1-5 (regras para elementos estruturais constituídos por placas). Numa segunda fase, este trabalho pretende apresentar um estudo do comportamento de interação entre os sistemas madres-painéis. Para tal, são quantificadas as rigidezes das conexões dos sistemas e dos painéis para se realizarem a análise relativamente à restrição lateral e restrição torsional de madres. Neste contexto, concluiu-se que os painéis, quando fixos de forma adequada às madres, contribuem para a estabilidade.

Estudo da ligação entre componentes estruturais de GFRP (glass fiber reinforced polymer) e componentes estruturais em betão

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Propriedades de resistência e rigidez à flexão estática de painéis OSB e compensados

Em uma indústria de móveis estofados, localizada em Piracicaba, SP, foram coletados aleatoriamente corpos-de-prova de painéis compensados e OSB para determinação das propriedades de resistência (MOR) e rigidez (MOE) à flexão estática, com as finalidades de compará-las e avaliar a possibilidade de substituição direta do compensado, utilizado tradicionalmente nas partes estruturais dos móveis, por OSB. Os ensaios foram realizados com base nas prescrições da norma brasileira para compensados (NBR 9533), similar à norma americana ASTM D 1037. A análise dos resultados de MOR (paralelo e perpendicular) e MOE (perpendicular) revelou que os painéis de compensado foram significativamente mais resistentes e rígidos que os de OSB. Com relação à rigidez na direção paralela (MOE paralelo), os painéis foram equivalentes. Conclui-se que a substituição direta do compensado por OSB não é recomendável porque, embora esses painéis possam apresentar propriedades físicas similares como a massa específica aparente, eles também apresentaram propriedades mecânicas diferenciadas, indicando que a substituição desses dois tipos de material deve ser precedida de estudos aprofundados que levem em consideração a magnitude das propriedades requeridas pelos produtos em uso.

Construção com painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS

A carência de materiais que permitam elementos estruturais leves, de elevada rigidez e resistência na indústria da construção, contribuiu para o desenvolvimento e posterior utilização de materiais compósitos, nos quais incluem-se os painéis sanduíche. Estes são aperfeiçoados e fabricados com o objetivo de obter elevada relação resistência/peso próprio, rigidez/peso próprio e outras vantagens a nível construtivo como a montagem rápida, a redução de custos e boas propriedades de isolamento. Nesta dissertação são apresentados os painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS, com o intuito de informar os interessados, em métodos construtivos alternativos, sobre uma solução viável, vantajosa a vários níveis e que pode ser adaptada e igualmente adequada às suas necessidades construtivas. Inicia-se com um resumo do desenvolvimento histórico até à necessidade de evolução e utilização de materiais semelhantes, seguindo-se de uma descrição mais detalhada do painel sanduíche e os seus requisitos. A nível de fabrico, sugere-se uma possível disposição de maquinaria em fábrica e pormenoriza-se o processo de fabrico até atingir o produto final. Segue-se o trajeto do painel até ao seu propósito final em obra, onde se descreve o seu processo construtivo. Explicam-se as vantagens e desvantagens dos Painéis acompanhados de vários exemplos de aplicações com sucesso. Para divulgar a qualidade e facilitar a comercialização deste produto, descreve-se detalhadamente o processo moroso da obtenção da marca que atesta a conformidade de um produto a nível europeu e mundial, a marcação CE, e a nível nacional, uma proposta de especificação técnica como comprovativo de qualidade. É ainda realizado um estudo teórico do desempenho esperado dos painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS, a nível acústico, térmico, a sua resistência à água e fogo, durabilidade a longo prazo e resistência dos Painéis. Por fim, demonstram-se vários pormenores construtivos que eventualmente serão utilizados em obra.

Análise do desempenho físico-mecânico de painéis compensados de Pinus sp. produzidos com adesivos aquosos a base de poliacetato de vinila e de homopolímero vinílico

This study aimed to evaluate the physico-mechanical performance of three PVA adhesive formulations according to the Brazilian standards for plywood testing and to evaluate the results with those presented in the technical literature and specified in normative documents. The study presents the production process of the panels, the obtaining of samples and, finally, the implementation of physico-mechanical characterization tests based on plywood Brazilian standards. For the panels production it was used a gramature of 120 g / m² and applied a pressure of 15 bars and two temperature combinations and pressing time for each adhesive. The commercial adhesives used were PVA 1810, PVA 1060 and Vinyltec 239. The physical tests conducted were thickness swelling, density, moisture content and water absorption. The mechanical tests were static flexion, for the determination of elasticity modulus (MOE) and rupture modulus (MOR), and shear in the glue line. Among the three formulations studied none showed good performance in the presence of water. However, other trials in the adhesive showed better results and closer to the commercially equivalent used, in the case the urea-formaldehyde, was the PVA 1810, that can be applied in non-structural uses and in environments without the presence of moisture

Painéis compósitos de betão leve: comportamento estrutural

Os sucessivos avanços tecnológicos permitem a criação de novos materiais de construção com características otimizadas ao uso que lhes é designado. Nesta categoria enquadram-se os materiais compósitos e mais concretamente os painéis compósitos de betão aligeirado de EPS com revestimento superficial de placas Megapan® estudados neste documento. Neste documento faz-se uma abordagem aos conceitos de material compósito e uma breve análise histórica do seu uso. Descreve-se também sucintamente as características gerais dos painéis em estudo e exemplifica-se algumas aplicações do material até à presente data. São analisados testes de resistência efetuados ao material estudado e efetua-se a caracterização mecânica do mesmo. Verifica-se neste estudo que os painéis de betão aligeirado de EPS com revestimento superficial de placas Megapan® possuem resistências mecânicas que permitem a sua utilização como parte integrante de um sistema estrutural. Sugere-se uma solução construtiva para uma estrutura que utilize os painéis estudados como elemento estrutural e os respetivos pormenores construtivos. É também sugerida uma metodologia de cálculo para dimensionar a estrutura analisada.

Painéis compósitos de betão leve: comportamento estrutural

Os sucessivos avanços tecnológicos permitem a criação de novos materiais de construção com características otimizadas ao uso que lhes é designado. Nesta categoria enquadram-se os materiais compósitos e mais concretamente os painéis compósitos de betão aligeirado de EPS com revestimento superficial de placas Megapan® estudados neste documento. Neste documento faz-se uma abordagem aos conceitos de material compósito e uma breve análise histórica do seu uso. Descreve-se também sucintamente as características gerais dos painéis em estudo e exemplifica-se algumas aplicações do material até à presente data. São analisados testes de resistência efetuados ao material estudado e efetua-se a caracterização mecânica do mesmo. Verifica-se neste estudo que os painéis de betão aligeirado de EPS com revestimento superficial de placas Megapan® possuem resistências mecânicas que permitem a sua utilização como parte integrante de um sistema estrutural. Sugere-se uma solução construtiva para uma estrutura que utilize os painéis estudados como elemento estrutural e os respetivos pormenores construtivos. É também sugerida uma metodologia de cálculo para dimensionar a estrutura analisada.