Estudo numérico-experimental da resistência e rigidez ao rolling shear de elementos de MLCC (Madeira Lamelada Colada Cruzada)

Autor(es)

João Vítor Felippe Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Guaratinguetá. 2023-03-02.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá
• Data de defesa: 2023-02-24
• Orientador: Julio Cesar Molina

Resumo

Este trabalho teve como objetivo o estudo numérico e experimental da rigidez (Gvt) e da resistência (fvt), associadas ao efeito de rolling shear, em elementos de Madeira Lamelada Colada Cruzada (MLCC), fabricados com três camadas de madeiras de florestas plantadas do Brasil e colados com adesivo poliuretano bi-componente. Foram utilizadas quatro diferentes espécies de madeira (Pinus elliottii, Eucalyptus grandis, Toona ciliata e Acrocarpus fraxinifolius) na fabricação dos painéis de MLCC. Incialmente foi realizado um levantamento bibliográfico sobre o tema com base na literatura nacional e internacional disponíveis. Paralelamente foi realizada a caracterização físico-mecânicas das madeiras e a análise da pressão de fabricação na resposta da qualidade de colagem da MLCC, considerando-se cinco níveis de pressão que variaram de 0,1 MPa a 1,3 MPa. Os valores de rigidez e resistência ao rolling shear foram determinadas experimentalmente por três métodos de ensaio: flexão de vigas, cisalhamento vertical em corpo de prova e cisalhamento inclinado, também em corpos de prova. Foi realizado também um estudo numérico com base no método dos elementos finitos (MEF) com uso do software ANSYS e um estudo analítico complementar para avaliação dos métodos de cálculo disponíveis na literatura: “gama”, “k” e de “Kreuzinger”. Como resultado, observou-se que a pressão de fabricação não teve efeito significativo na porcentagem de delaminação e nem na espessura da linha de cola da MLCC, ao contrário da resistência ao cisalhamento na linha de cola que teve desempenho superior para a pressão de 0,7 MPa. Os valores de Gvt obtidos pelos métodos de flexão em vigas e de cisalhamento inclinado em corpo de prova ficaram próximos entre si e ambos e foram maiores que os valores obtidos pelo método de cisalhamento vertical. Os três modelos de ensaio analisados apresentaram resultados semelhantes para fvt. Os modos de falha obtidos experimentalmente foram compativeis com as distribuições das tensões observadas nos modelos numéricos nas regiões mais solicitadas. As respostas dos métodos analíticos foram significativamente diferentes entre si, sendo o método gama o mais sensível aos valores das propriedades de resistência e de elasticidade da MLCC, como também o que apresentou os resultados mais proximos dos resultados experimentais. Como principais contribuições deste trabalho recomenda-se, para madeiras de reflorestamento brasileiras com ρ12% entre 380 kg/m3 e 480 kg/m3: o modelo de corpo de prova de cisalhamento inclinado para determinação da rigidez e resistência ao rolling shear em elementos de MLCC; a pressão de fabricação de pelo menos 0,7 MPa; o método analítico “gama”, e limite de delaminação total de 10%. (AU)

• Processo FAPESP: 20/00555-6 - Estudo numérico-experimental dos principais parâmetros de resistência e rigidez de elementos de madeira lamelada cruzada
• Beneficiário: João Vítor Felippe Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado