trabalho dESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES FISICAS E MECÂNICAS ENTRE TRÊS ESPÉCIES DE BAMBÚ E...

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DE CONSTRUÇÃO CIVIL

CURSO DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

FELIPE VUJANSKI

ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES FISICAS E

MECÂNICAS ENTRE TRÊS ESPÉCIES DE BAMBÚ E A ESPÉCIE DE

MADEIRA PINUS ELLIOTII.

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

CAMPO MOURÃO

2011

FELIPE VUJANSKI

ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES FISICAS E

MECÂNICAS ENTRE TRÊS ESPÉCIES DE BAMBÚ E A ESPÉCIE DE

MADEIRA PINUS ELLIOTII.

Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação,

apresentado à Disciplina de Trabalho de Diplomação,

do Curso Superior de Tecnologia em Materiais de

Construção Civil da Coordenação de Materiais de

Construção Civil – COTEC, da Universidade

Tecnológica Federal do Paraná, como parte dos

requisitos para a obtenção do Título de Tecnólogo.

ORIENTADOR(A): Prof. Dr(a). MARCOS ANTÔNIO

PIZA

CAMPO MOURÃO

2011

Dedico este trabalho

primeiramente a Deus, pois sem

ele jamais seria possível a

realização deste trabalho, ao meu

pai Teodozio e minha mãe Julina,

que nunca mediram esforços para

me auxiliar neste período de

formação sempre me apoiando e

incentivando a seguir em frente e

também ao meu orientador

Marcos Antônio Piza que sempre

quando solicitado esclareceu a

todas as duvidas sem medir

esforço algum.

AGRADECIMENTOS

Meus agradecimentos são a todos que me ajudaram e incentivavam para a concretização

deste trabalho. Em especial agradeço aos meus colegas de Universidade que me auxiliarão

quando necessitado, também agradeço aos Funcionários da UTFPR campus Campo

Mourão, em especial aos funcionários do Laboratório de estruturas e aos professores que

foram à base de todo o meu esforço nesta incansável luta.

RESUMO

VUJANSKI, F. Comparativo das Propriedades Físicas e Mecânicas entre o Bambu e a

Madeira e seu emprego dentro da Construção Civil. 2011. 40 f. Trabalho de Conclusão

de Curso (Graduação) – Curso Superior de Tecnologia em Materiais de Construção Civil.

Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão, 2011.

O eventual trabalho consiste no comparativo das propriedades de três espécies de bambu com uma espécie de madeira visando verificar a resistência de cada material através de ensaios de tração, compressão e flexão no sentido paralelo as fibras onde as três espécies de bambu obtiveram resultados superiores a espécie de madeira ensaiada. Ao final do trabalho são sugeridas aplicações do material na construção civil baseando-se no resultado obtido e também em referências de autores utilizadas no mesmo.

Palavras-chave: bambu, madeira, construção civil.

ABSTRACT

VUJANSKI, F. Comparison of Physical and Mechanical Properties of Bamboo and

Wood and their employment within the construction industry. 2011. 40 f. Completion of

course work (undergraduate) - Degree in Technology in Civil Engineering Materials. Federal

Technological University of Paraná. Campo Mourão, 2011.

Any work consists in comparing the properties of three species of bamboo with a wood species in order to verify the strength of any material through tensile, compression and bending in the direction parallel fibers where the three species of bamboo obtained better results than the species Wood tested. At the end of the work are suggested applications of the material in construction based on the result and also references the authors used the same.

Keywords: bamboo, wooden, pull, construction.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Bambu vulgaris .....................................................................................................................4

Figura 2: Bambu da espécie tuldoides ...............................................................................................5

Figura 3: Bambu vittata ........................................................................................................................5

Figura 4: Bambu Dendrocalamus .......................................................................................................6

Figura 5: bambu Phylostachys ............................................................................................................7

Figura 6: Corpo de prova envelopado ................................................................................................9

Figura 7: Ilustração do ensaio de tração em bambu......................................................................11

Figura 8: Preparação das amostras para os ensaios ....................................................................11

Figura 9: Separação dos corpos de prova ......................................................................................12

Figura 10: Ilustração do rompimento das peças de bambu ..........................................................13

Figura 11: Apoio confeccionado em madeira .................................................................................14

Figura 12: Cutelo confeccionado em madeira ................................................................................15

Figura 13: Ilustração de ensaio de flexão realizado com bambu ................................................16

Figura 14: Especificação das peças para o ensaio de compressão ...........................................17

Figura 15: Amostras de peças para o ensaio de tração ................................................................17

Figura 16: Rompimento do bambu no ensaio de resistência a tração ........................................19

Figura 17: Rompimento da madeira no ensaio de resistência a tração .....................................19

Figura 18: Relação de resistência para o ensaio de tração conforme a espécie .....................20

Figura 19: Ensaio de compressão no bambu .................................................................................21

Figura 20: Relação de resistência e força para o ensaio de compressão conforme as

espécies ................................................................................................................................................22

Figura 21: Ensaio de flexão espécie I ..............................................................................................22

Figura 22: Ensaio de flexão espécie II .............................................................................................23

Figura 23: Ensaio de flexão espécie IV ...........................................................................................23

Figura 24: Relação de resistência para o ensaio de flexão conforme as espécies ..................24

Figura 25: Peça de bambu que sofreu esmagamento ..................................................................24

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Principais espécies de bambu encontradas no Brasil. ..................................................4

Tabela 2: Especificação das amostras conforme as espécies ....................................................10

Tabela 3: Dimensões de diâmetros e áreas das espécies de bambu ensaiadas .....................12

Tabela 4: Diâmetro e área das amostras de bambu......................................................................15

Tabela 5: Relação do peso e umidade das espécies de bambu .................................................18

Tabela 6: Resultado dos ensaios de tração ....................................................................................20

Tabela 7: Resultado dos ensaios de compressão .........................................................................21

Tabela 8: Resultado dos ensaios de flexão ....................................................................................23

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MPa Mega Pascal

NBR Norma Brasileira

PVC Cloreto de Polivinila

KN Kilonewton

CP Corpo de Prova

Kgf Kilograma Força

BLC Bambu Laminado Colado

SUMÁRIO

1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................... 1

1.1 OBJETIVOS ............................................................................................................ 1

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 3

2.1 TIPOS E ESPÉCIES DE BAMBU E A UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL. ........ 4

2.1.2 Bambu Tuldoides ........................................................................................... 4

2.1.3 Bambu Vitata .................................................................................................. 5

2.1.4 Bambu Dencrocalamus .................................................................................. 6

2.1.5 Bambu Phylostachys ...................................................................................... 6

2.1.6 Utilização do bambu na construção civil ......................................................... 7

2.2 TIPOS E ESPÉCIES DE MADEIRA MAIS UTILIZADAS E O USO NA CONSTRUÇÃO

CIVIL .............................................................................................................................. 7

3 - MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................. 8

4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 18

5 - CONCLUSÕES ............................................................................................ 25

6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................. 26

Trabalho de Conclusão de Curso 1

1 - INTRODUÇÃO

O emprego do bambu na construção civil vem se destacando com o passar dos

anos, devido ao fato de ser um material que cresce de forma rápida e seu cultivo é simples e

barato. De acordo com (FILHO et, al, 2010) o bambu é um material de construção com

ótimas propriedades mecânicas e que, em pequenas construções, pode vir a reforçar

elementos estruturais de concreto armado. A utilização do bambu pode ser introduzida

também de forma indireta na construção civil, segundo (LAPO & BERALDO, 2007), umas

das possibilidades de aplicação é a utilização de ripas de bambu na confecção de laminados

colados.

Apesar da madeira ainda ser muito utilizada na construção, seu maior problema esta

na produtividade que pode levar anos para o cultivo. Freire & Beraldo (2009, p. 265) afirmam

que em comparação com outros materiais o bambu pode apresentar várias vantagens

como; resistência mecânica e resistência especifica elevada, custo reduzido, em relação a

madeira apresenta um crescimento mais rápido além de maior produtividade, sendo mais

leve é fácil de transportar e pode se adaptar a vários tipos de solos e climas.

Em comparativo com a madeira a produção do bambu e considerada rápida, pois a

madeira dependendo da espécie pode demorar de 20 a 30 anos para ser colhidas, enquanto

que o bambu em 03 anos já esta pronto para a extração.

Para estudar melhor as propriedades do material e incorporar a utilização na

construção civil, propõe - se um estudo comparativo de algumas das propriedades físicas e

mecânicas entre o bambu e a madeira, onde são realizados a verificação da umidade dos

materiais e os ensaios de tração, compressão e flexão paralela as fibras, com o intuito de

verificar a eficiência destes materiais quanto à resistência física e mecânica.

1.1 OBJETIVOS

Verificar algumas das propriedades físicas e mecânicas de bambu Vulgaris, bambu

Dendrocalamus e bambu Tuldoides em comparativo com a espécie de madeira Pinus Elliotti.

Após estas análises, será feito uma proposta de utilização na construção civil, das espécies

de bambu analisadas.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Pesquisar sobre utilização do bambu como substituição da madeira;

- Determinar as propriedades físicas através da verificação do teor de umidade e

mecânicas por meio de ensaios de tração, compressão e flexão;


- Comparar as propriedades físicas e mecânicas do bambu com as propriedades da

madeira utilizada na construção civil;

- Propor aplicação de bambu na construção civil, baseado nos resultados obtidos.


2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Nos últimos dez anos foram freqüentes as notícias de desmatamentos no território

nacional devido à exploração extrativista sem plano de manejo adequado. Atualmente 80 %

(oitenta por cento) da produção de madeira da Amazônia são destinadas ao mercado

interno brasileiro, onde se centraliza principalmente em poucas espécies, exercendo uma

pressão muito grande sobre as florestas nativas (OLIVEIRA et al ., 2003).

Atualmente no mercado a procura por construções em madeira é cada vez mais

freqüente. Souto (2009) complementa “A madeira é um dos materiais de construção mais

nobres, natural e sustentável e seu processo de transformação gasta pouca energia em

comparação com os materiais de construção tradicionais”. Apesar da madeira ser uma ótima

opção de matéria prima para a construção civil sua produção é relativamente demorada

quando comparada com matéria prima de características parecidas. Glovack et al., (2007)

complementa que a forma versátil do bambu onde apresenta flexibilidade, resistência e

durabilidade o transforma numa alternativa sustentável, para a substituição de vários

produtos utilizados pela sociedade, a grande vantagem em relação a madeira está no seu

crescimento que é 30% superior as espécies de árvores consideradas como de rápido

crescimento, e graças a esse crescimento vigoroso, seu rendimento em peso por hectare ao

ano é 25 vezes maior que o da madeira .

No Brasil são em torno de 250 espécies de bambu nativas onde a maioria delas não

esta associada ao meio ambiente especifico, (PEREIRA, 2005). Estudos confirmam

atualmente a existência de até 700 espécies de bambu onde são representadas por 60

gêneros (FREIRE e BERALDO (2003 apud GROSSER e ZAMUCO, 2003, p. 255)).

Segundo Freire e Beraldo (2003, p. 256) “os bambus são constituídos basicamente

de Rizoma subterrâneo e de um colmo lenhoso, oco, com feixes de fibras, vãos e células de

parênquima dispostos longitudinalmente”. Para Vasconcellos (2000) “os rizomas são caules

subterrâneos que crescem, reproduzem-se e afastam-se do bambu, permitindo a

colonização de novo território”.

Os colmos são a parte superior dos bambus onde podem ser encontrados em

seções redondas que se organizam por uma sucessão de nós maciços chamados de

diafragmas e entrenós ocos, apesar de existir espécies que apresentam entrenós maciços

(ALMEIDA, 2000). Para Ghavami e Marinho (2005) “os colmos são formados por fibras,

vasos e condutores de seiva, que estão desuniformemente distribuídos na seção

transversal, envolvidos por uma espécie de matriz denominada parênquima. Esses colmos

diferem, segundo a espécie, em comprimento, espessura da parede, diâmetro,

espaçamento dos nós e resistência”.


2.1 TIPOS E ESPÉCIES DE BAMBU E A UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL.

Os bambus podem ser diferenciados por varias espécies, a tabela 01 apresenta as

principais espécies encontradas no Brasil (RIBAS, 2007).

Tabela 1: Principais espécies de bambu encontradas no Brasil.

N TIPOS DE BAMBU CLASSIFICAÇÃO CIÊNTIFICA

01 BAMBU VERDE VULGARIS 02 BAMBU IMPERIAL VITTATA

03 BAMBU COMUM TULDOIDES

04 BAMBU GIGANTE OU BAMBU BALDE DENDROCALAMUS GIGANTEUS

05 BAMBU CHINÊS PHYLOSTACHYS

2.1.1 BAMBU VULGARIS

O bambu Vulgaris possui apenas bambus de rizomas paquimorfos, ou seja, de

colmos bem juntos. O gênero Bambusa é usado como polpa de papel além de fonte de

bebida alcólica. Está espécie pode ser vista na figura 01 (VASCONCELLOS, 2000).

.

Figura 1: Bambu vulgaris

2.1.2 Bambu Tuldoides

Segundo Penna, (1980) o bambu Tuldoides é uma espécie exótica, oriunda

provavelmente de países asiáticos. De acordo com Ciaramelo, (1970, p. 03) esta espécie de

bambu foi originaria da China e trazida ao Brasil no inicio da colonização por imigrantes

portugueses. Em condições normais forma touceiras densas coma aproximadamente 12

metros de altura, possui coloração verde escura com tonalidades de amarelo.


Figura 2: Bambu da espécie tuldoides

2.1.3 Bambu Vitata

Esse tipo de bambu é uma especie gigante com o diametro de 16 cm e altura de até

20 metros. As cores amarelo com listras verdes o torna um dos mais belos, porém o seu

altissimo teor de amido e açucar falicita facilmente o ataque das pragas. É muito utilizado na

fabricação de celulose (VINISSIUS, 2006). Scharam (2009) complementa, que o Bambu

Vitata é uma planta da família das gramíneas nativa do Japão. Possui colmos amarelos com

listas verdes. Calcula-se que existem cerca de 1.100 espécies no mundo, espalhadas entre

90 gêneros, presente de forma nativa em todos os continentes, menos na Europa. É

utilizado em numerosos ramos da ciência e do trabalho humano por sua rapidez de

crescimento, resistência, flexibilidade entre outras importantes características. Esta espécie

e muito parecida com a espécie de bambu Vulgaris, sendo diferenciado pelo seu diâmetro e

colmos sem galhos entre os gomos.

Figura 3: Bambu vittata Fonte: Scharan (2006)

http://www.trekearth.com/members/Scharan/


2.1.4 Bambu Dencrocalamus

Segundo Garden (2011) essa espécie de bambu se caracteriza pelo seu diâmetro e

altura, pois pode chegar aos 30 metros de altura variando seu diâmetro entre 10 e 22 cm,

com seu teor de açúcar e amido médio. Para Yuri (2010) o bambu gigante “é uma planta da

família das gramíneas. Possui colmos que atingem até 36 m e cresce cerca de 94 cm por

dia, grandes folhas acuminadas e flores verdes, depois amareladas e pardo-claras, em

espiguetas paniculadas. Originária da Malásia, floresce a cada trinta anos e é cultivada

como ornamental”. O bambu gigante é muito difundido no Brasil, pois possui boas

qualidades físicas e mecânicas no uso dentro da construção civil, (MANHÃES, ADRIANA

PELLEGRINI, 2008).

Figura 4: Bambu Dendrocalamus

2.1.5 Bambu Phylostachys

O Bambu Phylostachys e a espécie que mais intriga quem a estuda devido ao seu

crescimento relativamente lento comparado as demais. Moreira (2003) afirma que “depois

de plantada a semente deste incrível arbusto, não se vê nada, por aproximadamente 5 anos,

exceto o lento desabrochar de um diminuto broto, a partir do bulbo. Durante 5 anos, todo o

crescimento é subterrâneo, invisível a olho nu, mas uma maciça e fibrosa estrutura de raiz,

que se estende vertical e horizontalmente pela terra está sendo construída. Então, no final

do 5º Ano, o bambu chinês, cresce até atingir a altura de 25 metros”.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Plantae

http://pt.wikipedia.org/wiki/Gram%C3%ADneas

http://pt.wikipedia.org/wiki/Colmo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Flor

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal%C3%A1sia


Figura 5: bambu Phylostachys Fonte: Magela (2010)

2.1.6 Utilização do bambu na construção civil

A utilização do bambu como matéria prima na construção civil vem tendo um grande

destaque. Mesquita et al (2006, p. 506) afirma que o bambu é um material que possui

propriedades mecânicas compatíveis a materiais utilizados em estruturas de concreto

armado, devido a isto é proposto a utilização do mesmo em estruturas. JUNIOR et al (2005

apud LIMA JR. et al. 2000) complementa que “o bambu apresenta resistência à tração

suficiente para trabalhar como reforço em estruturas de concreto armado, motivo pelo qual a

possibilidade da sua utilização para esta finalidade vem sendo estudada desde o início do

século passado. Outro fator importante é rápido crescimento e rusticidade, WALLINGTON.

et al (2007, apud HIDALGO LÓPEZ, 1974; GHAVAMI, 1992) complementa que o bambu

“possui excelentes características mecânicas e pode ser destacado seu rápido crescimento

e rusticidade”.

O bambu se caracteriza também pela sua elevada resistência devido a suas fibras.

Junior et al (2009, p. 02) afirma que o bambu possui uma força de tração paralela as fibras,

similar a do aço. É mais leve que a madeira, o que o torna insubstituível em locais de difícil

acesso, para vencer ousados vãos e balanços, sua flexibilidade permite construções em

formas orgânicas, é utilizado como pilar, viga, caibro, ripa, telha, dreno, piso e

revestimentos, e se tratados adequadamente podem durar como madeira de lei .

2.2 TIPOS E ESPÉCIES DE MADEIRA MAIS UTILIZADAS E O USO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

De acordo com Junior, (2002) “uma importante fonte alternativa atualmente

disponível em quantidades apreciáveis são as madeiras advindas de florestas cultivadas,

principalmente nas regiões Sul e Sudeste, como, por exemplo, as espécies do gênero pínus”

o autor ainda afirma que a “adaptação muito boa de várias espécies de pínus às condições

climáticas das regiões Sudeste e Sul do País. Essa excelente adaptação do gênero está


associada à atual disponibilidade, manejo sustentado dessas florestas cultivadas,

oferecendo a capacidade de oferta equilibrada, proximidade dos grandes centros

consumidores e sua perspectiva na utilização na construção civil em escala compatível”.

Para suprir as necessidades de utilização de madeira, o Brasil optou por gêneros do

tipo, Pinus e Eucalyptus, através de programas de reflorestamento. Apesar de produzir

madeira de fácil processamento e trabalhabilidade, ainda não se conseguiu uma espécie ou

variedade de Pinus que produzisse madeira com altas propriedades de resistência. Tal

ineficiência de comportamento mecânico está relacionado, diretamente, ao baixo peso

específico e às elevadas taxas de crescimento (REMADE, 2001). O autor ainda afirma que o

gênero Eucalyptus possui um enorme potencial quanto ao suprimento de madeiras para os

mais variados fins, onde varia sua resistência mecânica entre baixo e muito elevado.

A aplicação da madeira na construção civil para Zenid et al (2009, p. 20) “é utilizada

de diversas formas em usos temporários, como: fôrmas para concreto, andaimes e

escoramentos”. Ele ainda complementa que para se atender a essa demanda por muitas

Décadas nas Regiões Sul e Sudeste foram abastecidas de Pinho do Paraná (Araucaria

Angustifolia) e peroba rosa (Aspidosperma Polyneuron), onde atualmente estão sendo

substituídas por outras espécies de madeiras desconhecidas. Paranhoz (2007) conplementa

que o “setor da construção civil já substitui colunas, vigotas e caibros de angelin, peroba,

entre outras, por peças de madeiras tratadas quimicamente. Entre as vantagens apontadas

estão o visual diferenciado para o ambiente e, principalmente, o custo que chega a ser 30%

mais barato. Há ainda o argumento de que é uma escolha ecologicamente correta”.

Este trabalho tem por objetivos determinar algumas das propriedades físicas e

mecânicas de três espécies de bambu. Também será feito um comparativo entre as

propriedades do bambu com a madeira de espécie Pinus Elliotti. Após a análise das

propriedades mecânicas, será sugerida aplicação do bambu na construção civil.

3 - MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 TEOR DE UMIDADE

Todos os ensaios realizados com os materiais foram feitos com peças úmidas. As

determinações do teor de umidade nas peças foram feitas na forma de seção transversal

retangular. As peças devem ter dimensões nominais de 2,0 cm x 3,0 cm e comprimento ao

longo das fibras de 5,0 cm. Para a madeira foi possível a confecção das peças, nos bambus

o tamanho das peças foi aproximado o máximo possível para se adequar as normas da

madeira. O teor de umidade foi verificado para as três espécies de bambu e para a espécie

de madeira.


Para cada espécie foram retiradas as 06 (seis) amostras onde foram colocadas em

uma estufa com temperatura máxima de 100 ◦ C. Para a verificação do teor de umidade foi

utilizado à seguinte equação;

U (%) = (mi – ms) / (ms . 100)

onde:

mi é a massa inicial em gramas;

ms é a massa seca, em gramas;

A verificação do peso dos materiais foi realizada a cada 06 (seis) horas até onde

obteve a variação de 0,5 % da ultima massa medida.

Depois da separação das amostras todos os corpos de prova foram envelopados em

filme PVC para não obter variação da umidade, conforme figura 06:

Figura 6: Corpo de prova envelopado

3.2 BAMBU

Para os ensaios foram utilizados bambus de três espécies sendo elas Vulgáris

classificado como espécie I, Dendrocalamus classificado como espécie II e Tuldoides

classificado como espécie III. Como não há ainda normas especificas para ensaios com

bambu, os mesmos foram realizados seguindo a NBR 7190 que é especifica para projetos

de estrutura de madeira, onde de acordo com a mesma para todos os ensaios realizados

com madeiras de espécies conhecidas e recomendável que se proceda para cada tipo de

ensaio 06 (seis) amostras de cada material ensaiado.

Os bambus foram extraídos na cidade de Nova Tebas – PR, todos em diferentes

lugares. Após a extração, algumas amostras foram separadas manualmente com o auxilio

de serra tico-tico, trena e uma plaina. As demais amostras foram transportadas até o

laboratório da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus Campo Mourão, para a

realização dos ensaios de verificação das propriedades.


3.3 ENSAIO DE TRAÇÃO DO BAMBU

Para este ensaio foi determinado à realização do tipo tração paralela as fibras. As

amostras para os ensaios foram confeccionadas na cidade de Nova Tebas – PR, para a

separação das peças foi utilizado uma serra tico-tico, trena e uma plaina. As peças devem

ter 0,45 cm de comprimento x 0,5 cm de largura e 0,7 mm de espessura, onde apenas no

comprimento foi possível manter os 0,45 cm, nas demais medidas foram aproximados ao

máximo devido à circunferência e diâmetro das peças de bambu, conforme tabela 02.

Tabela 2: Especificação das amostras conforme as espécies

ESPÉCIE I

Amostras Espessura mm Largura mm

CPI 12,50 50,80 CPII 09,00 47,95 CPIII 12,40 51,25 CPIV 10,90 48,30 CPV 10,10 50,20 CPVI 11,30 49,05

ESPÉCIE II



ESPÉCIE III



A espécie III foi quem apresentou menor diâmetro e espessura, devido a isso foram

confeccionadas amostras conforme a adequação do material.

Os ensaios foram realizados por uma maquina universal de ensaios da marca Emic

modelo DL 30000, especifica para vários tipos de ensaios, onde no caso a peça foi presa

por uma das garras da maquina que segura e a traciona para baixo até chegar ao seu limite

máximo de resistência conforme ilustrado na figura 07.


Figura 7: Ilustração do ensaio de tração em bambu

Conforme o rompimento de cada peça foi realizado, os dados foram enviados para o

computador onde o software calcula quanto de carga a peça suportou até o rompimento. Os

resultados são ilustrados em um gráfico gerado pelo próprio software da maquina.

3.4 ENSAIO DE COMPRESSÃO DO BAMBU

Para a compressão das espécies de bambu também foi determinado o ensaio no

sentido paralela as fibras. Os corpos de prova foram todos confeccionados no Laboratório

da Universidade, ilustrado na figura 08 e 09.

Figura 8: Preparação das amostras para os ensaios


Figura 9: Separação dos corpos de prova

Para a confecção dos corpos de prova foram utilizados uma prensa para prender as

peças, serra elétrica e serra tico-tico para a separação das amostras, também foram

utilizados paquímetro e uma trena para medir o tamanho e o diâmetro das amostras.

Os corpos de prova para ensaios de compressão devem ter seção transversais

quadrada de 5,0 cm de lado e 15 cm de comprimento, para os bambus são medidos os

diâmetros internos e externos, onde também e calculada a área interna e externa para

assim obter uma área liquida conforme a equação abaixo.

A = (π. D²)/(4)

Onde:

A é a área calculada;

D é o diâmetro calculado.

Os resultados obtidos dos diâmetros e áreas estão apresentados na tabela 03, a

área liquida e representada pelo desconto da área externa menos a área interna.

Tabela 3: Dimensões de diâmetros e áreas das espécies de bambu ensaiadas

ESPÉCIE I

AMOSTRAS Ø E CM Ø I CM AREA E AREA I AREA LIQUIDA

CPI 7,18 5,7 40,49 25,52 14,97

CPII 7,745 5,755 47,11 26,01 21,10

CPIII 7,765 5,845 47,35 26,83 20,52

CPIV 7,825 5,975 48,09 28,04 20,05

CPV 7,865 5,63 48,58 24,89 23,69

CPVI 7,78 5,865 47,54 27,02 20,52


ESPÉCIE II

AMOSTRAS Ø E CM Ø I CM AREA E AREA I AREA LIQUIDA

CPI 9,25 7,10 67,20 39,59 27,61

CPII 8,76 6,40 60,26 32,16 28,10

CPIII 7,61 5,50 45,48 23,75 21,73

CPIV 6,46 5,25 32,77 21,64 11,13

CPV 7,51 5,05 44,29 20,02 24,27

CPVI 7,50 5,20 44,17 20,02 24,15

ESPÉCIE III

AMOSTRAS Ø 1 mm Ø 2 mm AREA 01 AREA 02 AREA LIQUIDA

CPI 4,55 3,05 16,25 7,30 8,95

CPII 4,60 3,35 16,61 8,81 7,80

CPIII 4,61 2,80 16,69 6,15 10,54

CPIV 4,40 2,50 15,20 4,90 10,30

CPV 4,70 3,00 17,34 7,06 10,28

CPVI 4,05 3,00 12,88 7,06 5,82

Após a determinação do tamanho e confecção das amostras, os ensaios foram

iniciados sendo feitos separadamente conforme a espécie. Para os ensaios foi utilizada uma

máquina especifica para rompimento de corpos de prova da marca Emic, modelo pc 100,

onde a força é aplica em KN até o rompimento, conforme ilustrado na figura 10.

Figura 10: Ilustração do rompimento das peças de bambu


A máquina possui um display indicador onde os dados foram coletados após o

rompimento para saber o quanto cada peça suportou a compressão em MPa. Para a

verificação é utilizado à seguinte equação:

F c0 = (F c0,.máx.) / (A)

Onde:

F c0, Max. É a máxima força de compressão aplicada ao corpo-de-prova durante o

ensaio em newtons;

A é a área inicial da seção transversal comprimida, em m²;

F c0 é a resistência a compressão paralela as fibras, em Megapascais.

3.5 FLEXÃO DO BAMBU

Para a confecção dos corpos de prova foram utilizadas trena e serra elétrica, as

amostras devem ter seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento na

direção paralela as fibras de 115 cm, onde nas peças foram aproximadas ao máximo

conforme o diâmetro verificado. Para a possível realização do ensaio foi confeccionada

peças em madeira que substituíram os apoios e o cutelo originários da máquina conforme

figuras 11 e 12, esse procedimento foi tomado devido ao possível risco de acidente em

função da circunferência das peças.

Figura 11: Apoio confeccionado em madeira


Figura 12: Cutelo confeccionado em madeira

Para este ensaio não foi possível a realização com a espécie II, pois seu diâmetro é

superior as demais espécies e não havia disponibilidade de material para a confecção do

mesmo.

Após o preparo das peças foram medidos os diâmetros e calculado a distancia de

um cutelo ao outro na maquina onde de acordo com a norma entre os apoios deve ter vão

livre de 21h, conforme tabela 04.

Tabela 4: Diâmetro e área das amostras de bambu

ESPÉCIE I

Amostras Altura em mm Distância entre os apoios em

mm

CPI 49,85 1046,85

CPII 47,80 1003,80

CPIII 45,21 957,41

CPIV 51,71 1085,91

CPV 49,23 1033,83

CPVI 53,77 1129,17

ESPÉCIE II

Amostras Altura em mm Distância entre os apoios em

mm

CPI 39,04 819,84

CPII 35,95 754,95

CPIII 40,06 841,26


CPIV 40,15 843,15

CPV 38,36 805,56

CPVI 36,66 769,86

O ensaio foi realizado pela maquina universal de ensaios Emic modelo DL 30000

específica para vários tipos de ensaios, depois da verificação da altura e espaço entre os

apoios a peça foi posicionada, dado o inicio do ensaio na maquina o cutelo flexiona a peça

ate o seu rompimento conforme ilustrado na figura 13.

Figura 13: Ilustração de ensaio de flexão realizado com bambu

A flecha vermelha indica o local onde o cutelo irá descarregar a força para a

execução do ensaio. Conforme o rompimento de cada peça, os dados são enviados para o

computador onde o software calcula quanto à peça flexionou até o rompimento e o quanto

suportou até o mesmo.

3.6 MADEIRA

Para os ensaios foram utilizados madeira verde da espécie Pinus Elliottii, pois é uma

das espécies de madeira mais acessível e renovável utilizada na construção civil. Para a

identificação nos ensaios foi classificada como espécie IV. Os ensaios realizados com a

madeira foram os mesmo realizados com o bambu, sendo 06 amostras da espécie para

todos os ensaios, conforme NBR 7190.

A confecção dos corpos de prova foram todas feitas de acordo com a norma. O

material foi extraído na cidade de Nova Tebas – PR, que foi pré-preparado por uma

serralheria local e depois transportado até o Laboratório da Universidade Tecnológica

Federal do Paraná campus Campo Mourão onde foi finalizado quase todas as amostras,

sendo que as amostras para o ensaio de tração foram finalizadas por um carpinteiro da

cidade de Nova Tebas – PR. Os ensaios foram todos realizados pela maquina universal


Emic modelo DL 30000, que após cada peça ensaiada os dados são enviados para o

computador onde o software da maquina calcula qual a força aplicada e o quanto a peça

suportou até o rompimento de acordo com cada tipo de ensaio.

3.7 TRAÇÃO DA MADEIRA

Para o ensaio foram confeccionadas peças de 0,45 cm de comprimento x 0,5 cm de

espessura e 02 cm de parede onde ao meio da peça foi trabalhado o material ate chegar

aos 0,7 mm de parede conforme ilustrado na figura 14.

Figura 14: Especificação das peças para o ensaio de compressão Fonte: NBR 7190 (1997)

As ferramentas utilizadas foram serra tico-tico, trena, serrote e lixadeira onde foram

confeccionadas por um carpinteiro que reside e atua na Cidade de Nova Tebas – PR

conforme ilustrado na figura 15.

Figura 15: Amostras de peças para o ensaio de tração

Após o preparo das peças foi iniciado o ensaio onde a peça e presa por uma das

garras da maquina e tracionada pela outra garra até chegar ao seu rompimento.


3.8 COMPRESSÃO DA MADEIRA

Para o ensaio de compressão todas as peças corresponderam a NBR 7190 onde

indica a utilização de peças de seção transversais quadrada de 5,0 cm de lado e 15 cm de

comprimento, onde o diâmetro é o mesmo para todas as peças. Após o preparo das

amostras deu-se inicio ao ensaio onde o mesmo foi realizado pela máquina Emic modelo DL

30000, especifica para realização de diversos ensaios.

3.8 FLEXÃO DA MADEIRA

A confecção das peças para flexão foram todas feitas especificamente conforme a

norma onde pede peças de seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e comprimento,

na direção paralela as fibras, de 115 cm, onde o diâmetro calculado e o mesmo para todas

as amostras. Para a inicialização dos ensaios cada peça foi posicionada nos apoios com

vão livre entre os mesmo de 21 h, onde também foram realizados pela máquina universal de

ensaios Emic modelo DL 30000.

4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 UMIDADE DOS MATERIAIS

Comparando os resultados com todas as espécies pode-se verificar uma variação na

umidade relativamente considerável, sendo o teor de umidade, conforme tabela 05.

Tabela 5: Relação do peso e umidade das espécies

Espécie I

Amostras Úmidas Peso Amostras Secas Peso U (%)

MÉDIA 19,01 MÉDIA 15,63 21,15

Espécie II


MÉDIA 9,18 MÉDIA 15,63 47,56

Espécie III


MÉDIA 12,39 MÉDIA 9,95 24,45

Espécie VI


MÉDIA 35,55 MÉDIA 13,57 159,78


4.2 TRAÇÃO DOS MATERIAIS

No ensaio de tração as três espécies de bambu obtiveram resultados superiores a

espécie de madeira ensaiada, sendo que a espécie III foi à que apresentou melhor

resistência a tração com menos força aplicada.

Para o ensaio procedeu-se primeiro as espécies de bambu seguidas da espécie de

madeira. A figura 16 representa o momento exato do rompimento de uma peça de bambu,

onde a peça foi presa pela garra superior da maquina e tracionada pela garra inferior até o

momento do rompimento da mesma. No ensaio de tração com o bambu o rompimento foi

caracterizado pelo comportamento das peças onde aconteciam vários estalos e também o

desprendimento das fibras ficando a peça com fiapos e lascas, conforme figura 16.

Figura 16: Rompimento do bambu no ensaio de resistência a tração

Na figura 17 é representado o momento exato do rompimento da madeira Pinus

Elliotti, onde na maioria das peças o rompimento foi caracterizado também por estalos, com

desprendimento e grandes lascas ao meio das peças.

Figura 17: Rompimento da madeira no ensaio de resistência a tração


Os resultados dos ensaios são apresentados conforme tabela 06, onde especifica a

espécie de material a ser ensaiado e o quando cada espécie suportou conforme a

propriedade. Os dados apresentados abaixo foram todos calculados automaticamente após

o rompimento de cada peça ensaiada, pelo software tesq e virmaq que são programas

específicos da maquina de ensaios.

Tabela 6: Resultado dos ensaios de tração

Espécies Kn Mpa

Espécie I 56,52 103,80

Espécie II 28,80 62,35

Espécie III 19,82 140,20

Espécie VI 22,93 60,90

A figura 18 demonstra o quanto cada peça suportou em MPa até o rompimento.

Figura 18: Relação de resistência para o ensaio de tração conforme a espécie

As espécies de I, II e III obtiveram resultados superiores a espécie IV ensaiada,

sendo que a espécie III foi a que mais apresentou resistência a tração seguido da espécie I

onde foi 26 % menos resistente em relação a espécie III, a espécie II foi 39,40 % menos

resistente em relação a espécie I e por ultimo a espécie IV sendo 2,32 % menos resistente

em relação a espécie II.

ESPÉCIE I 103,8

ESPÉCIE II 62,35

ESPÉCIE III 140,2

ESPÉCIE IV 60,9

0

50

100

150


A espécie III foi quem mais suportou resistência em MPa com menor carga de força

aplicada, isso ocorreu devido a mesma ser uma espécie de diâmetro e espessura inferior as

demais espécies ensaiadas, porém com propriedades de resistência superiores, onde

repetiu-se para os demais ensaios.

4.3 COMPRESSÃO DOS MATERIAIS

Os bambus foram ensaiados na maquina Emic PC 100, especifica apenas para

ensaios de compressão, todas as amostras de bambu foram confeccionadas sem a

presença dos nós, conforme figura 19.

Figura 19: Ensaio de compressão no bambu

A madeira foi ensaiada na mesma máquina onde foram realizados os ensaios de

tração e flexão. A máquina calcula os resultados através de um software da mesma, sendo

todos os resultados tanto da madeira quanto dos bambus estão apresentados na tabela 07.

Tabela 7: Resultado dos ensaios de compressão

Espécies Kn MPa

Espécie I 99,93 50,29

Espécie II 100,65 44,12


Espécie VI 48,14 19,00


A figura 20 representa a resistência em MPa que cada espécie suportou a compressão paralela as fibras até seu rompimento.

Figura 20: Relação de resistência e força para o ensaio de compressão conforme as espécies

Para o ensaio de compressão as espécies I, II e III obtiveram resultados superiores a

espécie IV. A espécie III foi a que apresentou melhor resistência em MPa a compressão

seguido da espécie I onde foi 4,65 % menos resistente do que a espécie III, a espécie II foi

12,27% menos resistente do que a espécie I e por ultimo a espécie IV onde foi 56,93 %

menos resistente do que a espécie II. Para este ensaio todas as espécies de bambu

apresentaram resistência aproximada onde a madeira obteve resultado inferior a todas.

4.4 FLEXÃO DOS MATERIAIS

Para o ensaio procedeu-se primeiro com as espécies de bambu seguido da espécie

de madeira, conforme figura 21, 22 e 23.

Figura 21: Ensaio de flexão espécie I

ESPÉCIE I 50,29 ESPÉCIE II

44,12

ESPÉCIE III 52,74

ESPÉCIE IV 19,00

0

10

20

30

40

50

60


Figura 22: Ensaio de flexão espécie II

Figura 23: Ensaio de flexão espécie IV

Os resultados dos ensaios de flexão foram todos calculados automaticamente pelo

software da máquina de ensaios conforme demonstrados na tabela 08 onde apresenta o

resultado e a media para cada espécie ensaiada.

Tabela 8: Resultado dos ensaios de flexão

Espécies Kgf MPa

Espécie I 263,60 64,47


Espécie VI 260,50 31,94


A figura 24 representa o quanto cada espécie suportou a resistência em MPa.

Figura 24: Relação de resistência para o ensaio de flexão conforme as espécies

À espécie I sofreu esmagamento onde a mesma não alcançou o rompimento em

algumas das 06 (seis) amostras, onde comprometeu a resistência final no ensaio, conforme

figura 25.

Figura 25: Peça de bambu após o esmagamento

A espécie III foi a que melhor apresentou resistência a flexão em MPa seguido da

espécie I onde foi 36,02 % menos resistente que a espécie III e a espécie IV onde foi 50.45

% menos resistente do que a espécie I.

ESPÉCIE I 64,47

ESPÉCIE III 100,77

ESPÉCIE IV 31,94

0

20

40

60

80

100

120


5 - CONCLUSÕES

O propósito de comparativo das propriedades do bambu com a madeira e a

utilização na construção civil foi realizado devido à grande utilização da madeira dentro da

mesma e as dificuldades quanto ao seu manejo e extração. A principal característica está no

crescimento das espécies que comparado com a madeira e consideravelmente superior.

Para todos os testes realizados com os materiais as 03 (três) espécies de bambu

apresentaram resultados superiores à espécie de madeira ensaiada.

Obviamente o comparativo foi realizado com uma espécie de madeira de baixas

propriedades mecânicas, porém a mais compatível em relação ao custo e a utilização. Em

função da falta de tempo não foi realizada a secagem dos materiais onde provavelmente a

resistência seria consideravelmente superior para ambas as espécies. Para avaliar melhor a

substituição do bambu pela madeira dentro da construção civil, fica proposto um estudo

mais aprofundado nas propriedades físicas e mecânicas do material, e também na solução

das patologias que podem vir a agravar o mesmo.

Com os resultados obtidos pode-se sugerir a utilização do bambu diretamente na

construção civil como na utilização do material para escoras de laje, ripamento de cobertura,

ripamento de forro, pilares e vigas baldrames quando o padrão da construção for o mesmo

de madeira e indiretamente tendo como base em pesquisas bibliográficas onde são

encontrados trabalhos de incorporação do bambu em pilares de concreto, utilização do

bambu para a confecção do BLC (bambu laminado colado), construção de moradias todas

em bambu e incorporação do mesmo como reforço nas estruturas de concreto armado.

Também a de se levar em conta que a utilização do bambu como material na construção é

apenas sugestiva ficando também proposto um estudo na incorporação do material dentro

da construção civil.

A realização desta pesquisa foi de grande valia, pois foram conhecidas propriedades

de um material que pode vir a substituir a madeira, onde possui ótimas propriedades

mecânicas mesmo comparado com madeiras de altas propriedades, onde também seu

crescimento e rápido e seu manejo e transporte é facilitado devido ao diâmetro e peso do

material, também se destaca na questão ecológica onde a utilização do mesmo contribui

para o não desmatamento de madeira. Conclui-se então que as espécies de bambu

Vulgaris, Dendrocalamus e Tuldoides são superiores em relação à resistência em MPa da

espécie de madeira Pinus Elliotii.


6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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