Estudo associa o aço à madeira para criar material mais resistente

O objetivo é usar madeira de reflorestamendo com material metálico para se chegar a um terceiro material com propriedades propícias à construção civil

Pauta: Daniela Brisola
Reportagem: Juliana Mastelini Moyses
Edição: Vitor Oshiro e Guilherme Santana

O projeto do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UEL “Estudo de reforço metálico para peças estruturais feitas de madeira macia de reflorestamento de pinus (SSP) na região de Londrina-PR” buscou corrigir a dificuldade de trabalhar com madeira plantada na parte estrutural da construção civil, associando-a ao aço. O estudo foi coordenado pelo professor mestre Everaldo Pletz(1), pelo professor doutor Marcos Barnabé(2) e pelo professor doutor Jorge Daniel Moura, todos docentes da Universidade Estadual de Londrina (UEL), que contaram com a participação de alunos e técnicos de laboratório da UEL. De acordo com o professor Jorge Daniel Moura, mestre em Arquitetura e Urbanismo pela USP, doutor em Ciências da Madeira pela École Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois França Université de Nancy I e pós-doutor pela Forintek Canada Corp. Canadá, a pesquisa surgiu devido a uma série de trabalhos que visam à preservação ambiental. O término do projeto foi em 2008 e o Conexão Ciência conversou com Jorge Daniel Moura sobre os resultados do estudo.

Conexão Ciência: O que se buscou com o projeto?
Jorge Daniel Moura:
Esse projeto vem na tentativa de unir dois materiais: a madeira de reflorestamento que tem um comportamento rebelde, pois deforma ou quebra com facilidade, junto com o aço, que tem um comportamento mais previsível. A idéia era fazer uma associação desses dois materiais de tal maneira que se tivesse um terceiro com vantagens ambientais, como a madeira, pois há o benefício de seu crescimento ser rápido. Assim, utilizando mais madeira e menos aço, tentamos fazer com que os dois trabalhassem juntos, fazendo com que a peça final obtida a partir dessa associação pudesse ter propriedades mecânicas conhecidas em vários aspectos.

ConCiência: Quais propriedades mecânicas da madeira que a pesquisa buscou melhorar?
Jorge Daniel Moura:
Quando se fala em propriedades mecânicas, se fala em duas coisas. Primeiro é a deformação da madeira. É preciso garantir que a deformação que a madeira vai sofrer após ser conjugada com o aço fique dentro dos limites estabelecidos pela norma. A outra questão é a ruína, ou seja, a peça não pode quebrar. Precisamos atender a esses dois critérios com um material que seja comercialmente aceitável, com um preço competitivo e qualidade comparável aos materiais mais nobres utilizados na construção civil, que são o concreto e o aço. A idéia não é nova porque a questão da deformação e da ruína da madeira já é algo conhecido há muito tempo e existem outros tipos de reforço que se pode fazer, por exemplo, com fibra de vidro e de carbono.

ConCiência: Qual a metodologia utilizada na pesquisa?
Jorge Daniel Moura:
Primeiro, analisou-se na literatura especializada o que se tinha feito a respeito do assunto, isso é o que chamamos de “estado da arte”, ou seja, quais são as fronteiras do conhecimento naquele assunto. Isso eu fiz na época em que eu estava fazendo pós-doutorado no Canadá. Levantei na bibliografia internacional e o que havia sido feito até então. Em um segundo momento, com o grupo formado, compramos a madeira, selecionamos a madeira que íamos usar, que tipo de reforço iríamos fazer e que tipo de perfil metálico iríamos trabalhar. Decidimos fazer com cantoneiras de aço coladas externamente às peças de madeira e utilizar madeira laminada, ou seja, ela não é uma peça única, é uma colagem de três lâminas. Após os estudos, decidimos fazer a peça com um comprimento pequeno de 2,5 m. Tudo isso foi baseado na literatura que consultamos.

ConCiência: E o processo de montagem desse material até chegar aos testes?
Jorge Daniel Moura:
Fizemos a composição dessas vigas com três lâminas de 2,5 m coladas com determinado tipo de adesivo com extensões metálicas no comprimento da tábua, começando da metade da madeira, não no comprimento todo. A viga é feita de três tábuas coladas e no meio colocamos duas extensões metálicas no comprimento da madeira, então, a extensão metálica não fica na tábua toda, só na metade. Após alguns estudos, resolvemos pesquisar dois comprimentos de viga, uma com 1 m e outra com 2 m e colocamos a liga metálica no terço central da viga. O local da liga metálica foi escolhido porque o meio é o lugar que recebe as maiores tensões, a metade é a parte que tem maior responsabilidade estrutural. Geralmente se a tábua quebra, ela quebra no meio, então decidimos fazer a extensão metálica ali. Depois, testamos os dois grupos, o grupo de tábuas de 1 m e o grupo de 2 m, para ver qual demonstrava melhor resultado.

ConCiência: Como o projeto foi conduzido?
Jorge Daniel Moura:
Dentro do projeto existiam cinco equipes de comparação entre as peças testadas. Eram cinco grupos de vigas. O primeiro trabalhava com a madeira sem a viga metálica, ao qual iríamos nos reportar. Todos os resultados seriam comparados com esse, chamado de testemunha. O segundo trabalhava com o reforço de 1 m em cima da viga. O terceiro trabalhava com reforço de 1 m embaixo da tábua. O quarto trabalhava com o reforço de 2 m em cima da viga. A quinta equipe trabalhava com o reforço de 2 m embaixo da viga. No total foram feitas 70 vigas, que foram carregadas e analisadas para se chegar à que apresentava condições de trabalhar.

ConCiência: Como surgiu a idéia do projeto?
Jorge Daniel Moura:
A madeira no Brasil sempre foi utilizada de maneira muito predatória. O norte do Paraná, por exemplo, sempre foi uma grande floresta de peroba e de outras madeiras nobres. Com a abertura das fronteiras agrícolas, a floresta tornou-se um problema, então as madeiras foram retiradas sem se pensar em replantio. Hoje, no entanto, a demanda por recursos tem forçado a olhar para a floresta de outra maneira. Por que, por exemplo, nos materiais de construção, principalmente nos materiais estruturais, a madeira é o único produto que se renova, a floresta se planta e ela cresce de novo. Essa renovação se alia a vantagens ambientais, como fixação de carbono, abastecimento de lençóis freáticos e utilização do material. Até a década de 60, o Brasil era dependente da importação de celulose para a produção de papel. No período militar, teve início uma política de reflorestamento de incentivo fiscal a grandes empresas. Buscou-se na época fazer uma plantação com espécies conhecidas que tivessem um crescimento rápido e com produção em volume. Foram escolhidas basicamente duas espécies de árvores, o eucaliptus e o pinus. Resolvida a questão da dependência externa de celulose, as empresas viram que era um bom negócio. Outro jeito de aproveitamento dessa madeira é a construção civil. A indústria moveleira, sobretudo a do estofado também começou a comprar madeira de reflorestamento como matéria-prima, porque as reservas de madeira tropical ficaram cada vez mais longe e controladas. Existe uma tendência de cada vez mais mudar o foco para a madeira proveniente de floresta plantada. É por essa importância que a madeira utilizada na construção civil tornou-se nosso objeto de pesquisa.

ConCiência: A construção civil encontra algum problema na utilização da madeira de reflorestamento?
Jorge Daniel Moura:
Sim, o problema é que as espécies que foram plantadas no Brasil são propícias para a produção de papel. Na construção civil há uma série de questões que têm que ser resolvidas. Uma delas é que a madeira é muito macia, muito deformável, pouco rígida, e tem uma grande quantidade de nós, o que faz com que as propriedades mecânicas sejam comprometidas.

ConCiência: Então o objetivo do projeto é ambiental?
Jorge Daniel Moura:
Não é ambiental. O objetivo do projeto é construtivo, para a utilização na construção civil, mas esses aspectos ambientais e de qualidade são incorporados ao projeto como justificativa para o trabalho.

ConCiência: Quais as conclusões obtidas com essa pesquisa?
Jorge Daniel Moura:
O projeto iniciou em 2003 e foi encerrado no ano passado. A conclusão que chegamos é que existe uma posição melhor para se colocar o reforço metálico, por exemplo, foi estudado o reforço colocado embaixo da viga e outro colocado em cima da viga. Conclui-se que o reforço embaixo é sempre melhor. Outra conclusão é a de que o reforço em aço de 2 m de comprimento não melhora muito mais os benefícios da viga do que o reforço de 1 m, só 30%. Por isso o mais eficaz é o reforço metálico de 2 m. Quando se coloca o aço, a madeira fica mais previsível, sem o metal ela volta a ser uma estrutura frágil.

ConCiência: A pesquisa tem uma aplicação hoje?
Jorge Daniel Moura:
Por enquanto a pesquisa não tem uma aplicação imediata. Mas esse estudo é importante se for pensar na restauração de edifícios históricos. Essa é uma aplicação importante para as vigas com reforço metálico. Porque às vezes edifícios históricos precisam ter peças em quantidades separadas e se for colocar uma nova peça é preciso ter uma dimensão maior. Colocando-se um reforço desse tipo, pode-se trazer a dimensão para o tamanho original usando outro tipo de madeira. Para reforço estrutural de edifícios históricos, no qual a questão comercial por exemplo não entra, a utilização de reforço metálico é importante, como na escala comercial. Mas existem mais trabalhos que devem ser feitos para se ter um leque maior de possibilidades. Esse na verdade é a primeira abordagem do problema.

(1) Everaldo Pletz é mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e doutor em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (USP).
(2) Marcos Barnabé é graduado em Arquitetura e Urbanismo pela USP, especialista em Administração de Marketing pela UEL e mestre em Arquitetura e Urbanismo pela Escola de Engenharia de São Carlos(EESC).

Crédito da foto: Juliana Mastelini Moyses

Ano 6 – Edição 82 – 30/nov/2009

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