Avaliação de emendas dentadas verticais em vigas de laminated veneer lumber (LVL)

Abstract

A fabricação de produtos engenheirados de madeira vem ganhando força nas últimas duas décadas, à medida que as edificações que empregam estes materiais ficam maiores e mais robustas. O laminated veneer lumber (LVL) é um dos produtos de madeira engenheirada mais versáteis sendo empregado desde estruturas de grandes vãos a formas orgânicas de arquitetura paramétrica. No Brasil, o painel LVL é produzido com lâminas de madeira que formam as chapas madre do produto, sendo necessária a utilização de emendas para proporcionar elementos estruturais (como vigas e pilares) de maiores dimensões. Emendas são consideradas pontos fracos em elementos estruturais e seu uso deve ser avaliado cuidadosamente na fabricação destes elementos. O presente estudo tem como objetivo avaliar, experimentalmente, o comportamento na flexão a quatro pontos de vigas em LVL, com a presença de emendas dentadas e propor melhorias quanto à proporção e ao transpasse das emendas dentadas em elementos de LVL. Foram avaliadas 2 tipologias de vigas de LVL formadas pela justaposição de duas e de três chapas madres, sem e com a presença de emendas. As emendas foram posicionadas ao centro do vão, transpassadas em 200 mm e 600 mm. Observou-se que o modo de falha das vigas com emendas, à medida que a distância entre emendas diminui, é caracterizado pela falha na base da emenda, com indícios de ruptura frágil. Entretanto, o maior espaçamento entre emendas proporcionou uma trinca horizontal no comprimento entre emendas, ocasionando uma maior distribuição de tensões no comprimento da viga. Os valores médios do MOE para os tratamentos controles das vigas duplas (V2) e triplas (V3) de LVL, sem emendas dentadas, foram de 6760 MPa e 5960 MPa, respectivamente. Já para módulo de ruptura, os tratamentos controles dos grupos V2 e V3, os valores foram de 6760 MPa e 5960 MPa, respectivamente. As reduções do MOE dos tratamentos V2-M, V2-200, V2-600, em relação ao tratamento controle V2-C foram de 26,85%, 19,62%, 7,91%, respectivamente, enquanto para as vigas V3-M, V3-200 e V3-600, em relação ao tratamento V3-C, as reduções foram de 19,65%, 17,15%, 1,2%, respectivamente. Já as reduções do MOR dos tratamentos V2-M, V2-200, V2-600, V3-M e V3-200 em relação aos tratamentos controle V2-C e V3-C foram de 23,4%, 19,8%, 10,7%, 14,4%, 9,4%, respectivamente. Com exceção do tratamento V3-600, que apresentou um acréscimo no MOR de 1,3% em relação ao controle. Conforme a sobreposição entre emendas dentadas aumenta, os valores para o módulo de elasticidade se tornam maiores. Para vigas formadas por três chapas de LVL sem emendas e com emendas transpassadas a 600 mm, não houve diferença estatisticamente significativa.

Abstract: The manufacture of engineered wood products has been gaining momentum over the last two decades, as buildings using these materials become larger and more robust. Laminated veneer lumber (LVL) is one of the most versatile engineered wood products, being used in structures with large spans and organic forms of parametric architecture. In Brazil, the LVL panel is produced with wooden sheets that form the product's motherboards, requiring the use of splices to provide larger structural elements (such as beams and pillars). Splices are considered weak points in structural elements and their use must be carefully evaluated in the manufacture of these elements. The present study aims to experimentally evaluate the four-point bending behavior of LVL beams, with the presence of toothed splices, and to propose improvements regarding the proportion and overlap of toothed splices in LVL elements. Two types of LVL beams were evaluated, formed by the juxtaposition of two and three mother plates, without and with the presence of seams. The seams were positioned in the center of the span, crossed by 200 mm and 600 mm. It was observed that the failure mode of beams with splices, as the distance between splices decreases, is characterized by failure at the base of the splice, with signs of brittle failure. However, the greater spacing between splices provided a horizontal crack in the length between splices, causing a greater distribution of stresses along the length of the beam. The average MOE values for the control treatments of double (V2) and triple (V3) LVL beams, without toothed splices, were 6760 MPa and 5960 MPa, respectively. As for the modulus of rupture, the control treatments of groups V2 and V3, the values were 6760 MPa and 5960 MPa, respectively. The MOE reductions of treatments V2-M, V2-200, V2-600, in relation to the control treatment V2-C were 26.85%, 19.62%, 7.91%, respectively, while for beams V3 -M, V3-200 and V3-600, in relation to V3-C treatment, the reductions were 19.65%, 17.15%, 1.2%, respectively. The MOR reductions of treatments V2-M, V2-200, V2-600, V3-M and V3-200 in relation to control treatments V2-C and V3-C were 23.4%, 19.8%, 10.7%, 14.4%, 9.4%, respectively. With the exception of treatment V3-600, which showed an increase in MOR of 1.3% compared to the control. As the overlap between toothed splices increases, the values for the modulus of elasticity become larger. For beams formed by three LVL sheets without seams and with seams crossed at 600 mm, there was no statistically significant difference.