Avaliação da resistência e da rigidez ao cisalhamento rolante de painéis MLCC produzidos com pinus SPP e eucalyptus SPP
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Data
2026-10-27
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Resumo
O cisalhamento rolante das lamelas transversais é um mecanismo crítico no dimensionamento de painéis de Madeira Lamelada Colada Cruzada (MLCC), pois afeta a resistência e a deformabilidade de elementos submetidos a ações paralelas e perpendiculares ao plano dois painéis. Esta pesquisa avaliou a resistência ao cisalhamento rolante (𝑓𝑣𝑡) e o módulo de cisalhamento rolante (𝐺𝑣𝑡) de painéis homogêneos de MLCC com três camadas, produzidos com lamelas de Eucalyptus spp. e Pinus spp. coladas com adesivo poliuretano monocomponente. Os painéis, constituídos por lamelas externas de 30 mm e lamela central de 22 mm, foram submetidos a ensaios de cisalhamento rolante por compressão, conforme a ABNT NBR 7190-7, e a ensaios de flexão de três pontos de pequeno vão (short-span) nas configurações transversal e longitudinal. A investigação compreendeu a caracterização das madeiras, a avaliação dos modos de ruptura, testes de normalidade, comparações pelo teste U de Mann–Whitney, análise de concordância de Bland–Altman e comparação entre resultados experimentais e as predições dos métodos Gamma, K e da Analogia de Cisalhamento. A configuração de ensaio apresentou grande influência sobre a magnitude das propriedades medidas. No ensaio por compressão, o Eucalyptus spp. apresentou médias de 𝑓𝑣𝑡 e 𝐺𝑣𝑡 de 3,20 MPa e 56,67 MPa, respectivamente, superiores às do Pinus spp. (2,55 MPa e 43,64 MPa). Na flexão transversal, as espécies não apresentaram diferença estatisticamente significativa quanto à resistência ou à rigidez: os módulos de rigidez foram de 333,66 MPa para Eucalyptus spp. e 326,65 MPa para Pinus spp., enquanto as resistências foram de 4,17 MPa e 4,04 MPa, respectivamente. A flexão longitudinal forneceu as menores resistências, 0,96 MPa para Eucalyptus spp. e 0,47 MPa para Pinus spp., e valores de 𝐺𝑣𝑡 de 50,29 MPa e 32,78 MPa, respectivamente. Como a ruptura na configuração longitudinal foi predominantemente por flexão, o ensaio não se mostrou adequado para a caracterização direta do cisalhamento rolante. A análise de Bland–Altman confirmou que os métodos não são intercambiáveis: a flexão transversal superestimou a rigidez em até onze vezes em comparação com o ensaio por compressão, em razão da ação composta das lamelas externas. Os métodos K e da Analogia de Cisalhamento produziram estimativas conservadoras e próximas aos resultados de flexão, enquanto o Método Gamma foi demasiadamente conservador. Conclui-se que o Eucalyptus spp. apresenta potencial para aplicação em painéis estruturais de MLCC, especialmente quando a camada transversal é solicitada de forma mais direta, e que o método de ensaio deve ser escolhido de acordo com a condição estrutural simulada e a propriedade que se pretende representar.
Abstract
Rolling shear in transverse lamellae is a critical design mechanism for cross-laminated timber (CLT) panels because it affects the strength and deformability of elements subjected to in-plane and, particularly, out-of-plane loading. This study evaluated rolling shear strength (𝑓𝑣𝑡) and rolling shear modulus (𝐺𝑣𝑡) in homogeneous three-layer CLT panels manufactured from Eucalyptus spp. and Pinus spp. lamellae bonded with one-component polyurethane adhesive. The panels comprised 30 mm outer lamellae and a 22 mm core lamella. They were tested by compression shear, in accordance with ABNT NBR 7190-7, and by shortspan three-point bending in transverse and longitudinal configurations. The investigation included timber characterization, failure-mode assessment, normality testing, Mann– Whitney U comparisons, Bland–Altman agreement analysis, and comparison of the experimental results with predictions from the Gamma Method, K-Method, and Shear Analogy. The test configuration determined the measured properties. In compression shear, Eucalyptus spp. achieved mean 𝑓𝑣𝑡 and 𝐺𝑣𝑡 values of 3.20 MPa and 56.67 MPa, respectively, exceeding those of Pinus spp. (2.55 MPa and 43.64 MPa). In transverse bending, the species did not differ significantly in either strength or stiffness: apparent moduli were 333.66 MPa for Eucalyptus spp. and 326.65 MPa for Pinus spp., while strength values were 4.17 MPa and 4.04 MPa, respectively. Longitudinal bending yielded the lowest strength values, 0.96 MPa for Eucalyptus spp. and 0.47 MPa for Pinus spp., and 𝐺𝑣𝑡 values of 50.29 MPa and 32.78 MPa, respectively. Because failure in this configuration was predominantly flexural, the test was not suitable for direct rolling-shear characterization. Bland–Altman analysis confirmed that the methods are not interchangeable: transverse bending overestimated stiffness by up to elevenfold relative to compression shear because of the composite action of the outer lamellae. The K-Method and Shear Analogy produced conservative estimates close to the bending results, whereas the Gamma Method was overly conservative. Eucalyptus spp. therefore shows potential for structural CLT panels, particularly when the transverse layer is more directly stressed; the test method, however, must be selected according to the simulated structural condition and the property to be represented.
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Palavras-chave
cisalhamento, estruturas de madeira (construção civil), eucalipto, análise estrutural (engenharia)