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MANUAL DE PROJETO E CONSTRUÇÃO

DE ESTRUTURAS COM PEÇAS ROLIÇAS

DE MADEIRA DE REFLORESTAMENTO

Prof. Tit. Dr. Carlito Calil Junior

Eng.° Civil MSc. Leandro Dussarrat Brito

São Carlos 2010

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

LaMEM LABORATÓRIO DE MADEIRAS E DE ESTRUTURAS DE MADEIRA

FINANCIAMENTO

E D I T O R E S

Carlito Calil Junior é professor Titular da Escola de Engenharia de São Carlos do Departamento de Engenharia de Estruturas da Universidade de São Paulo. Formado em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba em 1975, mestre em Engenharia de Estruturas pela EESC/USP em 1978, Doutor em Engenharia Industrial pela Universidade Politécnica de Catalunia – Espanha em 1982. Realizou estágio de pós-doutorado nas Universidades de Twente-Holanda (1988), Braunschweig – Alemanha (1988) e no Forest Products Laboratory (2000-2001) e (2008). Prof. Calil é diretor do Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira (LaMEM), coordenador da Comissão de Estudos CE 02:126.10 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, Presidente por dois mandatos e membro fundador do Instituto Brasileiro de Madeira e das Estruturas de Madeira, e o representante do Brasil na International Association of Wood Products Societies (IAWPS) – Japan e na International Association for Bridge and Structual Engineering – USA.

Leandro Dussarrat Brito é Engenheiro Civil, Mestre em Engenharia de Estruturas. Formado em Engenharia Civil pela Pontifícia Universidade Católica de Poços de Caldas em 2001. Pós-graduado Lato Sensu em Saneamento Ambiental pela PUC-Minas em 2004. Pós-graduado Lato Sensu em Engenharia de Estruturas pela PUC- Minas em 2006. Mestre em Engenharia de Estruturas pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo em 2010, com o tema da dissertação, “Recomendações para o projeto e construção de estruturas com peças roliças de madeira de reflorestamento”. Participou dos congressos, Fórum Nacional das Águas em junho de 2003 em Poços de Caldas – MG; XI EBRAMEM, Encontro Brasileiro em Madeiras e em Estruturas de Madeira, em julho de 2008 em Londrina – PR; 51 CBC IBRACON, Congresso Brasileiro do Concreto, em outubro de 2009 em Curitiba – PR. Desde a graduação, profissionalmente atua na área de desenvolvimento de Projetos Arquitetônicos e Estruturais de edificações residenciais, comerciais e industriais.

S U M Á R I O

L I S T A D E A B R E V I A T U R A S E S I G L A S

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas ABPM - Associação Brasileira de Preservadores de Madeira ABRAF - Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas ANSI - American National Standards Institute ASTM - American Society for Testing Materials BCE - Beaudette Consulting Engineers Inc. CCA - Cobre Cromo Arsênio CCB - Cobre Cromo Boro CP - Corpo-de-prova CPs - Corpos-de-prova EBRAMEM - Encontro Brasileiro da Madeira e das Estruturas de Madeira EC5 - Eurocode 5 EESC - Escola de Engenharia de São Carlos ELS - Estado Limite de Serviço ELU - Estado Limite Último EPFL - École Polytechnique Féderale de Lausanne FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations FPL - Forest Products Laboratory IBAMA - Instituto Brasileiro de Aparo ao Meio Ambiente IBDF - Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal IBRAMEM - Instituto Brasileiro da Madeira e das Estruturas de Madeira INMET - Instituto Nacional de Meteorologia IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo LaMEM - Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira LPF - Laboratório de Pesquisas Florestais LPSA - Light Post-tensioned Segmented Arch MEL - Método dos Estados Limites NBR - Norma Brasileira Registrada PDA - Pile Driving Analyser SET - Departamento de Engenharia de Estruturas STCP - Engenharia de Projetos Ltda. UPM - Usina de Preservação de Madeira USDA - United States Department of Agriculture USP - Universidade de São Paulo

H - altura Hmáx - altura máxima Hu - comprimento útil do poste (altura total descontada da área de engastamento e aplicação da carga)

Hz - Hertz I - momento de inércia K - constante; rigidez da mola; módulo de deslizamento da ligação KE - parâmetro de flambagem da barra em função das vinculações impostas nas extremidades Kser - módulo de deslizamento da ligação para verificar o estado limite de serviço Ku - módulo de deslizamento da ligação para verificar os estado limite útimo L - vão; comprimento (em substituição a l para evitar confusão com o número 1) L/d - relação vão pelo diâmetro Lm - comprimento médio L 0 - comprimento de flambagem da barra M - momento (em geral, momento fletor); massa da mola M (^) d - momento de cálculo M (^) gk - momento característico devido à carga permanente M (^) Lg,k - momento fletor máximo longitudinal devido à carga permanente da pavimentação asfáltica

M (^) Lq,k - momento fletor máximo longitudinal devido à carga acidental M (^) qk - momento característico devido à carga acidental M (^) r,d - momento resistente de cálculo M (^) T1q,k - momento fletor máximo positivo transversal devido à carga acidental M (^) T2q,k - momento fletor máximo negativo transversal devido à carga acidental M (^) x,d - momento de cálculo em relação ao eixo x M (^) 1d - momento de cálculo devido à carga permanente M (^) 2d - momento de cálculo devido à carga variável MOE - Módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio à flexão MOR - Módulo de resistência obtido no ensaio à flexão MPa - Mega Pascal N - força normal (Nd , Nk , Nu ); Newton Nd - Força Normal de cálculo P - carga de ruptura; carga concentrada; perímetro

P 0 - força de estação igual a zero Q - carga concentrada de ação variável Q (^) g,k - cortante máxima devido à carga permanente Q (^) q,k - cortante máxima devido à carga acidental Rd - valor de cálculo da resistência; reação de apoio de cálculo Rg,k - reação de apoio devido à carga permanente Rq,k - reação de apoio devido à carga acidental S - comprimento do trecho onde existe sinuosidade; momento estático Sd - valor de cálculo da solicitação S 3 - fator probabilístico da NBR 6123: U - umidade Uamb - umidade relativa do ambiente Ueq - umidade de equilíbrio da madeira V - cortante; velocidade de deformação Vd - cortante de cálculo Vgk - cortante característica devido à carga permanente Vqk - cortante característica devido à carga acidental V (^) y,d - cortante de cálculo em relação ao eixo y V 0 - velocidade básica conforme a NBR 6123: Xd - valor de cálculo da amostra Xk - valor característico da amostra Xm - valor médio da amostra W - carga do vento, módulo de resistência à flexão; massa da viga

Letras romanas minúsculas a - comprimento b - largura c - conicidade; circunferência no ponto de aplicação de carga cm - centímetro cm/m - centímetro por metro cm/min – centímetro por minuto d - diâmetro; desvio entre eixos daN - deca Newton

f (^) v0 - resistência ao cisalhamento paralelo às fibras f (^) v0,d - resistência de cálculo ao cisalhamento paralelo às fibras f (^) yk - resistência característica de escoamento do aço g - aceleração da gravidade de 9,8 m/s2; carga distribuída permanente h - altura ha - hectare hu - braço de alavanca h1 - altura da cobertura i - raio de giração imim - raio de giração mínimo kg - quilograma kgf - quilograma força (MKS) kg/m³ - quilogramas por metro cúbico kmod - coeficiente de modificação kmod,1 - leva em conta a classe de carregamento e o tipo de material empregado conforme apresentado na tabela 6.

kmod,2 - leva em conta a classe de umidade, que pode ser analisado conforme o mapa da figura 6.7 e o tipo de material empregado na tabela 6.

kmod,3 - leva em conta a categoria da madeira utilizada kN - quilo Newton l - vão; comprimento; (pode ser substituído por L para evitar confusão com o número 1) m - metro mm - milímetros mm/h - milímetros por hora n - número de corpos-de-prova da amostra ensaiados nv - número de vigas de madeira roliça q - carga acidental distribuída t - tempo de aplicação da força; espessura de elementos delgados t (^) eq - espessura da placa equivalente ug,k - flecha máxima característica, devido à carga permanente uLim - deslocamento limite u (^) y - deslocamento em relação ao eixo y x - coordenada longitudinal y - posição linha neutra

Letras gregas minúsculas α (alfa) – ângulo; coeficiente β (beta) – ângulo; coeficiente, razão γ (gama) - coeficiente de segurança; peso específico; (pode ser substituído por g); deformação tangencial específica

γg - coeficiente de majoração das ações permanentes γq - coeficiente de majoração das ações variáveis γw - coeficiente de minoração da resistência da madeira γwc - coeficiente de minoração da resistência da madeira à compressão paralela às fibras

γwt - coeficiente de minoração da resistência da madeira à tração paralela às fibras γwv - coeficiente de minoração da resistência da madeira ao cisalhamento paralelo às fibras δ (delta) – coeficiente de variação δg,k - flecha máxima devido à carga permanente δq,k - flecha máxima devido à carga acidental λ (lambda) - índice de esbeltez = L 0 /i π (pi) - emprego matemático ~ 3, ρ (ro) - massa específica (densidade) ρ12% - massa específica a 12% de umidade σ ( sigma) - tensão normal (σd ,σk, σu ) σF - limite de resistência da madeira na seção de engastamento

σNd - tensão normal de cálculo σMd - tensão máxima de cálculo devido à componente de flexão σMx,d - tensão máxima de cálculo devido à componente de flexão, em relação ao eixo x σ1wg,k - tensão normal máxima de compressão característica na face superior da viga de madeira roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco

σ2wg,k - tensão normal máxima de tração característica na face inferior da viga de madeira roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco

τ (tau) - tensão tangencial (τ (^) d , τ (^) k, τ (^) u ) τ (^) d - tensão tangencial de cálculo

ω (omega) - freqüência de estação igual a zero

ϕ - coeficiente de impacto vertical

Ф (fi) - diâmetro de barras de aço

- espessura de chapa de aço