A presente pesquisa teve como objetivo estudar a resistência ao cisalhamento no plano de cola de corpos de prova especiais e avaliar o seu impacto na geometria do dente, na resistência à tração de emendas dentadas e nas propriedades oriundas da flexão de vigas simples e compostas. A resistência ao cisalhamento no plano de cola foi estudada segundo o seu ângulo de inclinação em relação às fibras, desde 0 até 90o na madeira de Eucalyptus grandis e Pinus elliottii. O Eucalyptus grandis foi favorecido por pequenos ângulos de inclinação do plano de cola contrariamente ao que aconteceu com o Pinus elliottii e, portanto, apresentou maior eficiência na colagem, o que é desejável para viga laminada colada. Os valores obtidos foram divididos pela resistência ao cisalhamento da madeira maciça para encontrarem-se as eficiências das ligações coladas com vários adesivos. O valor da resistência ao cisalhamento no ângulo de 5° foi utilizado conjuntamente com a resistência à tração da madeira maciça de Eucalyptus grandis para calcular o comprimento do dente a partir de uma teoria simples que o relaciona aos demais parâmetros já conhecidos ou simulados da emenda dentada. Essa teoria, resumida numa única identidade, foi desenvolvida para otimizar a emenda em termos de seus esforços solicitantes majoritários.A emenda dentada foi testada à tração paralela em lâminas emendadas com dentes verticais e horizontais. O perfil vertical apresentou maior resistência à tração e a diferença foi explicada pela área de colagem individual do dente. No caso do dente vertical essa área era menor e, portanto, penalizava menos quando havia algum defeito no dente. Na análise dos tipos de ruptura apresentados verificou-se que a ruptura do tipo 1 que denota má colagem por causa intrínseca do adesivo ou falta de pressão na colagem e ruptura do tipo 5 ou 6 que evidenciam pontos excessivamente fracos da barra ligada ou pontos de concentração de tensões imposta pelas garras da máquina no ensaio de tração contribuíam significativamente para redução da resistência à tração da emenda dentada. Essa resistência deve ser caracterizada por ocorrência alternada de rupturas por cisalhamento misto na superfície do dente e ruptura por tração na seção reduzida da barra ou na raiz do dente como acontece na ruptura do tipo 3. Na flexão foram ensaiadas lâminas emendadas trabalhando como viga sujeita a tensões normais de tração e de compressão e lâminas emendadas trabalhando como componente de viga laminada posicionada na borda tracionada. Não houve diferença entre esses dois casos em qualquer dos estados limites. A eficiência da viga laminada colada com emenda no meio do vão foi muito baixa em relação à viga maciça, mas somente para o módulo de ruptura à flexão. Essa eficiência foi expressa como a relação entre o momento de inércia real e o teórico. A emenda dentada não influenciou a elástica da viga laminada que apresentou o mesmo módulo de elasticidade da viga maciça. / The objective of the present study was to determine the shear strength in the bonding surface of special samples and to evaluate their impact on the geometric parameters of the finger, the tensile strength of the finger joints and the intrinsic flexural properties of simple and composed beams. The shear strength on the bonding surface was studied as a function of the inclination angle related to the wood fibers direction, from 0 to 90o in Eucalyptus grandis and Pinus elliottii species. Small inclination angles of the bonding surface performed very well in E. grandis samples and therefore it showed higher bonding efficiency when compared to P. Elliottii. The efficiency of the glued joints with different adhesives was determined by dividing the measured values by the shear strength of the solid wood. A simple theory relates the other known or simulated parameters of finger joints to the length of the finger. Using the values of the shear strength obtained experimentally with an inclination angle of 5o and the tensile strength of the solid wood of E. grandis finger length was calculated. Such theory, summarized in a unique equality, was developed to optimize the finger joints in terms of major acting efforts. The finger joints which had vertical and horizontal finger were tested in parallel traction to evaluate the maximum carrying load. The vertical profile had higher tensile strength and the difference was explained by the area of the glued joints in the finger. In the case of the vertical finger the area of glued joints was smaller and therefore had less impact when there was a defect in the finger or problem with the adhesion. Analyses of the modules of rupture revealed that rupture type 1 and type 5 or 6 contributed significantly to the reduction in the tensile strength of the finger joints. Rupture type 1 refers to failure due to causes intrinsic to the adhesive or to lack of pressure in the bonding process. Rupture type 5 or 6 refers to the presence of excessively weak points in the bar or to points of concentration of stress imposed by the clamps of the machine during the test. Such tensile strength must be characterized by the alternate presence of ruptures by mixed shear strength in the surface of the finger tip and the rupture by traction in the reduced section of the bar or in the base of the finger tip similar to a type 3 rupture. In flexural tests laminas which had a finger joint in the middle of the span ware tested as a beam subjected to tensile and compression normal stresses and also as a component of the laminated beam located in the traction edge. There were no significant differences between these two cases in any of the limiting states. The efficiency of the glued laminated beam with the finger joints located in the middle of the distance among points of support was very low in relationship to the efficiency of the solid wood, but only for the modulus of rupture in the flexure. This efficiency was expressed as the ratio of the moment of inertia to the theoretical moment. The finger joint did not influence the elasticity of the laminated beam since it had the same modulus of elasticity as the one found for solid wood.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2509612 bytes, checksum: f63968d7b069e4d6a16ca4bafd49aa7b (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The laminated composite beams are structural components which have aroused great interest in mechanical industry due to providing components of high strength-to-weight ratio, which make them particularly suitable to the automotive and aerospace industry. In recent decades the solutions of mathematical models for laminated beam have been established in a analytical or numerical forms. The latter have been built based on finite element method (FEM) philosophy. In this work a new solution based on Boundary Element Method (BEM) for both classical and for first order laminated beam theory for static loading is established. In addition, the BEM solution is extended to deal with harmonic loading under classic beams theory hypothesis. Discussions on mathematical steps to write down both integral equations and fundamental solutions for laminated beam problem are properly made. From the formulations here proposed, codes are implemented in C++, providing displacements and efforts at the boundary and domain of the beam. In addition, numerical results for typical cases are presented as well. / As vigas de compósitos laminados são componentes estruturais que têm despertado grande interesse na indústria mecânica, principalmente por prover componentes de alta razão resistência-peso, o que as tornam particularmente aplicável à indústria automobilística e aeronáutica. Nas últimas décadas as soluções dos modelos matemáticos de vigas laminadas têm sido estabelecidas na forma analítica ou numérica. Para o último caso, as soluções têm sido construídas na filosofia do método dos elementos finitos (MEF). Nesta dissertação uma nova solução baseada no Método dos Elementos de Contorno (MEC) para as teorias de vigas laminada clássica e de primeira ordem são estabelecidas para carregamentos estáticos. Além disso, a solução para o MEC é estendida para lidar com carregamento dinâmico harmônico sob a hipótese da Teoria Clássica de viga. Nas discussões sobre as etapas matemáticas são descritas as equações integrais e as soluções fundamentais para os problemas de vigas laminadas. A partir das formulações aqui propostas, códigos são implementados na linguagem C++, capaz de fornecer deslocamentos e esforços no contorno e no domínio da viga. Assim como, as frequências naturais. Além disso, os resultados numéricos, comparados com as soluções analíticas disponíveis na literatura, se mostraram de boa qualidade.

A presente pesquisa teve como objetivo estudar a resistência ao cisalhamento no plano de cola de corpos de prova especiais e avaliar o seu impacto na geometria do dente, na resistência à tração de emendas dentadas e nas propriedades oriundas da flexão de vigas simples e compostas. A resistência ao cisalhamento no plano de cola foi estudada segundo o seu ângulo de inclinação em relação às fibras, desde 0 até 90o na madeira de Eucalyptus grandis e Pinus elliottii. O Eucalyptus grandis foi favorecido por pequenos ângulos de inclinação do plano de cola contrariamente ao que aconteceu com o Pinus elliottii e, portanto, apresentou maior eficiência na colagem, o que é desejável para viga laminada colada. Os valores obtidos foram divididos pela resistência ao cisalhamento da madeira maciça para encontrarem-se as eficiências das ligações coladas com vários adesivos. O valor da resistência ao cisalhamento no ângulo de 5° foi utilizado conjuntamente com a resistência à tração da madeira maciça de Eucalyptus grandis para calcular o comprimento do dente a partir de uma teoria simples que o relaciona aos demais parâmetros já conhecidos ou simulados da emenda dentada. Essa teoria, resumida numa única identidade, foi desenvolvida para otimizar a emenda em termos de seus esforços solicitantes majoritários.A emenda dentada foi testada à tração paralela em lâminas emendadas com dentes verticais e horizontais. O perfil vertical apresentou maior resistência à tração e a diferença foi explicada pela área de colagem individual do dente. No caso do dente vertical essa área era menor e, portanto, penalizava menos quando havia algum defeito no dente. Na análise dos tipos de ruptura apresentados verificou-se que a ruptura do tipo 1 que denota má colagem por causa intrínseca do adesivo ou falta de pressão na colagem e ruptura do tipo 5 ou 6 que evidenciam pontos excessivamente fracos da barra ligada ou pontos de concentração de tensões imposta pelas garras da máquina no ensaio de tração contribuíam significativamente para redução da resistência à tração da emenda dentada. Essa resistência deve ser caracterizada por ocorrência alternada de rupturas por cisalhamento misto na superfície do dente e ruptura por tração na seção reduzida da barra ou na raiz do dente como acontece na ruptura do tipo 3. Na flexão foram ensaiadas lâminas emendadas trabalhando como viga sujeita a tensões normais de tração e de compressão e lâminas emendadas trabalhando como componente de viga laminada posicionada na borda tracionada. Não houve diferença entre esses dois casos em qualquer dos estados limites. A eficiência da viga laminada colada com emenda no meio do vão foi muito baixa em relação à viga maciça, mas somente para o módulo de ruptura à flexão. Essa eficiência foi expressa como a relação entre o momento de inércia real e o teórico. A emenda dentada não influenciou a elástica da viga laminada que apresentou o mesmo módulo de elasticidade da viga maciça. / The objective of the present study was to determine the shear strength in the bonding surface of special samples and to evaluate their impact on the geometric parameters of the finger, the tensile strength of the finger joints and the intrinsic flexural properties of simple and composed beams. The shear strength on the bonding surface was studied as a function of the inclination angle related to the wood fibers direction, from 0 to 90o in Eucalyptus grandis and Pinus elliottii species. Small inclination angles of the bonding surface performed very well in E. grandis samples and therefore it showed higher bonding efficiency when compared to P. Elliottii. The efficiency of the glued joints with different adhesives was determined by dividing the measured values by the shear strength of the solid wood. A simple theory relates the other known or simulated parameters of finger joints to the length of the finger. Using the values of the shear strength obtained experimentally with an inclination angle of 5o and the tensile strength of the solid wood of E. grandis finger length was calculated. Such theory, summarized in a unique equality, was developed to optimize the finger joints in terms of major acting efforts. The finger joints which had vertical and horizontal finger were tested in parallel traction to evaluate the maximum carrying load. The vertical profile had higher tensile strength and the difference was explained by the area of the glued joints in the finger. In the case of the vertical finger the area of glued joints was smaller and therefore had less impact when there was a defect in the finger or problem with the adhesion. Analyses of the modules of rupture revealed that rupture type 1 and type 5 or 6 contributed significantly to the reduction in the tensile strength of the finger joints. Rupture type 1 refers to failure due to causes intrinsic to the adhesive or to lack of pressure in the bonding process. Rupture type 5 or 6 refers to the presence of excessively weak points in the bar or to points of concentration of stress imposed by the clamps of the machine during the test. Such tensile strength must be characterized by the alternate presence of ruptures by mixed shear strength in the surface of the finger tip and the rupture by traction in the reduced section of the bar or in the base of the finger tip similar to a type 3 rupture. In flexural tests laminas which had a finger joint in the middle of the span ware tested as a beam subjected to tensile and compression normal stresses and also as a component of the laminated beam located in the traction edge. There were no significant differences between these two cases in any of the limiting states. The efficiency of the glued laminated beam with the finger joints located in the middle of the distance among points of support was very low in relationship to the efficiency of the solid wood, but only for the modulus of rupture in the flexure. This efficiency was expressed as the ratio of the moment of inertia to the theoretical moment. The finger joint did not influence the elasticity of the laminated beam since it had the same modulus of elasticity as the one found for solid wood.

[pt] As lâminas de bambu foram criadas para padronização da matéria prima de modo a aumentar sua resistência, controlar sua forma e desenvolver elementos estruturais sustentáveis e inovadores. O bambu é um material gradualmente funcional (FGM) devido a sua progressiva distribuição de fibras por toda a espessura de sua parede. Esta pesquisa apresenta os resultados de uma série de investigaçóes experimentais em que o colmo de bambu (Dendrocalamus giganteus) foi dividido em 6 segmentos de análise. Três divisões ao longo do seu comprimento, em sua porção baixa, média e alta, e, em seguida, duas divisões de sua espessura, interior e exterior. Na primeira série, os espécimes de cada segmento foram testados separadamente para estabelecer o seu módulo de elasticidade à tração Et. Seis tipos de vigas de bambu uniaxial-laminados, de 2,5 cm de largura, altura 5 centímetros e 50 cm de comprimento, foram montadas com camadas de cada segmento específico do colmo do bambu, utilizando resina adesiva de mamona. Quatro ensaios de flexão pontual foram realizados em amostras de viga para estabelecer o módulo de elasticidade em flexão, Eb. Os valores experimentais de ambos os grupos de amostra foram comparados com os valores teóricos, aplicando a teoria da mecânica dos sólidos. Os resultados forneceram informações para melhorar o arranjo dos segmentos das vigas de lâminas de bambu sujeitas a cargas de flexão. Baseado nos resultados, também é possível introduzir valores equivalentes para análises das propriedades mecânicas das vigas usando a teoria da mecânica de sólidos. / [en] Laminated bamboo was created to standardize the raw material in order to increase its strength, control its shape and develop sustainable and innovative structural elements. Bamboo is a Functionally Graded Material (FGM) due to the progressive distribution of the fibers across its wall thickness. This research presents the results of an experimental investigation series in which bamboo culm, of Dendrocalamus giganteus, was divided into 6 segments of analysis. Three divisions along its length, bottom, middle and top, and then two divisions across its wall thickness, inner and outer. In the first series, the specimens of each segment were tested separately to establish their tensile modulus of elasticity Et. Six types of bamboo uniaxial-laminated beam specimens of 2.5 cm width, 5cm height and 50 cm length were assembled with layers from each particular segment of bamboo culm, using resin of mamona adhesive. Four point bending tests were conducted on beam specimens to establish the bending modulus of elasticity Eb. Experimental values of both specimen groups were compared to those of theoretical values, applying solid mechanics theory. The results provide information to improve the segment arrangement of bamboo-laminated beams upon subjection to bending loads. Based on the results, it is also possible to introduce equivalent values for the analysis of the mechanical properties of the beams, using solid mechanics theory.

Cracks in wood are considered to be one of the major problems for products, which have been made from this material. Crack detection and its propagation methods should be revised and improved with application of modern techniques. Nowadays new measuring techniques like digital camera image processing, and 3-D laser scanning are available. This work describes computer aided in-field methods for registration cracks in wood, its propagation, and tracing dimensional stability of glued laminated beams. The benefits of different methods for supervision of wooden element as well as its limitations are discussed. / <p>Validerat; 20120608 (anonymous)</p>

The aim of the master thesis is design and check the timber construction of the sports hall in two variants. The first variant is a frame, which is formed by three steel columns. The roof structure is made from timber trusses, which is pin-supported beam above both fields. The second variant is a frame, which is formed by three steel-concrete columns. The roof structure is made from timber glulam beam of saddle shape, which is continuous over both fields. Spatial rigidity of the structure is ensured by steel bars. The second variant is calculated in detail by hand and the structure drawings are attached. Input static models and auxiliary static models were created in SCIA Engineer 18.1.