A classificação estrutural de peças de madeira possibilita melhor utilização do material, separando as peças de acordo com a sua resistência estimada. Nesse processo é feita a classificação visual, de grande importância no caso de madeiras do gênero pinus, e a classificação mecânica por meio de testes não destrutivos com objetivo de estimar o módulo de elasticidade. Com esse objetivo, além de ensaios de flexão estática, podem ser aplicados métodos dinâmicos baseados em medições das frequências naturais e densidade do material para a determinação do módulo de elasticidade da madeira. Nesse sentido o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do aparelho portátil Brookhuis Micro Timber Grader (MTG) na estimativa do módulo de elasticidade por meio de ensaios não-destrutivos de vibração longitudinal. Para tanto, foi utilizado um lote de peças estruturais de madeira da espécie Pinus elliottii classificado visualmente. Os resultados obtidos por esse aparelho foram comparados com os resultados de módulo de elasticidade obtidos em ensaio de flexão estática. Tendo em vista a sua praticidade, é recomendável a utilização deste método para a classificação estrutural de peças serradas de madeira. A classificação visual agregada a classificação mecânica são essenciais para a utilização do Pinus em vigas laminadas coladas, construções industrializadas de madeira e do sistema construtivo em woodframe. / The structural grading of wood allows better use of the material, sorting the specimen according to their estimated strength. In this process the visual grading is a fundamental matter in use of the structural Pinus elliottii and also the mechanical grading obtained by non-destructive methods in order to estimate the modulus of elasticity. For this purpose, in addition to the static bending tests, dynamic methods based on measurement of the natural frequencies and density of the material to determining the modulus of elasticity (MOE) of timber can be applied. The objective of this study was to evaluate the efficiency of portable device Brookhuis Micro Timber Grader (MTG) in estimating the modulus of elasticity by non-destructive testing of longitudinal vibration. It was used structural pieces of wood species Pinus elliottii rated visually. The results obtained by this device was compared with the modulus of elasticity results obtained in static bending tests. Given its convenience and low cost, it is recommended to use this method for structural grading of timber sawn pieces. The visual and stress grading are essencial for the use of Pines in glued laminated timber, industrilization timber constructions and woodframe constructions.

Atualmente, as indústrias brasileiras recorrem a normas de outros países para o controle de qualidade para a caracterização de elementos estruturais feitos de Madeira Laminada Colada (MLC) e de LVL (Laminated Veneer Lumber) devido à ausência de especificações nacionais. Este trabalho teve como finalidade a verificação da adequação de alguns métodos de ensaios propostos nos projetos de norma ABNT NBR PN 02:126.10-001-3 e ABNT NBR PN 02:126.10-001-5 para determinar as propriedades dos elementos estruturais de madeira colada para o controle de qualidade da indústria produtora. Para tanto, foram obtidos das indústrias vários grupos de vigas de MLC e grupos de emendas dentadas produzidos com diversas combinações de madeiras e adesivos. Também, foram obtidos grupos de vigas de LVL na posição horizontal e grupos de vigas de LVL na posição de vertical. Foram realizados testes de flexão estática para determinação do módulo de ruptura e de elasticidade de todas as vigas. Além disso, das vigas foram retirados corpos de prova para realização dos ensaios de cisalhamento na linha de cola, delaminação e compressão paralela às fibras, enquanto as emendas dentadas foram analisadas pelo ensaio de tração paralela às fibras. Os procedimentos empregados podem ser considerados adequados para aplicação pelas indústrias no controle de qualidade da produção de elementos estruturais de MLC e de LVL. O ensaio de delaminação para adesivos expostos a ambientes externos, proposto no projeto de norma, pode ser analisado como prático e eficaz. Em relação aos testes de cisalhamento, o número de análises por amostra pode ser reduzido, desde que, priorize o ensaio na região central da seção transversal devido à maior concentração de tensões de cisalhamento. Como era esperado, as emendas dentadas formaram pontos de fragilidade, reduzindo a resistência de algumas vigas e tendo sua ruptura evidenciada por esforço de tração. No LVL, a posição vertical apresentou melhor resistência à flexão e ao cisalhamento do que a horizontal. O projeto de norma é apresentado em anexo nesse trabalho. / Nowadays, the Brazilian industries follow the foreign countries standard regulation to the quality control of characterization of structural elements produced from Glued Laminated Timber (glulam) and Laminated Veneer Lumber (LVL) due to the absence of national specifications. This work has the purpose of verifying the suggested methods of regulation projects, such as ABNT NBR PN 02:126.10-001-3 and ABNT NBR PN 02:126.10-001-5, to determine the properties of glued timber structural elements to quality control of producer industry. Therefore, glulam beams and fingerjoints groups, produced from several combinations of woods and adhesives, were obtained from industries. In addition, it was used flatwise LVL beams groups and edgewise LVL beams groups. It was made the static bending tests to determine strength and stiffness for each beam. Furthermore, from the beams it was extracted samples in order to test shear in the glue line, delamination and parallel grain compression whereas the fingerjoints were analysed by the parallel grain tensile test. The procedures taken on the experimental program can be considered suitable for industrial usage at quality control of production of structural elements from glulam and LVL. The delamination test for adhesive exposed to external environment, proposal in the new standard, can be analysed as practical and effective. In relation to the shear test, the number of analysis by sample can be reduced, whether prioritized the test in the central region of transversal section due to higher shear stress concentration. As expected, the fingerjoints formed fragile points, reducing strength for some beams and by presenting rupture when tensile stressed. In the LVL, the edgewise groups presented better bending and shear resistance than flatwise groups. The new test method is presented in annex in this dissertation.

Neste trabalho propõe-se contribuir para o desenvolvimento de tecnologia nacional investigandoa aplicação de uma nova geração de adesivos para a confecção de elementos estruturais de madeira laminada colada (MLC), viabilizando um menor custo final do produto e tornando-o competitivo no mercado interno e externo. Nesse contexto, avaliou-se a resistência à tração paralela em emendas dentadas com dimensão estrutural, em condições de temperatura ambiente e umidade padrão, usando as espécies Pinus e Eucalipto e vários tipos de adesivos, dentre eles o adesivo poliuretano à base de óleo de mamona, foco principal de estudo deste trabalho. Outro aspecto abordado é o da durabilidade, em que foi avaliado o desempenho dos adesivos Cascophen e poliuretano à base de óleo de mamona por meio de ensaios de resistência ao cisalhamento na lâmina de cola e de resistência à tração de emendas dentadas, ambos em corpos-de-prova isentos de defeitos. Também foi avaliada a qualidade da colagem das lâminas, por meio de ensaios de flexão buscando-se a ruptura por cisalhamento, em vigas de MLC com dimensões estruturais, fabricadas em laboratório com os adesivos Cascophen, poliuretano à base de óleo de mamona e Purbond. Os resultados obtidos permitem concluir o bom desempenho do adesivo poliuretano à base de óleo de mamona, demonstrando a sua adequação para aplicação na produção de madeira laminada colada. / The aim of this work is the development of national technology investigating the application of a new adhesive generation to fabrication of glued laminated timber (Glulam) structural members, making possible a lesser final cost of the product and becoming it competitive in the domestic and external market. In this context, the parallel tensile to the fibers tests in joint pieces with structural dimension, in conditions of ambient temperature and standard relative humidity, was evaluated using the species Pinus and Eucalyptus and some types of adhesives, among them the polyurethane adhesive base on castor oil, that is the main focus of study of this work. Another approached aspect is the durability, in which was evaluated the performance of the Cascophen and the polyurethane adhesive base on castor oil adhesive, by means of shear strength tests in the lamina of glue and tensile strength tests of joint laminas, both made in specimens exempt of defects. Also the quality of the collage of lamina, by means of bending and shearing tests, in glulam structural beams was evaluated, which were manufactured in laboratory with the adhesives Cascophen, polyurethane adhesive base on castor oil and Purbond. The results allow concluding the well-behaved performance of polyurethane adhesive base on castor oil, demonstrating its adequacy for application in glued laminated timber fabrication.

A primeira ferrovia no Brasil foi inaugurada em abril de 1854 pelo Barão de Mauá com 14,5 km de extensão. Atualmente o país possui 27980 km de ferrovias e esse modal tem participação em 25% na matriz brasileira de transporte de carga. Um dos componentes mais importantes da superestrutura ferroviária é o dormente, que pode ser fabricado utilizando-se diversos materiais como a tradicional madeira, que tem uso histórico e consagrado para esta aplicação estrutural, além do concreto e do aço, e mais recentemente, os compósitos poliméricos. As madeiras com maior tradição no uso em dormentes provêm de espécies nativas de alta densidade com consequente elevada resistência mecânica e durabilidade natural. Porém, devido às restrições impostas à extração destas espécies nativas, houve forte redução de sua oferta, sendo forçada sua substituição por madeira de florestas plantadas de eucalipto de alta densidade como E. citriodora, E. paniculata e E. tereticornis. Contudo, dormentes de diferentes espécies de eucalipto, pouco adequadas para esse uso, estão apresentando muitos problemas em via. Outra madeira de florestas plantadas muito utilizada no Brasil é o pinus e uma aplicação muito nobre para este tipo de madeira é a produção de elementos estruturais em Madeira Lamelada Colada (MLC). O objetivo do presente trabalho foi o estudo teórico e experimental de dormentes de MLC confeccionados com madeiras de Pinus spp. tratadas com CCA, coladas com adesivo poliuretano, e reforçados com tecido bidirecional de fibra de vidro. Para tanto, realizou-se um estudo teórico e experimental a partir de ensaios estáticos e dinâmicos tendo-se em vista a necessidade de utilização de novas espécies de madeira de reflorestamento com resistência adequada a tal finalidade. Os resultados obtidos nos ensaios realizados de acordo com a normalização vigente atestaram a viabilidade técnica da utilização de dormentes em MLC de Pinus spp. reforçados com fibra de vidro desde que sejam realizadas as classificações visual e mecânica das lamelas, para a obtenção das propriedades de resistência e rigidez necessárias. / Brazil\'s first railroad was inaugurated in April, 1854 by Barão de Mauá with 14.5 km of extension. Currently the country has 27980 km of railways, and this transportation modal has 25% participation in the Brazilian freight transport matrix. One of the most important elements of railway superstructure is the sleeper (or tie), which can be manufactured from several materials, such as the traditional wood, that has historical and well-established use for this structural application, as well as concrete, steel, and recently, polymer composites. The classic sleeper is made by timber from native species of high density with consequent high mechanical strength and natural durability. However, due to the restrictions imposed on the extraction of these native species, there was a strong reduction in their supply, being forced to replace them with timber from high density eucalyptus planted forests such as E. citriodora, E. paniculata and E. tereticornis. Therefore, sleepers from different eucalyptus species, that are not suitable for this use, are presenting many problems on railroad. Another wood from planted forests widely used in Brazil is the pinus, and a very noble application for this kind of wood is the production of structural elements in Glued Laminated Timber (Glulam). The aim of this work was the theoretical and experimental study based on static and dynamic tests of Glulam sleepers manufactured using Pinus spp. treated with CCA, glued with polyurethane adhesive, and reinforced with bidirectional fiberglass fabric. For that, a theoretical and experimental study was carried out from static and dynamic tests, considering the potential use of new reforestation species of wood with suitable strength to this purpose. The results show technical feasibility in the use of Glulam sleepers made with Pinus spp. reinforced with fiberglass provided that visual and mechanical classifications of the timber are realized, in order to obtain the required strength and stiffness properties.

O Brasil, um país de dimensões continentais e inúmeros rios em seu território, tem uma enorme carência de pontes para pequenos e médios vãos. Atualmente, a elevada produção de madeira de reflorestamento traz à engenharia uma opção de material renovável e ecologicamente correto para se utilizar em prol do ser humano nas obras de infraestrutura, mais especificamente na construção de pontes, uma vez que a madeira possui ótimo desempenho quando sujeita a cargas de curta duração. A utilização de Madeira Laminada Colada (MLC) permite a fabricação de peças de grandes dimensões, com excelente estabilidade, e com elevado controle de qualidade, proporcionando segurança e confiabilidade à estrutura. Este trabalho tem como objetivo o estudo teórico de pontes em vigas de MLC e tabuleiros em painéis de MLC utilizando procedimentos desenvolvidos por pesquisadores internacionalmente renomados e adequando estes procedimentos para as normas e condições brasileiras. Apresentam-se neste trabalho tabelas para pré-dimensionamento deste tipo de ponte para vãos de 8m a 20m para TB-30 e TB-45. Além disso, analisam-se numérica e experimentalmente os ganhos de rigidez e redução de deslocamentos relativos proporcionados pela utilização de vigas de enrijecimento, bem como a influência da seção destas vigas e a quantidade de parafusos utilizados para interligar ao tabuleiro. Por fim, apresentam-se algumas disposições construtivas não estruturais fundamentais para o bom funcionamento deste tipo de estrutura. / Brazil, a continental size country and with many rivers in its territory, has a huge necessity for short and medium spans bridges. Nowadays, the high production of reforestation wood allows to engineering an option of renewable material and ecologically correct to be used in favor to humans in infrastructure works, most specifically in bridges construction, once timber has a great performance in quick loads. The use of Glued-Laminated Timber (Glulam) enable the manufacture of large sizes members, with excellent stability, and a high control of quality in its production, providing a safety and reliability structure. This work aim the theoretical study of glulam stringers bridge and glulam panels deck using procedures developed by international researchers and adapting those procedures for Brazilian conditions and normalizations. Pre-design tables are presented in this work for 8m to 20m spans for TB-30 and TB-45. In addition to, analyses numerical and experimentally the gain of stiffness and the reduction of relative displacements between panels provided by the use of stiffener beams, besides the influence of those beams section size and number of bolts used for deck interconnection. Finally, it is presented some not structural constructive arrangements essential for good performance of this kind of structure.

O trabalho tem o objetivo de estabelecer diretrizes para projeto de painel maciço em madeira utilizando o princípio da laminação cruzada de modo similiar ao Cross Laminated Timber (CLT), porém adequado ao setor madeireiro paulista. Não obstante, pretende-se contribuir para a difusão do conhecimento sobre sistemas construtivos com painéis maciços e ampliar a discussão sobre possibilidades de utilização da madeira na habitação. Primeiramente, foi delimitado o escopo da pesquisa e justificados os motivos que levaram à sua proposição; também foram discutidos os principais fundamentos teóricos, conceituais e metodológicos nos quais se baseia o trabalho. A seguir, as principais características de diferentes tipos de painéis maciços de madeira utilizando o princípio da laminação cruzada foram pesquisadas. Foram levantadas informações sobre as características básicas e processo produtivo de 5 produtos diferentes: Mayr Melnhof Holz BSP, Novatop Solid, Massivholz Mauer, Holz 100 e Massiv Wand 5. Depois, foi desenvolvida uma análise comparativa entre o setor madeireiro na Áustria, país que atualmente concentra a maior produção de CLT na Europa Central, e no Estado de São Paulo, local no qual se pretende avaliar as possibilidades e limitações para produção dos painéis maciços em madeira. A análise comparativa foi dividida em duas etapas: na primeira etapa foram analisadas as reservas florestais e indústria madeireira austríaca e paulista; na segunda etapa foram elaboradas estimativas de custo para a produção de um elemento vertical constituído por núcleo maciço utilizando o princípio da laminação cruzada em Viena e na região metropolitana de São Paulo. Por fim, relacionando as características do produto e sua influência no processo produtivo com as possibilidades e limitações proporcionadas pelo setor madeireiro paulista, foram estabelecidas diretrizes para o projeto de um painel maciço em madeira que utilize o princípio da laminação cruzada. As diretrizes foram elaboradas dos pontos de vista da utilização da madeira, do desenho do painel e de sua adaptação ao setor madeireiro paulista. A seguir, foi desenvolvido uma proposta preliminar para desenho de painel maciço. As informações levantadas durante o desenvolvimento desta dissertação foram obtidas por meio de visita às fábricas, pesquisa em teses e publicações relacionadas e pesquisa na página de internet dos fabricantes dos produtos. / The work aims to establish guidelines for cross laminated solid timber panel design, suitable to the forestry industry in São Paulo. It intendeds to contribute for knowledge diffusion about this building system and enhancing the discussion on timber construction in Brazil. First, the research\'s scope was explained as well as its main questions, hypothesis and objectives. Then, the main features of different types of cross laminated solid timber panels and it\'s production process were analysed. Information on the basic features and production process of five different products were gathered: Mayr Melnhof Holz BSP, Novatop Solid, Massivholz Mauer, Holz 100 and MassiveWand 5. Hereafter, a comparative analysis between the forestry industry in Austria, currently the largest cross laminated timber producer in Central Europe, and the State of São Paulo was developed. The analysis was divided into two stages: in the first stage, forest reserves and timber industry in Austria and in the State of São Paulo were investigated; in the second stage, cost estimates for the production of a solid timber vertical element in Vienna and in the metropolitan area of São Paulo were developed. Finally, all the information gathered previously was used in order to establish design guidelines for cross laminated solid timber panel relating product\'s design influence on the production process and the possibilities and limitations offered by the forestry industry in São Paulo. The guidelines were developed from the point of view of timber utilisation, panel design and its adaptation to São Paulo\'s forestry industry. Then, a preliminary solid wood panel proposal has been developed as a way to synthesise the guidelines set previously.Information for the research was obtained through factory visits, theses and related publications and research on the manufactures website.

Elementos estruturais de Madeira Laminada Colada (MLC) têm sido muito utilizados na América do Norte e na Europa. Entretanto no Brasil há restrições quanto ao uso, principalmente, em razão da insegurança diante de potenciais riscos relacionados a incêndios. Este trabalho investigou o comportamento térmico e mecânico de elementos estruturais de MLC expostos à curva de incêndio-padrão ISO 834, preparados com duas espécies de madeira (Eucalyptus e Pinus) sem adição de tratamentos preservantes. Adicionalmente, elementos tratados com preservante ignífugo a base Borato de Cobre Cromatado (MOQ® OX 50CCBO) ou tratamento retardantes ao fogo (OSMOGUARD® FR100) também foram utilizados para analisar a influência na carbonização. O objetivo principal da pesquisa foi analisar a resistência ao fogo de elementos de MLC, avaliando a influência da espécie de madeira, a influência da densidade, bem como os efeitos dos tratamentos preservantes. O programa experimental foi realizado no forno horizontal a gás instalado no Departamento de Engenhara das Estruturas - EESC/USP, com dimensões internas de 3m x 4m x 1,5m, e as análises numéricas foram implementadas no pacote computacional ABAQUS. O modelo numérico, com vistas ao monitoramento a deflexão no meio do vão e a avaliação da distribuição da temperatura ao longo da profundidade dos elementos, foram desenvolvidos e os resultados obtidos foram comparados com os dados obtidos por meio das análises experimentais. Métodos de cálculo propostos por diferentes autores e regulamentações internacionais foram aplicados para verificação das propostas de dimensionamento em situação de incêndio. A comparação dos resultados mostrou que a utilização dos métodos de dimensionamento (simplificado ou avançado) representa risco à segurança contra incêndio caso utilize valores para a taxa de carbonização das espécies nacionais determinados a partir dos métodos de cálculo ou normas internacionais. / Structural elements of Glued Laminated Timber (glulam) have long been used in North America and Europe, but their use is still restricted in Brazil for safety reasons, especially related to potential risks in face of fire. The present work investigated the thermal and mechanical behavior of structural elements of glulam exposed to fire standard ISO 834. The glued laminated timber was produced from two wood species (Eucalyptus and Pinus) without any treatments. However, elements treated with wood treatments like Copper Chrome Boron (MOQ® OX 50 -CCB-O) or fire retardant treatment (OSMOGUARD® FR100) were also used to investigate their influence on charring. The main objective of this study was to assess the fire resistance of the glulam elements, evaluating the influence of wood species and, consequently, the influence of density, as well as the effects of preservative treatment. The experimental program was carried out in a gas oven, with internal dimensions of 3m x 4m x 1.5m, and the numerical analyses were performed by ABAQUS. The numerical analyses aimed to monitor the deflection in the middle of the span as well as the temperature distribution along the depth of the elements. The results obtained from both the experimental and numerical analyses were compared. Calculation methods proposed by different authors and international regulations have been applied for verification of the proposed design in fire. A comparison of the results show that the use of calculation methods (simplified and advanced) represents a risk to fire safety in case of using the values of char rate for Brazilian wood species determined from the calculation methods.

Elementos estruturais de Madeira Laminada Colada (MLC) têm sido muito utilizados na América do Norte e na Europa. Entretanto no Brasil há restrições quanto ao uso, principalmente, em razão da insegurança diante de potenciais riscos relacionados a incêndios. Este trabalho investigou o comportamento térmico e mecânico de elementos estruturais de MLC expostos à curva de incêndio-padrão ISO 834, preparados com duas espécies de madeira (Eucalyptus e Pinus) sem adição de tratamentos preservantes. Adicionalmente, elementos tratados com preservante ignífugo a base Borato de Cobre Cromatado (MOQ® OX 50CCBO) ou tratamento retardantes ao fogo (OSMOGUARD® FR100) também foram utilizados para analisar a influência na carbonização. O objetivo principal da pesquisa foi analisar a resistência ao fogo de elementos de MLC, avaliando a influência da espécie de madeira, a influência da densidade, bem como os efeitos dos tratamentos preservantes. O programa experimental foi realizado no forno horizontal a gás instalado no Departamento de Engenhara das Estruturas - EESC/USP, com dimensões internas de 3m x 4m x 1,5m, e as análises numéricas foram implementadas no pacote computacional ABAQUS. O modelo numérico, com vistas ao monitoramento a deflexão no meio do vão e a avaliação da distribuição da temperatura ao longo da profundidade dos elementos, foram desenvolvidos e os resultados obtidos foram comparados com os dados obtidos por meio das análises experimentais. Métodos de cálculo propostos por diferentes autores e regulamentações internacionais foram aplicados para verificação das propostas de dimensionamento em situação de incêndio. A comparação dos resultados mostrou que a utilização dos métodos de dimensionamento (simplificado ou avançado) representa risco à segurança contra incêndio caso utilize valores para a taxa de carbonização das espécies nacionais determinados a partir dos métodos de cálculo ou normas internacionais. / Structural elements of Glued Laminated Timber (glulam) have long been used in North America and Europe, but their use is still restricted in Brazil for safety reasons, especially related to potential risks in face of fire. The present work investigated the thermal and mechanical behavior of structural elements of glulam exposed to fire standard ISO 834. The glued laminated timber was produced from two wood species (Eucalyptus and Pinus) without any treatments. However, elements treated with wood treatments like Copper Chrome Boron (MOQ® OX 50 -CCB-O) or fire retardant treatment (OSMOGUARD® FR100) were also used to investigate their influence on charring. The main objective of this study was to assess the fire resistance of the glulam elements, evaluating the influence of wood species and, consequently, the influence of density, as well as the effects of preservative treatment. The experimental program was carried out in a gas oven, with internal dimensions of 3m x 4m x 1.5m, and the numerical analyses were performed by ABAQUS. The numerical analyses aimed to monitor the deflection in the middle of the span as well as the temperature distribution along the depth of the elements. The results obtained from both the experimental and numerical analyses were compared. Calculation methods proposed by different authors and international regulations have been applied for verification of the proposed design in fire. A comparison of the results show that the use of calculation methods (simplified and advanced) represents a risk to fire safety in case of using the values of char rate for Brazilian wood species determined from the calculation methods.