O setor da construção civil em países desenvolvidos tem caminhado no sentido da industrialização e da sustentabilidade dos materiais construtivos e estruturais, e neste sentido a construção em madeira maciça tem ganhado destaque. Produtos como painéis de CLT já estão sendo usados para construção de grandes prédios multipavimentos, porem outros produtos que utilizam o mesmo princípio da laminação cruzada vem ganhando espaço, como é o caso do painel de lamelas cruzadas cavilhadas, chamado de DCLT. Neste estudo, avaliou-se o comportamento estrutural de painéis DCLT com lamelas feitas com madeira de Pinus Elliottii e Pinus Taeda e cavilhas de pau-roxo (Peltogyne spp., Leguminosae), onde foi desenvolvido um modelo de ensaio específico para as ligações neste tipo de painel, simulações em software de elementos finitos no modelo de ensaio desenvolvido, ensaios de flexão nos painéis de tamanho estrutural e posterior comparação com os métodos analíticos de cálculo de painéis de lamelas cruzada. Os resultados obtidos para rigidez dos painéis foram de 727 e 1353 kNm² para o painel de 3 e 5 camadas, respectivamente. Os valores analíticos ficaram muito próximos aos valores experimentais, validando o novo procedimento de ensaio com o qual foi obtido o valor do módulo de deslizamento usado nos cálculos analíticos. Em termos de resistência, o painel de 3 camadas se mostrou mais resistente, pois com uma dimensão menor, resistiu proporcionalmente mais carga. De maneira geral, os painéis poderiam vencer vãos de até quatro metros suportando uma carga de 150 kg/m², mostrando ser um potencial produto para uso em obras residenciais. / The construction sector in developed countries has been moving towards industrialization and sustainability of construction and structural materials and in this sense solid wood construction has gained prominence. New products such as CLT panels are used for construction of multi-storey building, and other products that use the same principle of cross lamination have been gaining ground, as is the case of the dowel cross laminated timber panel, called DCLT. In this study, we evaluated the structural behavior of DCLT panels with Pinus Elliottii and Pinus Taeda wood lamellae and pau-roxo dowels (Peltogyne spp., Leguminosae), where a specific test model was developed for connections in this type. Finite element simulations was made for the developed test model, bending tests on structural size panels and subsequent comparison with the analytical methods of calculating cross sided panels. The results obtained for the sttiffiness of the panels were 727 and 1353 kNm² for the 3 and 5 layer panels, respectively. The analytical values were very close to the experimental values, validating the new test procedure with which the value of the slip module used in the analytical calculations was obtained. In terms of strength, the 3-layer panel was more resistant, because with a smaller size, it resisted proportionally more load. In general, the panels could cover span of up to four meters supporting a load of 150 kg/m², proving to be a potential product for use in residential works.

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.

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.

O conceito de Green Manufacturing (GM) se remete à manufatura ambientalmente sustentável de produtos. As pesquisas envolvendo GM tem se intensificado nos últimos anos, com destaque para a utilização da técnica de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Contudo, a adoção prática da GM pelas indústrias de manufatura ainda esbarra em diversas limitações. Entre as barreiras gerenciais, diversos autores destacam que o uso isolado da ACV e de outras técnicas e ferramentas muitas vezes se mostra limitado em prol de uma adequada promoção da GM no ambiente fabril. Assim, visando superar este tipo de barreira, a presente tese de doutorado foi proposta. Seu objetivo foi o de desenvolver e testar um novo procedimento de GM para a avaliação e o monitoramento ambiental de processos de manufatura. Para isso, uma pesquisa bibliográfica foi realizada, onde ao todo 333 artigos foram selecionados e analisados, e diversas limitações foram identificadas nos mesmos, as quais serviram de base para o desenvolvimento do novo procedimento de GM desta tese. Como resultado, o procedimento desenvolvido foi organizado em dez etapas distintas, todas distribuídas em três macroetapas: pré-avaliação, avaliação e monitoramento ambiental, e pós-avaliação. Sobre o teste prático do procedimento, foram realizados dois estudos de caso: 1) uma empresa fabricante de painéis de madeira aglomerada para uso na produção de móveis residenciais e comerciais; e 2) uma empresa produtora de válvulas para uso em motores de veículos automotivos. O estudo 1) mostrou que o processo de prensagem à quente dos painéis foi destaque, especialmente devido ao consumo de eletricidade e as emissões ao ar de formaldeído livre geradas pelo processo. A prensagem à quente apresentou potencial para afetar não somente os impactos do processo de fabricação, mas também os impactos a montante e a jusante da manufatura. Já no estudo 2), foi destaque o processo de retificação centerless da haste das válvulas, devido ao consumo de eletricidade e de fluido de corte na retificação. O processo de retificação das válvulas não se mostrou capaz de influenciar significativamente os impactos de outras etapas do ciclo de vida do produto (e.g., uso, pós-uso). Finalmente, a partir dos resultados do seu teste prático, três versões simplificadas foram propostas para o procedimento de GM originalmente desenvolvido. Tais versões simplificadas se mostraram vantajosas, pois permitem uma melhor aplicabilidade do procedimento de GM no ambiente fabril. / Green manufacturing (GM) is the environmental benign manufacturing of products with a minimal negative impact on the natural environment. Research studies on GM have been increased in the last years with particular focus on the application of Life Cycle Assessment (LCA). However, the manufacturing industry still faces some barriers and challenges that hinder the application of green manufacturing in practice. Regarding to managerial barriers, many authors highlight that the isolated use of LCA and other tools/techniques are limited in view of supporting the promotion of an effective implementation of GM at the shop floor area. Thus, this thesis was proposed to overcome part of such gaps. The present study was aimed at developing and testing a new GM methodological framework to environmentally evaluate and monitor manufacturing processes. For this, the GM methodological framework was based on a bibliographical research, where 333 articles were found and systematically analyzed. As result, the GM methodological framework was organized into ten different steps, and three main phases: pre-assessment, environmental assessment and monitoring, and post-assessment. Concerning the practical testing of the GM methodological framework, two case studies were carried out: 1) the production of medium density particleboards for consumption by the residential and commercial wood furniture sector; and 2) the production of exhaust valves for using by automotive vehicles. Case study 1) highlighted the hot pressing process of wood-based panels, due to the consumption of electricity and the local airborne emissions of free formaldehyde. The hot pressing process showed potential to affect not only into the manufacturing environmental impacts, but also into the upstream and downstream life cycle stages. Case study 2) pointed out the centerless grinding machining of the stem of automotive valves, due to the electricity and cutting fluid consumption. However, the grinding machining process was not effective to influence into the environmental impacts of other product\'s life cycle stages (e.g., use, post-use). Based on the case studies results, it was proposed three simplified versions of the original GM methodological framework in order to improve its applicability into manufacturing industries.

O conceito de Green Manufacturing (GM) se remete à manufatura ambientalmente sustentável de produtos. As pesquisas envolvendo GM tem se intensificado nos últimos anos, com destaque para a utilização da técnica de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Contudo, a adoção prática da GM pelas indústrias de manufatura ainda esbarra em diversas limitações. Entre as barreiras gerenciais, diversos autores destacam que o uso isolado da ACV e de outras técnicas e ferramentas muitas vezes se mostra limitado em prol de uma adequada promoção da GM no ambiente fabril. Assim, visando superar este tipo de barreira, a presente tese de doutorado foi proposta. Seu objetivo foi o de desenvolver e testar um novo procedimento de GM para a avaliação e o monitoramento ambiental de processos de manufatura. Para isso, uma pesquisa bibliográfica foi realizada, onde ao todo 333 artigos foram selecionados e analisados, e diversas limitações foram identificadas nos mesmos, as quais serviram de base para o desenvolvimento do novo procedimento de GM desta tese. Como resultado, o procedimento desenvolvido foi organizado em dez etapas distintas, todas distribuídas em três macroetapas: pré-avaliação, avaliação e monitoramento ambiental, e pós-avaliação. Sobre o teste prático do procedimento, foram realizados dois estudos de caso: 1) uma empresa fabricante de painéis de madeira aglomerada para uso na produção de móveis residenciais e comerciais; e 2) uma empresa produtora de válvulas para uso em motores de veículos automotivos. O estudo 1) mostrou que o processo de prensagem à quente dos painéis foi destaque, especialmente devido ao consumo de eletricidade e as emissões ao ar de formaldeído livre geradas pelo processo. A prensagem à quente apresentou potencial para afetar não somente os impactos do processo de fabricação, mas também os impactos a montante e a jusante da manufatura. Já no estudo 2), foi destaque o processo de retificação centerless da haste das válvulas, devido ao consumo de eletricidade e de fluido de corte na retificação. O processo de retificação das válvulas não se mostrou capaz de influenciar significativamente os impactos de outras etapas do ciclo de vida do produto (e.g., uso, pós-uso). Finalmente, a partir dos resultados do seu teste prático, três versões simplificadas foram propostas para o procedimento de GM originalmente desenvolvido. Tais versões simplificadas se mostraram vantajosas, pois permitem uma melhor aplicabilidade do procedimento de GM no ambiente fabril. / Green manufacturing (GM) is the environmental benign manufacturing of products with a minimal negative impact on the natural environment. Research studies on GM have been increased in the last years with particular focus on the application of Life Cycle Assessment (LCA). However, the manufacturing industry still faces some barriers and challenges that hinder the application of green manufacturing in practice. Regarding to managerial barriers, many authors highlight that the isolated use of LCA and other tools/techniques are limited in view of supporting the promotion of an effective implementation of GM at the shop floor area. Thus, this thesis was proposed to overcome part of such gaps. The present study was aimed at developing and testing a new GM methodological framework to environmentally evaluate and monitor manufacturing processes. For this, the GM methodological framework was based on a bibliographical research, where 333 articles were found and systematically analyzed. As result, the GM methodological framework was organized into ten different steps, and three main phases: pre-assessment, environmental assessment and monitoring, and post-assessment. Concerning the practical testing of the GM methodological framework, two case studies were carried out: 1) the production of medium density particleboards for consumption by the residential and commercial wood furniture sector; and 2) the production of exhaust valves for using by automotive vehicles. Case study 1) highlighted the hot pressing process of wood-based panels, due to the consumption of electricity and the local airborne emissions of free formaldehyde. The hot pressing process showed potential to affect not only into the manufacturing environmental impacts, but also into the upstream and downstream life cycle stages. Case study 2) pointed out the centerless grinding machining of the stem of automotive valves, due to the electricity and cutting fluid consumption. However, the grinding machining process was not effective to influence into the environmental impacts of other product\'s life cycle stages (e.g., use, post-use). Based on the case studies results, it was proposed three simplified versions of the original GM methodological framework in order to improve its applicability into manufacturing industries.

Este trabalho abrangeu uma avaliação comparativa do desempenho ambiental de dois materiais: o painel de madeira e o painel multilaminar, usados na fabricação de caixas de carga de semi-reboques para o transporte de grãos. A avaliação de desempenho ambiental contemplou as etapas de manufatura, uso e descarte dos painéis. O estudo envolveu a caracterização dos dois processos produtivos, a realização de um balanço de massa, o levantamento do consumo de água e energia de cada processo e uma avaliação ambiental final através da ferramenta de análise de ciclo de vida (ACV). O balanço de massa permitiu avaliar o processo produtivo, e a ACV permitiu avaliar os impactos relativos aos insumos e materiais empregados, o uso e desempenho do produto e opções de descarte após o fim de sua vida útil. O painel multilaminar apresentou melhor desempenho ambiental geral em relação ao painel de madeira, considerando os aspectos avaliados nas diferentes etapas. O material multilaminar oferece aos painéis maior durabilidade, implicando um menor número de reposições para cumprir a mesma unidade funcional. Este aspecto ficou evidenciado na ACV como sendo um fator importante, já que houve menor geração de impacto. Para que a metodologia possa ter plena aplicação na seleção de materiais com atributos ambientais mais adequados, fazem-se necessárias a uniformização dos procedimentos de elaboração dos inventários de ACV e a obtenção de dados nacionais. Este trabalho mostrou a exiqüibilidade de se avaliar o desempenho ambiental de caixas de carga. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-19T16:08:42Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luciane Sartori.pdf: 5271958 bytes, checksum: 45775915a88081b5704a79180a0fd94a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-19T16:08:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luciane Sartori.pdf: 5271958 bytes, checksum: 45775915a88081b5704a79180a0fd94a (MD5) / This work presents a comparative evaluation of the environmental performance of two materials: a wood panel and a three layers synthetic panel, both used in the production of the load box of semi-trailer for grains transportation. The evaluation of the environmental performance contemplated the stages of manufacture, use and discarting of the panels. The study involved the characterization of the productive processes of both panels, the accomplishment of a mass balance, the survey of the water and energy consumption of each process and a final environmental performance evaluation using the life cycle assessment (LCA) tool. The mass balance allowed to evaluate the productive process itself, and the LCA, allowed to evaluate the relative impacts related to the insums and materials used, performance of the product and options for discarting after the end of its useful life. The three layers synthetic panel presented better general environmental performance in relation to the wood panel, considering the aspects evaluated in the different stages. The synthetic panel material offers bigger durability for the load box, implying a less number of replacements to fulfill the same functional unit. This aspect was evidenced by LCA as being an important factor, since it had minor impact generation. In order for the methodology to be applicable for the selection of materials with adequate environmental attributes, it is necessary an uniformization of the procedures for the LCA inventory and the creation of national database. This work showed the feasibility of environmental performance of the load box.

Este trabalho abrangeu uma avaliação comparativa do desempenho ambiental de dois materiais: o painel de madeira e o painel multilaminar, usados na fabricação de caixas de carga de semi-reboques para o transporte de grãos. A avaliação de desempenho ambiental contemplou as etapas de manufatura, uso e descarte dos painéis. O estudo envolveu a caracterização dos dois processos produtivos, a realização de um balanço de massa, o levantamento do consumo de água e energia de cada processo e uma avaliação ambiental final através da ferramenta de análise de ciclo de vida (ACV). O balanço de massa permitiu avaliar o processo produtivo, e a ACV permitiu avaliar os impactos relativos aos insumos e materiais empregados, o uso e desempenho do produto e opções de descarte após o fim de sua vida útil. O painel multilaminar apresentou melhor desempenho ambiental geral em relação ao painel de madeira, considerando os aspectos avaliados nas diferentes etapas. O material multilaminar oferece aos painéis maior durabilidade, implicando um menor número de reposições para cumprir a mesma unidade funcional. Este aspecto ficou evidenciado na ACV como sendo um fator importante, já que houve menor geração de impacto. Para que a metodologia possa ter plena aplicação na seleção de materiais com atributos ambientais mais adequados, fazem-se necessárias a uniformização dos procedimentos de elaboração dos inventários de ACV e a obtenção de dados nacionais. Este trabalho mostrou a exiqüibilidade de se avaliar o desempenho ambiental de caixas de carga. / This work presents a comparative evaluation of the environmental performance of two materials: a wood panel and a three layers synthetic panel, both used in the production of the load box of semi-trailer for grains transportation. The evaluation of the environmental performance contemplated the stages of manufacture, use and discarting of the panels. The study involved the characterization of the productive processes of both panels, the accomplishment of a mass balance, the survey of the water and energy consumption of each process and a final environmental performance evaluation using the life cycle assessment (LCA) tool. The mass balance allowed to evaluate the productive process itself, and the LCA, allowed to evaluate the relative impacts related to the insums and materials used, performance of the product and options for discarting after the end of its useful life. The three layers synthetic panel presented better general environmental performance in relation to the wood panel, considering the aspects evaluated in the different stages. The synthetic panel material offers bigger durability for the load box, implying a less number of replacements to fulfill the same functional unit. This aspect was evidenced by LCA as being an important factor, since it had minor impact generation. In order for the methodology to be applicable for the selection of materials with adequate environmental attributes, it is necessary an uniformization of the procedures for the LCA inventory and the creation of national database. This work showed the feasibility of environmental performance of the load box.