[pt] O bambu é um material compósito lignocelulósico natural, local, renovável e abundante, importante para o sequestro de carbono da atmosfera, caracterizado pela classificação funcional multidimensional e pela matriz consideravelmente porosa reforçada por fibras longas. Tais configurações proporcionam baixa densidade aliada a propriedades mecânicas adequadas à construção civil. Este trabalho propõe combinar aproveitamento adequado e alto desempenho, aplicando configurações diferenciadas a compósitos laminados, utilizando material proveniente de diferentes trechos da parede do colmo, de acordo com os requerimentos estruturais, de uma maneira viável para o desenvolvimento de formas complexas. Foram sistematizadas e propostas novas configurações para normas de ensaios de controle bem como procedimentos e ensaios específicos para a caracterização mecânica de lâminas, e para compósitos laminados de bambu. No intuito de quantificar e caracterizar a organização morfológica do bambu, principalmente relacionada à sua alta porosidade, foram conduzidas análises microestruturais diversas. Os dados foram correlacionados com as propriedades mecânicas obtidas experimentalmente de regiões similares. Desenvolveu-se ainda um método simplificado para estimar o teor total de vazios em lâminas baseado em ensaios de variação de umidade. Observou-se que a fração de vazios varia de acordo com uma classificação funcional e influencia, não somente na densidade do material, mas também em suas propriedades mecânicas. Os empacotamentos propostos para os laminados foram analisados em programa comercial de Elementos Finitos. / [en] Bamboo is a natural, local, renewable and abundant lignocellulosic material, important to mitigate greenhouse gases emissions. It is characterized by the multidimensional functionally graded structure and for its long fiber reinforced porous matrix. Such configurations provide the combination of low density and high mechanical properties, which are compatible with the ones of usual construction materials. Laminated bamboo composites are currently produced aiming either high productivity and complex geometry with low performance, or simple geometry for structural purposes with a very low productivity. This work proposes a protocol to combine productivity, possibility of complex geometry and high performance, by applying laminae obtained from different parts of the culm wall, regarding to the radial axis, according to the structural requirements. New configurations for standard mechanical test methods were proposed for material s compliance checking and both for laminae and laminates characterization. In parallel, aiming to quantify and morphologically characterize, mainly the bamboo porosity variation, several microstructural analyzes have been used. The results were compared with the ones obtained on the experimental mechanical characterization protocol. A simplified method to quantify bamboo porosity based on humidity variation tests has been developed and validated by the comparison with digital image processing. It has been observed that bamboo s porous volume fraction is functionally graded and has influence on the material s density as long as on its mechanical properties. The proposed laminate configuratons were analyzed on a commercial Finite Element Method software.

[pt] O principal objetivo da presente tese é investigar o efeito do calor nas propriedades físicas e mecânicas do bambu Dendrocalamus giganteus. A análise química foi realizada para estudar e comparar componentes químicos de diferentes espécies e partes internas e externas do bambu Dendrocalamus giganteus. Para estabelecer a faixa de aquecimento e seus intervalos, foi realizado o teste de análise termogravimétrica (TGA) para estudar a degradação de diferentes gêneros e espécies de bambu nos níveis macro, meso, micro e nano. Baseado em ensaios preliminares de exposição ao calor e nos resultados da TGA, ensaios executados a temperaturas iniciais de 25 graus Celsius (considerado como temperatura ambiente), 100 graus Celsius, 125 graus Celsius, 150 graus Celsius, 175 graus Celsius, 200 graus Celsius e 225 graus Celsius foram expostos por um período de 3 horas, considerado como curto prazo, e 24 horas, considerado como um longo prazo de exposição ao calor. Processamento de imagem foi realizado para investigar a meso estrutura do bambu, como functionally graded material (FGM), e a distribuição das fibras da parte interna à parte externa da parede de espessura do bambu, ao longo da direção radial. A fração volumétrica das fibras e da matriz para a parte interna e externa da seção do bambu foi estabelecida e utilizada na investigação da absorção de água por cada componente do bambu. O microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a microtomografia de raios X foram usados para estudar os efeitos de diferentes exposições ao calor na microestrutura da fibra e da matriz. As microfissuras iniciam e propagam após 175 graus Celsius. Também foram investigados a influência do calor na higroscopicidade, a absorção de água, o encolhimento e o inchamento das amostras do bambu nas direções longitudinal, radial e tangencial sob diferentes temperaturas e exposições de tempo. O encolhimento não uniforme e a absorção da água de amostras do teste com o bambu, medido na direcção tangencial nos lados internos e externos, permitiram estabelecer a propriedade higroscópica de cada componente. Os resultados mostram que, com a exposição ao calor superior a 175 graus Celsius, a capacidade de absorção de água reduz significativamente. Resistência à tração, compressão e cisalhamento estabelecida ao longo das fibras e somente experimento de tração transversal realizado transversalmente às fibras. Além disso, o módulo dinâmico de elasticidade em flexão, usando a técnica de excitação por impulso aplicada a espécimes considerados. A variação tangível nas propriedades mecânicas ocorreu após a exposição do calor a 175 graus Celsius durante 3h ou a 150 graus Celsius por 24h. Os módulos de elasticidade e resistência à compressão não são reduzidos significativamente e, quase, permanecem os mesmos para amostras tratadas a 225 graus Celsius durante 3h e 200 graus Celsius por 24h mas para as amostras de tração, cisalhamento e tração transversal, a resistência mecânica diminui cerca de 70 por cento - 90 por cento a esta temperatura-tempo. / [en] The principal objective of the present thesis is to investigate the effect of heat on physical and mechanical properties of Dendrocalamus giganteus bamboo. The chemical analysis carried out to study and compare chemical components among different species and the internal and external parts of Dendrocalamus giganteus bamboo. To establish the heating range and its intervals the thermogravimetric analysis test (TGA) carried out to study the degradation of different bamboo genera and species at macro, meso, and micro and nano level. Based on preliminary heat exposure tests and the results of TGA, the tests executed at initial temperatures 25 degrees Celsius considered as ambient temperature, 100 degrees Celsius, 125 degrees Celsius, 150 degrees Celsius, 175 degrees Celsius, 200 degrees Celsius and 225 degrees Celsius for 3 hours duration as short term, and 24 hours duration as long term heat exposure. Image processing carried out to investigate the meso structure of bamboo as a functionally graded material (FGM) and the fiber distribution alongside the radial direction from internal to external bamboo wall thickness. The volume fraction of fibers, matrix and voids for internal and external part of bamboo section established and used in the investigation of water absorption of each component of the bamboo. The scanning electronic microscope (SEM) and X-ray microtomography used to study the effects of different heat exposures on micro structure of fiber and matrix. The micro cracks initiate and propagate after 175 degrees Celsius. The influence of heat on hygroscopicity, water absorption, shrinkage and swelling of bamboo specimens in longitudinal, radial and tangential directions at different temperatures and time exposures investigated. The non-uniform shrinkage and water absorption of bamboo test specimens, measured in tangential direction at internal and external sides which permitted to establish the hygroscopic property of each component. The results show by heat exposure higher than 175 degrees Celsius the water absorption capacity reduces significantly. The tensile, compression, and shear resistance established along the fibers and only tensile experiments realized transversal to the fibers. In addition, the dynamic bending modulus of elasticity using impulse excitation technique applied to considered specimens. The result of mechanical tests shows a close relation between transversal tensile and shear strength with matrix strength. The tangible variation in mechanical properties occurred after heat exposure-time at 175 degrees Celsius-3h or 150 degrees Celsius-24h. The modulus of elasticity and compression strength are not reduced significantly and nearly remain the same for samples treated at 225 degrees Celsius-3h or 200 degrees Celsius-24h while for the tensile, shear and transversal tensile samples, the mechanical strength decreases about 70 percent to 90 percent at these temperature-time.

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Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavia Maria Silva Brito.pdf: 1958233 bytes, checksum: 19806ba42f2c6acb72b77967069c2d99 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Este trabalho teve como objetivos avaliar as características anatômicas e físicas do bambu in natura , analisar os efeitos da termorretificação nas propriedades tecnológicas do bambu laminado colado termorretificado (BLCTR) e na sua durabilidade natural. Foram coletados quatro colmos em idade adulta e cortados a cada 2,0 m, divididos em quatro secções no sentido longitudinal sendo imersas em água durante 10 dias e secas ao ar. As secções foram transformadas em taliscas com dimensões de 0,5 x 3,5 x 45 cm (espessura x largura x comprimento) e tratadas termicamente a 100, 140, 160, 180 e 200°C, durante uma hora para cada temperatura. Os adesivos utilizados foram o Cascophen RS-216-M , à base de resorcinol - formaldeído, Cascamite PL-2030 , à base de uréia - formaldeído, ambos termofixos e um termoplástico à base de acetato de polivinila, Cascorez 2500 . As taliscas termorretificadas foram dimensionadas conforme cada ensaio realizado. Observou-se que os colmos de bambu possuem uma frequência de vasos de 0 a 4 vasos.mm-2 com média de 2 vasos.mm-², fibras longas e estreitas com comprimento médio de 2,72 mm. A massa específica básica de 0,66 g.cm-3 e a retratibilidade volumétrica de 15,41%. Os teores de extrativos e lignina total aumentaram, conforme o incremento da temperatura, e o teor de holocelulose foi reduzido. A partir da temperatura de 160 °C ocorreu um ganho na durabilidade natural do bambu e na estabilidade dimensional do BLCTR aderido com RF, porém houve uma queda nos valores da massa específica básica e na resistência mecânica do material / This work aimed to evaluate the physical and anatomical characteristics of bamboo "in natura", analysing the effects of thermal treatment on the technological properties of glued laminated bamboo thermo-modified (GLBT) and in your natural durability. A total of four culms were collected in age adulthood and cut every to 2.0 m and divided into four lengthwise sections that were immersed in water for 10 days and air-dried. The sections were transformed into flights with dimensions of 0.5 x 3,5 x 45 cm (thickness x width x length) and thermal treated to 100, 140, 160, 180 and 200 °C for one hour for each temperature. T he adhesives used were Cascophen RS-216-M , based resorcinol formaldehyde, Cascamite PL-2030 , based on urea - formaldehyde, both thermoset and thermoplastic based on one polyvinylacetate, Cascorez 2500 . The flights thermal treated were scaled according to each proposed test. It was observed that the bamboo culms have a frequency of 0 to 4 vessels.mm-2, whith mean of vessels.mm-2, with long and narrow fibres with length average of 2.72 mm. The basic specific gravity was of 0.66 g.cm-3 and volumetric shrinkage of 15.41%. The total extractives and lignin contents increased as the temperature increase, and holocellulose content has been reduced. Since the temperature of 160 °C was a gain in durability natural bamboo and the dimensional stability of GLBT adhered to RF, but there was a decrease in the values of specific gravity and mechanicalproperties of the material

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Amorim Rosa.pdf: 6622589 bytes, checksum: e040fc81e3368d400ce9a5c89180edbd (MD5) Previous issue date: 2013-07-30 / Este trabalho teve como objetivos verificar as propriedades tecnológicas dos bambus Dendrocalamus gigateus e Bambusa vulgaris; avaliar as propriedades físicas e mecânicas dos bambus laminados colados (BLC) de acordo com as espécies, os adesivos e os tratamentos preservativos utilizados e; correlacionar tanto o módulo de ruptura MOR quanto o módulo de elasticidade MOE dos BLCs obtidos por meio dos métodos não destrutivos com o método destrutivo. Para isto, foram produzidas taliscas com dimensões de 0,5 x 3,0 x 70,0 cm (espessura x largura x comprimento) com os bambus das espécies D. gigateus e B.vulgaris com idade superior a três. Uma parte destas taliscas foi imersa em água e a outra em Timbor, com duração de 15 dias para ambos os tratamentos. Os adesivos utilizados foram à base de emulsão de isocianato polimérico (EPI); melamina ureia formaldeído - MUF; acetato de polivinílico cross PVAc e resorcinol formaldeído - RF. Os métodos não destrutivos utilizados para estimar o módulo de elasticidade dos BLCs foram o Stress Wave - SW, vibração longitudinal - vib. long. e vibração transversal - vib. trans. Observou-se que, os BLCs confeccionados com B. vulgaris demonstraram maior instabilidade dimensional que aqueles produzidos com o D. giganteus. Entretanto, os adesivos MUF e RF conferiram maior estabilidade dimensional aos BLCs produzidos com ambas as espécies. Tanto os BLCs de D. giganteus quanto o de B. vulgaris em relação aos dois tratamentos preservativos utilizados, tiveram a menor média de falhas no bambu quando aderidos com EPI e PVA. Para os BLCs produzidos com o bambu gigante, o Stress Wave demonstrou não ser indicado para estimar o módulo de elasticidade para os aderidos com EPI, MUF, PVA e RF. Os métodos de vib. long. e vib. trans. demonstraram boa possibilidade da estimação do MOE para os BLCs de D. giganteus para qualquer adesivo. Para os métodos não destrutivos realizados com os BLCs do bambu vulgar, a técnica do Stress Wave demonstrou ser indicado para os BLCs aderidos com MUF e com PVA. No método de vib. long. os BLCs B. vulgaris aderidos com MUF, PVA e RF tiveram alto erro de estimação. Já o método de vib. trans., proporcionou alto coeficiente de correlação de Pearson (R²), demonstrando ser o mais recomendado. O método de vib. trans. mostrou ser o melhor na estimação do módulo de elasticidade tanto para os BLCs confeccionados com D. giganteus quanto para os de B. vulgaris, proporcionando os menores erros e os maiores R². Em função dos resultados físicos e mecânicos obtidos, pode-se afirmar que os BLCs confeccionados tanto com a espécie de D. giganteus quanto de B. vulgaris podem ser indicados para a produção de móveis / This study aimed to verify the technological properties of the Dendrocalamus giganteus and Bambusa vulgaris bamboo; evaluate the physical and mechanical properties of glued laminated bamboo (BLC) according to the species, the adhesives and the preservant treatments; correlate both the module break and the modulus of elasticity - MOE of BLCs obtained by means of nondestructive methods with destructive method.. For this, were produced bamboo slivers with dimensions 0,5 x 3,0 x 70,0 cm (thickness, width and lenght) with B.vulgaris and D. giganteus species over three years old. One of these bamboo slivers were immersed in water and the other part in Timbor, lasting 15 days for both treatments. The adhesives used were based emulsion polymer isocyanate (EPI), melamine urea formaldehyde (MUF); cross polyvinyl acetate (PVAc) and resorcinol formaldehyde (RF). The non-destructive methods were used Stress Wave (SW), longitudinal vibration (vib. long.) and transverse vibration (vib. trans.). It was observed that the BLCs made from B. vulgaris demonstrated greater dimensional instability than those produced with the D. giganteus. However, MUF adhesive and RF conferred greater dimensional stability for the BLCs produced with both species. Both BLCs D. giganteus and B. vulgaris in relation to the two treatments had the lowest average failure in bamboo bonded with EPI and PVA. For BLCs produced from D. giganteus bamboo, the Stress Wave method proved not to be suitable for estimating the elastic modulus to BLCs adhered with EPI, MUF, PVA and RF. The vib. Long. and vib. trans. Methods demonstrated good possibility of estimating the MOE for BLCs of D. giganteus for any adhesive. For non-destructive methods performed with BLCs B. vulgaris bamboo, Stress Wave technique proved to be suitable for the BLCs bonded with MUF and PVA. In the vib. Long. Method, the BLCs made from B. vulgaris and bonded with MUF, PVA and RF had high estimation error. Already vib.trans.method provided high coefficient of Pearson correlation (R²), proving to be the most recommended. The vib.trans.method proved to be the best in the estimation of the modulus of elasticity for both BLCs made from D. giganteus and B. vulgaris, providing the smallest errors and the highest R². According to the physical and mechanical results obtained, it can be affirmed that BLCs made with both the species of D. giganteus or B. vulgaris may be employed for the furniture production

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rogy Frigeri Tiburtino.pdf: 2019191 bytes, checksum: f24d12f3e524dbd74d3ca9ac18abb3af (MD5) Previous issue date: 2012-11-06 / Por causa do alto custo para obter um produto de madeira proveniente de uma espécie arbórea nativa no Brasil, o uso de materiais alternativos, que seja de fontes renováveis e que possa substituir estas espécies vem ganhando espaço no mercado nacional, e o bambu se destaca nesse novo cenário. Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade e a eficiência do tratamento preservativo de duas espécies de bambu (Dendrocalamus giganteus e Bambusa vulgaris) pelo emprego de três métodos de tratamento: transpiração (diafragma íntegro e diafragma rompido), imersão prolongada e Boucherie modificado. Para tanto, foram coletadas hastes de touceiras do sul do Estado do Espírito Santo. As hastes foram transformadas em colmos de 2,0 m de comprimento e tratadas em solução de 1 e 3% de ingredientes ativos (i.a.) do produto comercial MOQ OX 50 , à base de cobre, cromo e boro (CCB). Nos métodos por transpiração e imersão prolongada os colmos foram expostos nas soluções por períodos de 5, 10 e 15 dias, já no método de Boucherie modificado não houve divisão do tratamento entre os tempos. O período entre o corte e o tratamento foi inferior a 24 h. Foi avaliada a qualidade do tratamento por meio da penetração do CCB em três posições nos colmos; 0,5 m (base), 1,0 m (meio) e 1,90 m (topo) e pela retenção de i.a. na posição da base. A eficiência dos tratamentos foi analisada por meio da resistência dos bambus tratados aos ensaios com os fungos (Postia placenta e Polyporus fumosus), com o térmita subterrâneo (Nasutiternes sp.) e com coleópteros (Dinoderus minutus). A partir dos resultados obtidos foi observado que, em média, houve uma maior penetração de i.a. na base dos colmos, que a retenção foi abaixo da recomendada pelas normas brasileiras para madeira, e para ambas as espécies de bambu tratadas a perda de massa quando submetidos ao ataque dos fungos, cupim e coleópteros foi baixa. Dentre os tratamentos, a aplicação do método de transpiração com o diafragma rompido em concentração de 3% de i.a. e com duração de 15 dias conferiu, para as duas espécies, as maiores médias de penetração e retenção, bem como menores valores de perda de massa nos ensaios biológicos / Because the high cost to get a wood product coming from a native tree species in Brazil, the use of alternative materials that come from renewable sources that can replace these species has been gaining ground in the domestic market, and bamboo stands in this new scenario. This study aimed to evaluate the quality and efficiency of the preservative treatment of two species of bamboo (Bambusa vulgaris and Dendrocalamus giganteus) by employing three methods of treatment; transpiration (diaphragm intact and ruptured diaphragm), long-term immersion and modified Boucherie. To this end, were collected clumps of stems of southern State of Espírito Santo. Stems were transformed into culms of 2 meters long, solution treated at 1 and 3% active ingredient (a.i.) of the commercial product MOQ OX 50 , based on copper, chromium and boron (CCB). For transpiration and long-term immersion methods the culms were exposed to the solutions for periods of 5, 10 and 15 days, Boucherie now modified method of treatment there was no division between times. The period between cutting and treatment was less than 24 h. It was evaluated the quality of the treatment by penetration of the CCB at three positions in stems, 0,5 m (bottom), 1,0 m (middle) and 1,90 m (top) and the retention of a.i. the bottom region. The efficiency of the treatments was analyzed by resistance of bamboos treated with the test fungi (Postia placenta and Polyporus fumosus), with the subterranean termite (Nasutiternes sp.) and coleopteran (Dinoderus minutus). From the results it was observed that, on average, there was a higher penetration of the a.i. at the bottom region of the stems, retention was lower than recommended by Brazilian standards, and both species of bamboo treated showed low mass loss when subjected to the attack of fungi, termites and beetles. Among the treatments, of transpiration with the diaphragm ruptured at 3% concentration of a.i. and time of 15 days gave, for both species, shows the higher average penetration and retention as well as lower values of weight loss in biological tests