Classificação e análise não destrutiva em vigas de madeira lamelada colada (MLC) de Eucalyptus sp. reforçada com fibras naturais e sintéticas

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dc.contributor.advisor-co1Co-orientador1
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dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.advisor-co2Co-orientador2
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dc.contributor.advisor1Orientador1
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dc.contributor.authorVicentini, Rogério
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dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee11º membro da banca
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dc.contributor.referee22º membro da banca
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dc.contributor.referee33º membro da banca
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee44º membro da banca
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.date.accessioned2026-01-13T19:40:46Z
dc.date.available2026-01-13T19:40:46Z
dc.date.issued2025-06-27
dc.description.abstractThis study was structured in two integrated chapters. The first chapter addressed the classification and non-destructive analysis of lamellae intended for the manufacture of glued laminated timber (Glulam) beams, demonstrating the feasibility of both visual and mechanical classification of lamellae from Eucalyptus sp. clones (17 to 20 years old). The lamellae were prepared and evaluated according to Brazilian Standard ensuring uniformity and control of physical and mechanical properties. Furthermore, a correlation was established between the moduli of elasticity (MOE) obtained by the experimental method and by longitudinal and transverse vibration tests to obtain the MOEs, in order to accurately and quickly compare this type of test, obtaining satisfactory results compared to traditional mechanical tests. In the second chapter, after careful selection of the lamellae by MOE and visual inspection, the glulam beams were bonded using resorcinol-formaldehyde adhesive, resulting in structural elements joined by lamellae with greater strength and rigidity. The experimental design consisted of the production of 28 beams, 7 control beams (without reinforcement) and 21 reinforced beams. The latter were reinforced with natural fibers (sisal and jute) and synthetic fibers (fiberglass), which were glued in the critical tensile regions of the beams. For reinforcement, natural and synthetic fibers were bonded with AR 320 epoxy resin with AH 320 hardener, effective in bonding these materials. The reinforced beams were subjected to four-point bending tests to evaluate the MOE, stiffness, resistance to vertical displacement, and deformation. These tests provided important input for studies and classifications related to the MOE values of each beam tested, a significant property of composite beams. Statistical analysis of the experimental data supported the reliability of the results obtained. The results indicated that the application of sisal, jute, and fiberglass fibers as reinforcement significantly improved the stiffness and MOE of the glulam beams, demonstrating the effectiveness of non-destructive classification and analysis of Glulam beams, suggesting potential improvements to obtain properties in the reinforcement materials and production processes. Additionally, numerical modeling using the finite element method validated the beams' stiffness. The deflection errors found in the modeling reinforce and compare the mechanical test with potential improvements in the process or procedures to improve the production of reinforced beams for high-performance structural timber applications. Thus, this study highlights that rigorous classification of Eucalyptus sp. lamellae according to established standards, combined with appropriate epoxy resin bonding in fiber/resin matrices (natural and synthetic), significantly contributes to increased stiffness. This process, which involves reinforcement, gluing, and pressing, allows for the sustainable expansion of Glulam applications in advanced fiber-reinforced structural systems, demonstrating increased stiffness in structural beams
dc.description.resumoO presente estudo foi estruturado em dois capítulos integrados. No primeiro capítulo, abordou a classificação e análise não destrutiva de lamelas destinada à fabricação de vigas de madeira lamelada colada (MLC), para demonstrar a viabilidade tanto da classificação visual quanto mecânica de lamelas de clone de Eucalyptus sp. (17 a 20 anos). As lamelas foram preparadas e avaliadas conforme a Norma Brasileira, para garantir a uniformidade e controle das propriedades físicas e mecânicas. Além disso, estabeleceu-se a correlação entre os módulos de elasticidade (MOE) obtidos pelo método experimental e por ensaio de vibração longitudinal e transversal para obter os MOEs, a fim de comparar com precisão e rapidez neste tipo de teste, tendo obtido resultados satisfatórios referentes a ensaios mecânicos tradicionais. No segundo capítulo, após a seleção criteriosa das lamelas por MOE e inspeção visual, procedeu-se à colagem das vigas de MLC com adesivo resorcinol-formaldeído, tendo resultado em elementos estruturais, unidos por lamelas, com maior resistência e rigidez. O delineamento experimental consistiu na produção de 28 vigas, sendo sete utilizadas como controle (sem reforço) e 21 vigas reforçadas. Nestas últimas os reforços foram com fibras naturais (sisal e juta) e sintéticas (fibra de vidro), que foram coladas nas regiões críticas de tração, nas vigas. Para o reforço, empregam-se fibras naturais e sintéticas coladas com resina epóxi AR 320 com endurecedor AH 320, eficaz na colagem destes materiais. As vigas reforçadas foram submetidas a ensaios de flexão em quatro pontos com o objetivo de avaliar o MOE, a rigidez, a resistência ao deslocamento vertical e as deformações. Esses ensaios forneceram subsídios para estudos e classificações relacionados aos valores dos MOEs de cada viga testada. A análise estatística dos dados experimentais sustentou a confiabilidade dos resultados obtidos. Os resultados indicaram que a aplicação de fibras de sisal, juta e fibra de vidro como reforço promoveu melhorias significativas na rigidez e no MOE das vigas de MLC, evidenciando a eficácia na classificação e análise não destrutiva em MLC apontando possíveis propostas de aprimoramento para obtenção de propriedades nos materiais de reforço e nos processos produtivos. Complementarmente, a modelagem numérica realizada por meio do método dos elementos finitos validou a rigidez das vigas. Os erros nas flechas, encontrados na modelagem, reforçam e comparam o ensaio mecânico para possíveis ações de melhorias, no processo ou nos procedimentos, a fim de melhorar a produção de vigas reforçadas para aplicações estruturais de alto desempenho, em madeira. Assim, este estudo destaca que uma classificação rigorosa das lamelas de Eucalyptus sp., conforme normas estabelecidas, aliada a uma colagem adequada com resina epóxi em matrizes fibras/resina, contribui significativamente para o aumento da rigidez. Esse processo, que envolve reforços, colagem e prensagem, permite ampliar de forma sustentável as aplicações das MLCs em sistemas estruturais avançados, reforçados com fibras, tendo evidenciado o ganho de rigidez das vigas estruturais
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20787
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
dc.subjectEucalipto
dc.subjectEstruturas de madeira
dc.subjectEnsaios mecânicos
dc.subjectMadeira lamelada
dc.subjectPalavra-chave
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titleClassificação e análise não destrutiva em vigas de madeira lamelada colada (MLC) de Eucalyptus sp. reforçada com fibras naturais e sintéticas
dc.title.alternativeClassification and non-destructive analysis of glued laminated timber (Glulam) beams of Eucalyptus sp. reinforced with natural and synthetic fibers
dc.typedoctoralThesis
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