Estudo da relação entre a carga de arrancamento de parafuso auto-atarraxante e o ângulo de inclinação das fibras em madeiras tropicais

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL

Estudo da relação entre a carga de arrancamento de parafuso auto-atarraxante e o ângulo de inclinação das fibras em madeiras tropicais

Estudante: Orientador:

Trabalho final apresentado ao Departamento de Engenharia Florestal da Universidade de Brasília, como parte das exigências para obtenção do título de Engenheiro Florestal.

DF, Dezembro de

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL

Estudo da relação entre a carga de arrancamento de parafuso auto-atarraxante e o ângulo de inclinação das fibras em madeiras tropicais

Estudante:

Menção: __________

Aprovada por:

, Dezembro de

RESUMO

Estruturas de madeira são amplamente utilizadas na construção civil, seja para uso temporário, como andaimes e escoramentos, ou definitivo, como pontes, forros, coberturas de casas ou pequenas edificações. Frequentemente há necessidade de se utilizarem ligações entre essas peças estruturais e ocasionalmente ocorre a utilização de parafusos auto-atarraxantes. O objetivo deste trabalho é obter de maneira experimental a carga necessária para o arrancamento de parafusos auto-atarraxantes, em duas espécies de madeiras tropicais, variando o ângulo de entrada do parafuso com relação às fibras e analisando o resultado encontrado com modelos de equações existentes na bibliografia. Para isso, foram feitos testes de arrancamento em ângulos de 0°, 22,5°, 45°, 67,5° e 90° com relação às fibras dos corpos de prova utilizando parafusos auto-atarraxantes com bitola de 3/8 polegadas, 100 mm de comprimento, 56 mm de rosca e corpos de prova confeccionados das espécies: cumaru (Dipteryx odorata) (Aubl) Willd e tuturubá (Pouteria oblanceolata) (Pires). Verificou-se que a espécie do cumaru foi mais sensível à variação do ângulo de inserção com relação ao tuturubá e que a carga de arrancamento do cumaru se comportou igual ao modelo de Senos e a carga de arrancamento do tuturubá se comportou igual ao modelo de Keywerth. Entretanto, o modelo mais adequado para ser adotado para ambos as espécies é o modelo de Hankinson. Observou-se ainda que foi necessário uma correção nos valores do expoente trigonométrico (n) em todos os modelos analisados.  

SUMÁRIO

RESUMO 3

ÍNDICE DE GRÁFICOS 5

ÍNDICE DE FIGURAS 6

LISTA DE SÍMBOLOS, NOMECLATURAS E ABREVIAÇÕES 7

1. INTRODUÇÃO 8

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 10

2.1 PROPRIEDADES FÍSICAS DA MADEIRA 10

2.2 CONECTORES DE PEÇAS ESTRUTURAIS 11

2.3 TIPOS DE LIGAÇÕES 11

2.4 CARGA DE ARRANCAMENTO 13

2.5 DIREÇÃO DAS FIBRAS DA MADEIRA EM RELAÇÃO AO EIXO DO PARAFUSO 16

3. CARACTERIZAÇÃO DAS ESPÉCIES 17

3.1 CUMARU (Dipteryx odorata) 17

3.2 TUTURUBÁ (Pouteria oblanceolata) 20

4. MATERIAIS E MÉTODOS 21

4.1 MATERIAL LENHOSO 21

4.2 PARAFUSOS 22

4.4 ANÁLISE COMPARATIVA 25

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 27

5.1 COMPARAÇÃO COM VALORES TEÓRICOS 29

5.2 ESCOLHA DO MODELO MAIS ADEQUADO 36

6. CONCLUSÃO 37

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 38

8. ANEXOS 42

 

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Carga média de Arrancamento para as espécies testadas. 27

Gráfico 2: Somatório dos resíduos encontrados para cada modelo testado. 27

Gráfico 3:Comparação entre os modelos de Hankinson observados para o cumaru (n=1,812) e tuturubá (n=1,891). 30

Gráfico 4:Comparação entre os modelos de Karlsen observados para o cumaru(n=1,404) e tuturubá(n=1,579). 31

Gráfico 5:Comparação entre os modelos de Senos observados para o cumaru (n=2,354) e tuturubá (n=2,155). 32

Gráfico 6:Comparação entre os modelos de Keylwerth observados para o cumaru(n=2,36) e tuturubá(n=2,155). 33

Gráfico 7:Comparação entre os modelos lineares observados para o cumaru e o tuturubá. 34

 

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Esquema de um parafuso auto-atarraxante. 12

Figura 2: Corpos de prova confeccionados em 5 ângulos distintos. 22

Figura 3: Parafusos auto-atarraxantes utilizados nos testes. 23

Figura 4: Máquina Universal de Ensaios DL- 30000. 24

Figura 5: Suporte de aço tipo SAE 1020 utilizados para o teste de arrancamento de parafusos. 25

 

LISTA DE SÍMBOLOS, NOMECLATURAS E ABREVIAÇÕES

θ.............................Ângulo entre o esforço aplicado e a direção das fibras

n.......................Expoente dos termos trigonométricos.

fwθ...........................Resistência