Ligações alternativas para painéis de Cross Laminated Timber - CLT : Cavilhas de Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras Naturais de Curauá (Natural Fiber Reinforced Polymer Composites - Curauá - NFRPC-C)

Abstract

RESUMO: Nas últimas décadas, muitas pesquisas foram realizadas sobre as ligações entre painéis Cross Laminated Timber – CLT, destacando-se as realizadas em áreas sísmicas. As ligações em CLT são comumente realizadas através de parafusos e pregos. No entanto, ligações alternativas para estruturas de madeira foram desenvolvidas, a fim de vencer algumas desvantagens do uso de ligações metálicas. Um dos materiais utilizados para tal finalidade, foi o compósito polimérico reforçado com fibras de vidro – GFRP na forma de cavilhas. As cavilhas GFRP apresentaram desempenho mecânico adequado para ligações em estruturas de madeira e foram analisadas para o uso em CLT, com bons resultados. Entretanto, a preocupação com a sustentabilidade em todas as áreas incentivou pesquisas para substituição de materiais não renováveis, como a fibra de vidro. As fibras naturais ganharam destaque neste contexto, visto que são biodegradáveis e renováveis. Devido a isso, a fibra natural de Curauá tem papel importante, principalmente por suas propriedades mecânicas serem próximas às das fibras de vidro. Na indústria automobilística, os Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras Naturais de Curauá ou Natural Fiber Reinforced Polymer Composites Curauá – NFRPC-C já tem, em algumas situações, substituído o reforço com fibras de vidro. Porém, enquanto ligação para estruturas de madeira, esse material ainda não foi estudado. Assim, o objetivo desta tese foi analisar o desempenho estrutural das ligações entre painéis de CLT com cavilhas de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais de curauá – NFRPC-C, comparando-as o resultado alcançado com os das cavilhas de GFRP e parafusos. A metodologia de pesquisa foi dividida em duas partes, sendo a simulação computacional e os ensaios laboratoriais. A primeira aproximação com o objeto de pesquisa na simulação, mostrou-se incialmente satisfatória quando comparada à encontrada na literatura. Entretanto, os resultados dos ensaios de caracterização mecânica das cavilhas NFRPC-C demonstraram que a simulação foi superestimada. As propriedades mecânicas avaliadas para as cavilhas NFRPC-C apresentaram valores menores comparados com os da literatura. O mesmo resultado foi obtido nos ensaios das ligações entre painéis CLT com cavilhas de NFRPC-C. Contudo, as cavilhas NFRPC-C mostraram desempenho mecânico superior aos parafusos convencionalmente utilizados nas ligações entre painéis CLT. Por fim, os resultados foram promissores, demonstrando a viabilidade do uso e aplicação das cavilhas NFRPC-C como ligação alternativa para painéis de CLT e contribuindo com a sustentabilidade na construção civil

ABSTRACT: In recent decades, much research has been carried out on connections between Cross Laminated Timber – CLT panels, with emphasis on those carried out in seismic areas. CLT connections are commonly made using screws and nails. However, alternative connections for wooden structures have been developed in order to overcome some of the disadvantages of using metallic connections. One of the materials used for this purpose was the polymeric composite reinforced with glass fibers - GFRP in the form of dowels. GFRP dowels showed adequate mechanical performance for connections in wooden structures and were analyzed for use in CLT, with good results. However, concern for sustainability in all areas has encouraged research to replace non-renewable materials, such as fiberglass. Natural fibers gained prominence in this context, since they are biodegradable and renewable. Because of this, the natural fiber from Curauá plays an important role, mainly because its mechanical properties are close to those of glass fibers. In the automotive industry, Polymeric Composites Reinforced with Natural Fibers from Curauá or Natural Fiber Reinforced Polymer Composites Curauá - NFRPC-C have, in some situations, replaced reinforcement with glass fibers. However, as a connection to wooden structures, this material has not yet been studied. Thus, the objective of this thesis was to analyze the structural performance of connections between CLT panels with polymeric composite dowels reinforced with natural curauá fibers – NFRPC-C, comparing the results achieved with those of GFRP dowels and screws. The research methodology was divided into two parts, the computer simulation and the laboratory tests. The first approximation with the research object in the simulation proved to be initially satisfactory when compared to that found in the literature. However, the results of the mechanical characterization tests of the NFRPC-C dowels demonstrated that the simulation was overestimated. The mechanical properties evaluated for the NFRPC-C dowels showed lower values compared to those in the literature. The same result was obtained in the tests of connections between CLT panels with NFRPC-C dowels. However, the NFRPC-C dowels showed superior mechanical performance than the screws conventionally used in connections between CLT panels. Finally, the results were promising, demonstrating the feasibility of using and applying NFRPC-C dowels as an alternative connection for CLT panels and contributing to sustainability in civil construction