Estudo da Utilização de Grelhas de Madeira como Alternativa para

Universidade Federal de Minas Gerais
Escola de Engenharia
Monografia
"ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE GRELHAS DE MADEIRA COMO
ALTERNATIVA PARA TAMPAS DE BOCAS-DE-LOBO"
Autor: Renata de Souza Duarte
ORIENTADOR: EDGAR VLADIMIRO MANTILLA CARRASCO
Janeiro/2007
Renata de Souza Duarte
"ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE GRELHAS DE MADEIRA COMO
ALTERNATIVA PARA TAMPAS DE BOCAS-DE-LOBO"
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Construção Civil
da Escola de Engenharia UFMG
Ênfase: Avaliações e Perícias
Orientador: Edgar Vladimiro Mantilla Carrasco
Belo Horizonte
Escola de Engenharia da UFMG
2007
ii
Aos amigos guardados no coração.
iii
AGRADECIMENTOS
À Deus.
À minha família.
Aos professores.
Aos amigos.
À todos que contribuíram na execução deste trabalho.
iv
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .........................................................................................................12
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.....................................................................................13
2.1 Definições............................................................................................................13
2.2 Propriedades das grelhas ...................................................................................15
2.2.1 Classificação.................................................................................................15
2.2.2 Características dos materiais .......................................................................16
2.2.3 Detalhes construtivos ...................................................................................16
2.2.4 Requisitos e métodos de ensaio segundo o Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000) .....................................................................................................18
2.2.5 Requisitos e métodos de ensaio segundo a NBR 10160:2005 ....................19
2.2.5.1 Ensaios visuais ......................................................................................19
2.2.5.2 Ensaios dimensionais ............................................................................20
2.2.5.3 Ensaios de desempenho........................................................................21
2.3 Matérias-primas alternativas para a fabricação de grelhas.................................23
2.3.1 O concreto armado .......................................................................................23
2.3.2 A madeira......................................................................................................25
2.3.2.1 Eucalipto grandis....................................................................................26
2.3.2.2 Maçaranduba .........................................................................................27
3. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO...................................................................28
3.1 Materiais ..............................................................................................................28
3.1.1 A madeira......................................................................................................28
3.1.2 Os elementos de ligação: barras rosqueadas ..............................................28
3.2 Métodos...............................................................................................................29
3.2.1 Fabricação das grelhas de madeira .............................................................29
3.2.2 Grelha de concreto armado ..........................................................................31
3.2.3 Ensaios de caracterização da madeira.........................................................33
3.2.4 Ensaios da grelha .........................................................................................35
3.2.4.1 Ensaios preliminares ..............................................................................36
3.2.4.2 Ensaios de flexão ...................................................................................36
4. RESULTADOS..........................................................................................................38
4.1. Resultados dos ensaios de caracterização da madeira .....................................38
v
4.2 Resultados dos ensaios preliminares..................................................................38
4.2.1 Grelhas de eucalipto grandis ....................................................................38
4.2.2 Grelha de maçaranduba............................................................................40
4.3 Resultados dos ensaios de flexão.......................................................................40
4.3.1 Grelha de maçaranduba............................................................................40
4.3.1 Grelha de concreto armado.......................................................................42
5. ANÁLISE ...................................................................................................................45
5.1. Carga de protenção aplicada .............................................................................45
5.2.Ensaios preliminares ...........................................................................................46
5.3.Ensaios e flexão ..................................................................................................46
6 – CONCLUSÃO .........................................................................................................47
7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................49
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1: Boca-de-lobo simples .................................................................................13
Figura 2.2: Boca-de-lobo com grelha............................................................................14
Figura 2.3: Boca-de-lobo combinada ............................................................................14
Figura 2.4: Locais de instalação das grelhas................................................................16
Figura 2.5: Calço para ensaio de verificação da resistência ........................................22
Figura 2.6: Substituição de um telar de ferro fundo por outro de concreto armado......24
Figura 2.7: Grelhas de concreto armado deterioradas .................................................24
Figura 2.8: Tampa de canal subterrâneo de madeira em Los Angeles ........................25
Figura 2.9: Eucalipto grandis ........................................................................................27
Figura 2.10: Maçaranduba ............................................................................................27
Figura 3.1: Barra rosqueada .........................................................................................28
Figura 3.2: Dimensões da grelha tipo 1 ........................................................................29
Figura 3.3: Dimensões da grelha tipo 2 ........................................................................30
Figura 3.4: Furação nas peças da grelha .....................................................................30
Figura 3.5: Detalhe da parafuso na peças da extremidade ..........................................31
Figura 3.6: Boca-de-lobo simples – Concreto armado Tipo B - Planta.........................32
Figura 3.7: Boca-de-lobo simples – Concreto armado Tipo B – Corte AA....................32
Figura 3.8: Máquina universal com capacidade de 300 kN ..........................................33
Figura 3.9: Diagrama de carregamento ........................................................................34
Figura 3.10: Arranjo para ensaio de compressão paralela às fibras ............................34
Figura 3.11: Pórtico e bomba elétrica ...........................................................................35
Figura 3.12: Anel dinamométrico ..................................................................................35
Figura 3.13: Arranjo do ensaio preliminar .....................................................................36
Figura 3.14: Relógio comparador..................................................................................36
Figura 3.15: Arranjo do ensaio de flexão ......................................................................37
Figura 4.1: Ruptura na região de fixação do parafuso (grelha de eucalipto grandis) ...38
Figura 4.2: Deformações durante a aplicação da carga ...............................................39
Figura 4.3: Ruptura na grelha tipo 2 de eucalipto grandis ............................................39
Figura 4.4: Ruptura na grelha tipo 1 de maçaranduba .................................................40
Figura 4.5: Ruptura na região de fixação do parafuso (grelha maçaranduba) .............40
Figura 4.6: Deslocamentos da grelha próximo à ruptura ..............................................41
Figura 4.7: Peças transversais na face inferior.............................................................42
Figura 4.8: Tração nas peças longitudinais inferiores ..................................................43
Figura 4.9: Compressão nas peças transversais superiores ........................................43
vii
Figura 4.10: Fissuras nos apoios ..................................................................................44
Figura 4.11: Fissuras nas barras transversais centrais ................................................44
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1: Classes das grelhas segundo a NBR 10160:2005 ....................................15
Tabela 2.2: Recomendações para boca-de-lobo tipo A e B .........................................19
Tabela 4.1: Resultados dos ensaios de caracterização da madeira ............................38
Tabela 4.2: Resultados dos ensaios de flexão na grelha de maçaranduba .................41
Tabela 4.3: Resultados dos ensaios de flexão na grelha de concreto armado ............42
ix
LISTA DE NOTAÇÕES, ABREVIATURAS
A = área de atuação de uma força
CP = corpo de prova
d = diâmetro
DER/PR = Departamento de Estradas de Rodagem do Paraná
DNIT = Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
Ec0 = módulo de elasticidade à compressão paralela às fibras da madeira
F = força
fc90 = resistência à compressão perpendicular às fibras da madeira
fco = resistência à compressão paralela às fibras da madeira
fu = resistência à ruptura
fy = resistência ao escoamento
IPT = Instituto de Pesquisas Tecnológicas
NBR = Norma Brasileira
PBH = Prefeitura de Belo Horizonte
αn = coeficiente dado na NBR 7190:1997 e que considera um acréscimo na resistência
à compressão normal às fibras da madeira em função da extensão da carga aplicada
σ = tensão
x
RESUMO
Neste trabalho a madeira é avaliada como matéria-prima para a fabricação de grelhas
utilizadas como cobertura de bocas-de-lobo. É apresentada uma metodologia para a
fabricação de grelhas de madeira a partir de duas espécies: Eucalyptus grandis e
Maçaranduba. As grelhas são fabricadas com a utilização de barras metálicas e cola
resistente à umidade. São fabricados e ensaiados quatro protótipos com o objetivo de
avaliar seu desempenho. A metodologia utilizada nos ensaios de flexão das grelhas
segue as recomendações da NBR 10160:2005 e do Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000). É apresentado, também, um ensaio de flexão em uma grelha de
concreto armado, o que permite comparar o desempenho das grelhas. Os resultados
obtidos permitem concluir que as resistências de ruptura das grelhas de madeira são
superiores à resistência de ruptura da grelha de concreto armado. As grelhas de
madeira se apresentam como uma opção viável como alternativa para as tampas de
boca-de-lobo.
xi
1. INTRODUÇÃO
No Brasil, tradicionalmente são utilizadas tampas de canais subterrâneos, tampas de
poços de visita e grelhas de bocas-de-lobo fabricadas de metais. Nos últimos anos, o
roubo destes elementos vem incentivando à procura por materiais alternativos. Os
tampões e grelhas de ferro fundido são roubados e vendidos para ferro-velho, isto
ocasiona prejuízos aos cofres públicos em praticamente todas as cidade que utilizam
estes elementos. Além dos prejuízos financeiros, galerias e bocas-de-lobo sem
tampas são potenciais fontes de acidentes que causam prejuízos e mesmo óbitos à
população.
Em São Paulo cerca de 500 peças de ferro fundido são roubadas todos os meses. No
Rio de Janeiro, segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland, em outubro de
2005 estimava-se um déficit de 6,2 mil peças de ferro fundido. Este quadro tem
incentivado à busca de novos materiais para a fabricação destes elementos. O
primeiro material alternativo utilizado na fabricação de grelhas de bocas-de-lobo é o
concreto armado. Apesar de resolver o problema dos roubos, uma vez que as grelhas
de concreto armado não despertaram o interesse de ladrões, os inconvenientes
destes elementos são as dificuldades de instalação das grelhas e a durabilidade.
Foi a partir da preocupação com os prejuízos causados pelos roubos das grelhas
metálicas à população, ao freqüente estado de deterioração que se encontram as
grelhas de concreto armado e do conhecimento das propriedades da madeira como
material de construção que se iniciaram os trabalhos de pesquisa de uma nova grelha
fabricada de madeira.
No presente trabalho a madeira é avaliada como matéria-prima para a fabricação das
grelhas. É apresentada uma metodologia para a fabricação destas grelhas, são
fabricados e ensaiados alguns protótipos com o objetivo de avaliar o seu desempenho.
Também é apresentada uma avaliação experimental comparativa entre uma grelha
fabricada de concreto armado e outra de madeira. Os resultados obtidos permitem
avaliar a utilização de grelhas de madeira como alternativas para tampas de boca-delobo.
12
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Definições
Segundo o DNIT - Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes - Manual
de Drenagem de Rodovias (2006, pg. 282) as bocas-de-lobo são parte do sistema de
drenagem de transposição urbana de águas pluviais. Elas são dispositivos que têm a
finalidade de captar águas que escoam pelas sarjetas e conduzi-las às galerias
subterrâneas ou outros coletores.
As bocas-de-lobo podem ser classificadas em três tipos:
a) Boca-de-lobo simples: aquela com abertura vertical no meio-fio e caixa coletora
sob o passeio, ver FIG. 2.1. A abertura vertical no meio-fio é denominada guia-chapéu
e sua função é permitir que a água pluvial escoe sobre as sarjetas para a caixa
coletora.
Figura 2.1: Boca-de-lobo simples
Fonte: DNIT - Manual de Drenagem de Rodovias (2006, pg. 283)
b) Boca-de-lobo com grelha: aquela com a caixa coletora situada sob a faixa da
sarjeta, ver FIG. 2.2. Ela possui uma abertura coberta com barras longitudinais e/ou
transversais formando uma grelha. Segundo DNIT - 030/2004-ES (2004) as grelhas
podem ser metálicas (de ferro fundido) ou de concreto armado.
13
Figura 2.2: Boca-de-lobo com grelha
Fonte: DNIT - Manual de Drenagem de Rodovias (2006, pg. 283)
c) Boca-de-lobo combinada: é uma associação entre a boca-de-lobo simples e a
com grelha, funcionando como um conjunto único, ver FIG. 2.3.
Figura 2.3: Boca-de-lobo combinada
Fonte: DNIT - Manual de Drenagem de Rodovias (2006, pg. 283)
Pela definição da NBR 10160:2005, grelhas são peças móveis colocadas em cima das
câmaras destinadas a receber e conduzir águas pluviais para a rede coletora.
Segundo DNIT - Manual de Drenagem de Rodovias (2006, pg. 284) a principal
desvantagem das grelhas é a sua obstrução por detritos transportados pelas
enxurradas, o que acarreta uma redução na sua capacidade de esgotamento.
Experiências têm mostrado que as grelhas constituídas por barras longitudinais são
mais eficientes e menos sujeitas às obstruções do que aquelas constituídas por barras
transversais.
14
2.2 Propriedades das grelhas
Existem recomendações normativas para algumas propriedades das grelhas,
conforme apresentado nos itens seguintes.
2.2.1 Classificação
Segundo a NBR 10160:2005 os tampões e grelhas dividem-se em seis classes, como
mostra a TAB. 2.1 e a FIG. 2.4.
Tabela 2.1: Classes das grelhas segundo a NBR 10160:2005
Classe
A 15
Locais de instalação
Grupo 1: Áreas de circulação restrita a
pedestres, sem tráfego de veículos.
Carga de
controle (kN)
15(1)
Grupo 2: Passeios ou locais para circulação
B 125
de pedestres e áreas de estacionamentos de
125(1)
carros de passeio.
Grupo 3: Sarjetas e locais que se estendem
C 250
desde a guia ou meio-fio.
250(1)
Grupo 4: Vias de circulação de veículos,
D 400
acostamentos e estacionamentos para todo
400(1)
tipo de veículo.
Grupo 5: Aeroportos, docas e locais sujeitos
E 600
a cargas elevadas.
Grupo 6: Pistas de aeroportos, locais
F 900
(1)
sujeitos a cargas muito elevadas.
Para cotas de passagem menores que 250 mm, multiplicar a carga por
(cota de passagem /250).
Fonte: Elaboração própria a partir de Thillier (2004)
15
600(1)
900(1)
Figura 2.4: Locais de instalação das grelhas
Fonte: NBR 10160:2005, p. 5.
De acordo com as recomendações da NBR 10160:2005, é possível enquadrar as
grelhas de cobertura de boca-de-lobo no Grupo 3, classe C250.
2.2.2 Características dos materiais
Segundo DNIT - 030/2004-ES (2004) quando as grelhas forem fabricadas de concreto
armado, este deve ter resistência à compressão característica mínima de 22 MPa aos
28 dias. Segundo DER/PR - Departamento de Estradas de Rodagem do Paraná - ESD 05/05 (2005) quando forem utilizadas grelhas metálicas, é exigido o seu tratamento
anti-oxidante.
Segundo Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000) existem dois tipos de bocade-lobo: tipo A, com grelha, caixilho e cantoneira fabricados de ferro fundido cinzento,
e tipo B que é constituída de grelha, quadro e cantoneira fabricados em concreto
estrutural com fck ≥ 21 MPa.
2.2.3 Detalhes construtivos
A seguir são apresentadas as recomendações da NBR 10160:2005 quanto aos
detalhes construtivos que devem ser observados na fabricação das grelhas para a
cobertura de bocas-de-lobo:
16
a) Cota de passagem: aberturas destinadas a permitir o acesso para operações de
manutenção. É definida como o diâmetro do maior círculo inscrito na área livre de telar
e devem ser no mínimo de 600 mm (NBR10160:2005)
b) Profundidade do encaixe: para as grelhas de classe D 400 e F 900, a
profundidade do encaixe deve ser no mínimo 50 mm. A profundidade do encaixa para
as demais classes de grelhas deve ser definida em comum acordo entre o fabricante e
o consumidor.
c) Folga entre os diferentes elementos das grelhas: deve ser limitada para evitar
deslocamentos horizontais excessivos. Em grelhas com três ou mais elementos, o
deslocamento de todos os elementos deve ser inferior a 15 mm e a folga individual
inferior a 5mm.
d) Assentamento: recomenda-se que seja assegurado um contato adequado entre a
superfície da grelha e a superfície de apoio, de forma a garantir uma distribuição
regular de cargas e a ausência de ruídos.
e) Segurança da grelha em relação ao apoio: a grelha deve se manter sem
deslocamentos no apoio nas condições do tráfego existente no local de sua
instalação. Para tanto deve-se utilizar travamento, suficiente massa superficial ou um
projeto específico.
f) Dimensões dos intervalos entre as barras da grelha: a dimensão dos intervalos
entre as barras da grelha deve ser determinada em função da sua capacidade de
escoamento. Os intervalos devem ser uniformemente distribuídos na área livre e a
área de escoamento deve ser no mínimo 30% da área livre.
g) Posicionamento da grelha no telar: quando a grelha tiver de ser mantida numa
posição previamente determinada dentro do telar, esta posição deve ser indicada por
uma marcação visível e indelével.
h) Perfil da face superior das grelhas: as grelhas da classe C250, D400 e F900,
quando instaladas em locais de tráfego do grupo 3 podem ter superfície côncava com
uma variação de até 1% da cota de passagem (limitada a 6 mm). As grelhas devem
17
apresentar uma configuração (altura e área do relevo) definida em função da classe da
grelha.
i) Superfície de apoio: A pressão correspondente à carga de ensaio deve ser no
máximo de 7,5 MPa. O apoio deve garantir uma distribuição regular de cargas em
condições normais de utilização.
j) Altura do telar: a altura mínima do telar para grelhas de classes D400 e F900 deve
ser 100 mm.
k) Ângulo de abertura de tampas e grelhas articuladas: o ângulo de abertura deve
ser no mínimo 100º em relação ao plano horizontal. São permitidos ângulos menores,
desde que a grelha e o telar sejam providos de dispositivos de bloqueio que impeça, o
fechamento acidental.
l) Articulações: as grelhas podem ter sistemas de articulação que permitam ou não a
sua retirada do telar.
2.2.4 Requisitos e métodos de ensaio segundo o Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000)
O Caderno de Encargos de Infra-Estrutura (2000), especifica a metodologia de ensaio
para a avaliação de grelhas de bocas-de-lobo tipo A e tipo B. Esta metodologia é
descrita a seguir:
•
Assentar o quadro horizontalmente sobre uma mesa plana, rígida, nivelada e
indeformável;
•
Assentar a grelha no quadro de forma idêntica à que ocorre na sua utilização;
•
Utilizar um bloco de aço com as dimensões de 200 mm x 300 mm para distribuir a
carga sobre a grelha. O bloco deve ser posicionado transversalmente com o eixo
coincidente com o eixo geométrico da grelha;
•
Elevar gradualmente a carga com velocidade constante de 6.000 kg/min;
18
•
Aumentar a carga até atingir a carga de trinca e anotar esta carga. Em seguida,
elevar a carga até a ruptura.
A boca-de-lobo é aprovada quando a carga de trincar e a carga de ruptura são
superiores aos limites apresentados na Tabela 2.2.
Tabela 2.2: Recomendações para boca-de-lobo tipo A e B
Descrição
Carga de trinca (t)
Carga de ruptura (t)
Cantoneira
4,0
6,0
Quadro
6,0
9,0
Grelha
6,0
9,0
Fonte: Caderno de Encargos de Infra-Estrutura, 2000, p. 169, 176
2.2.5 Requisitos e métodos de ensaio segundo a NBR 10160:2005
Com o objetivo de avaliar as grelhas de ferro fundido, a NBR 10160:2005 recomenda
que sejam realizados ensaios visuais, dimensionais e de desempenho. Esta norma
estabelece ainda o número de amostras a serem ensaiadas em função do tamanho do
lote e da classe da grelha, e os critérios de aceitação ou rejeição do lote.
2.2.5.1 Ensaios visuais
Os ensaios visuais devem ser realizados em todas as grelhas e têm o objetivo de
identificar defeitos de fabricação. As verificações recomendadas são descritas a
seguir:
a) Verificação do perfeito assentamento:
Deve-se verificar a compatibilidade da superfície de assentamento da grelha no telar,
observando se há uma distribuição regular de cargas e ausência de ruídos. A grelha
deve estar de acordo com o seu projeto.
b) Verificação do sistema de segurança da grelha no telar
Quando for necessário um sistema de travamento da grelha no telar, este deve ser
verificado visualmente e estar de acordo com o projeto.
19
c) Verificação da distribuição uniforme dos intervalos entre as barras
Deve-se verificar, visualmente, a distribuição dos intervalos entre as barras da grelha
na área de passagem.
d) Verificação da marcação de posicionamentos das grelhas nos apoios
Quando a grelhar tiver de ser mantida em posição previamente determinada no apoio,
deve-se verificar visivelmente a presença da marcação indelével.
2.2.5.2 Ensaios dimensionais
As grelhas devem ser submetidas aos ensaios dimensionais com o objetivo de avaliar
se as recomendações normativas estão sendo cumpridas. A seguir são apresentados
os ensaios dimensionais exigidos pela NBR 10160:2005.
a) Verificação das dimensões dos orifícios de aeração
Os orifícios de aeração devem ser medidos e a área de aeração resultante calculada.
b) Verificação da cota de passagem
Medir o diâmetro do maior círculo inscrito na área livre do telar (cota de passagem).
c) Verificação da profundidade de encaixe
A profundidade do encaixe deve ser medida, expressa em milímetros e estar de
acordo com as recomendações normativas.
d) Verificação da folga total
As folgas individuais entre as grelhas e os telares devem ser medidas e as folgas
totais calculadas e expressas em milímetros.
e) Verificação dos parâmetros de segurança da grelha em relação ao telar
Quando for especificado que a grelha deve apresentar segurança (estabilidade) contra
aberturas indevidas, parâmetros mensuráveis que garantam a segurança devem ser
verificados. Estes parâmetros podem ser a massa superficial ou um sistema de
segurança específico.
f) Verificação das dimensões dos intervalos entre as barras de grelhas
Deve-se medir os intervalos entre as barras das grelhas e calcular a área de
escoamento.
20
g) Verificação da planicidade e altura do relevo do perfil da face superior
Deve-se medir a planicidade e a altura do relevo, e determinar a área total da
superfície em relevo da tampa e da base por comparação com a superfície plana.
Deve-se calcular, também, a área do relevo em relação à área total.
h) Verificação da altura do telar
Deve-se medir a altura do telar.
i) Verificação do ângulo de abertura
Deve-se medir o ângulo de abertura da grelha.
j) Verificação da flecha residual
A flecha residual deve ser medida durante o ensaio de verificação da resistência
mecânica, conforme apresentado no item seguinte.
2.2.5.3 Ensaios de desempenho
a) Verificação da segurança em relação ao telar
Quando a segurança for garantida por um sistema de travamento ou por projeto
específico, o processo deve ser ensaiado fisicamente.
b) Verificação da eficácia do desbloqueio e do levantamento das grelhas
Deve-se verificar fisicamente se o sistema de desbloqueio e levantamento das gralhas
não geram risco para o operador.
c) Verificação da fixação da articulação
Quando existirem elementos de articulação nas grelhas, deve-se realizar ensaios que
verifiquem o seu funcionamento.
d) Ensaio de verificação da resistência mecânica
Os ensaios de verificação da resistência mecânica devem ser realizados com o
objetivo de avaliar os requisitos de resistência da classe da grelha (TAB. 2.1).
Os equipamentos e materiais utilizados neste ensaio são:
21
•
Prensa hidráulica: é recomendável que a prensa hidráulica tenha capacidade de
aplicar carga superior à carga de controle em 25%, e que a carga seja mantida
durante o ensaio com tolerância de ± 3%.
•
Calços: as dimensões dos calços são especificadas em função das dimensões das
grelhas. Para o ensaio de uma grelha de boca-de-lobo classe C250, com cota de
passagem de aproximadamente 500 mm e comprimento de 1000 mm as
dimensões do calço são as apresentadas na FIG. 2.5.
Formatos de grelhas e cotas de passagem
Dimensões dos calços de ensaio
Figura 2.5: Calço para ensaio de verificação da resistência
Fonte: NBR 10160:2005, p. 17.
•
Placas de regularização da superfície: são utilizadas para a compensação de
eventuais irregularidades na superfície, e localizadas entre a grelha e o calço. A
placa de regularização da superfície podem ser feita de madeira maciça, de
aglomerado, de lâmina de feltro ou de borracha. As dimensões das placas de
regularização de superfícies devem ser menores que as dimensões do calço do
ensaio.
Os procedimentos de ensaio para a determinação da resistência mecânica com
aplicação de carga de controle são descritos a seguir:
•
As grelhas devem ser assentadas no telar em sua posição normal. Os calços de
ensaio devem ser colocados com o eixo vertical coincidente com o centro
geométrico da grelha e perpendicular à sua superfície.
•
A carga de controle deve ser distribuída uniformemente em toda a superfície do
calço. Quando a superfície superior da grelha não for plana, a superfície de
contato do calço deve ser concebida de forma a assentar perfeitamente na
superfície da grelha.
22
•
Antes da aplicação da carga, deve-se medir o valor inicial da flecha, no centro
geométrico da grelha. Em seguida, aplica-se uma carga gradualmente crescente,
de maneira uniforme e com uma velocidade entre 1 kN/s e 5 kN/s, até atingir o
valor de 2/3 da carga de controle. Retira-se toda carga aplicada (descompressão
total) e repete-se essa operação por cinco vezes. Neste instante, medi-se o valor
final da flecha no centro geométrico da grelha e calcula-se a flecha residual. A
flecha residual é a diferença entre a flecha inicial e a flecha final (após a quinta
aplicação de carga).
•
Aplicam-se cargas gradualmente crescentes, de maneira uniforme e com
velocidade entre 1 kN/s e 5 kN/s, até atingir o valor da carga de controle. A carga
de controle deve ser mantida durante 30 ± 2 segundos. Durante a execução deste
ensaio não podem ocorrer trincas, fissuras ou qualquer outro defeito permanente
na grelha ou no telar.
A NBR 10160:2005 apresenta limite para a flecha residual em função da classe e do
tipo de estabilidade utilizada na grelha. A flecha residual admissível em uma grelha
para bocas-de-lobo tipo C250 deve ser limitada a 1 mm, mas nunca superior aos
seguintes valores:
•
Em grelhas com processo de estabilidade por travamento ou por projeto
específico: 1/300*(cota de passagem);
•
Em grelhas com processo de estabilidade por massa superficial suficiente:
1/500*(cota de passagem).
2.3 Matérias-primas alternativas para a fabricação de grelhas
2.3.1 O concreto armado
Uma alternativa para resolver o problema dos furtos é a adoção do concreto armado
para a fabricação das grelhas. Uma dificuldade, normalmente, encontrada na
substituição das grelhas metálicas pelas de concreto armado é o tamanho do telar. O
telar metálico não é compatível com as dimensões grelhas de concreto armado.
Assim, quando uma grelhas de ferro fundido é roubada e substituída por outra de
23
concreto armado, o telar tem de ser trocado. Esta operação, tem o inconveniente do
custo e do trabalho gasto (ver FIG. 2.6).
Figura 2.6: Substituição de um telar de ferro fundo por outro de concreto armado
Não se conhece uma pesquisa a respeito da durabilidade das grelhas de concreto
armado. Entretanto, resultados de uma inspeção realizada nas grelhas do bairro
Cidade Nova em Belo Horizonte, levaram às seguintes conclusões:
•
As grelhas de concreto armado mesmo recém instaladas apresentavam arestas
quebradas;
•
Muitas grelhas de concreto armado instaladas em vias de transito local
apresentavam-se bastante degradadas, FIG. 2.7.
Figura 2.7: Grelhas de concreto armado deterioradas
24
2.3.2 A madeira
A madeira é um excelente material de construção e apresenta inúmeras propriedades
que justificam a sua utilização com matéria-prima para as grelhas. Como as principais
vantagens da madeira tem-se: baixo custo; elevada resistência com baixo peso
específico; boa trabalhabilidade; grande durabilidade quando adequadamente tratada
e utilizada com critério; resistência ao ataque de agentes químicos e de poluentes
presentes no meio ambiente.
A madeira também apresenta vantagens ambientais, é o único material de construção
renovável; é a matéria-prima que requer menor energia para sua produção; gera baixa
quantidade de rejeitos e possibilita o aproveitamento quase integral de seus recursos;
é totalmente reciclável e 100% biodegradável. Além disto, a medida que cresce, ela
limpa o ar e a água e oferece beleza visual e recriação (AF&PA - American Forest and
Paper Association, TR 12, 1999, s.p.).
Durante a 2ª Guerra Mundial, devido ao racionamento do aço, algumas cidades norteamericanas utilizaram tampas de canais subterrâneos fabricadas de madeira tratada
quimicamente contra microorganismos.
Figura 2.8: Tampa de canal subterrâneo de madeira em Los Angeles
Fonte: http://www.abcp.org.br/sala_de_imprensa/noticias/grelhas.shtml
25
Para a execução das grelhas foram selecionadas duas espécies de madeira: uma de
reflorestamento e outra nativas. A seguir são apresentadas as principais característica
destes duas espécies.
2.3.2.1 Eucalipto grandis
O eucalipto grandis é uma madeira de reflorestamento e no Brasil é encontrada nos
seguintes estados: Espírito Santo, Minas Gerais, São Paulo, Goiás, Mato Grosso,
Paraná, Rio Grande do Sul e Bahia.
Segundo IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas - Madeira: Uso Sustentável na
Construção Civil (2003) o eucalipto grandis é uma madeira com as seguintes
propriedades:
a) Durabilidade natural: durabilidade moderada aos fungos apodrecedores e cupins,
e durabilidade baixa aos fungos de podridão mole e cupins-do-solo. Quanto aos
tratamentos químicos, pode-se dizer que o cerne é difícil de ser tratado e o alburno é
permeável.
b) Características de processamento: o desdobro deve ser realizado com técnicas
apropriadas para minimizar os efeitos das tensões de crescimento. Boas
características de aplainamento, lixamento, torneamento, furação e acabamento.
c) Secagem: é difícil de secar, pode ocorrer vários defeitos (colapso, empenamento,
rachaduras).
d) Propriedades física: a densidade aparente com teor de umidade de 12% é de
aproximadamente 640 kg/m3. A contração radial é de 5,3%, a contração tangencial é
de 8,7% e a contração volumétrica é de 15,7%.
e) Propriedades mecânicas: considerando a madeira com teor de umidade de 12%,
o módulo de elasticidade à compressão paralela às fibras é de Ec0 = 12.813 MPa e a
resistência à compressão paralela às fibras é fc0 = 40,3 MPa (NBR 7190:1997, p. 90).
f) Aspectos visuais: na FIG. 2.9 é apresentada uma lâmina de eucalipto grandis.
26
Figura 2.9: Eucalipto grandis
2.3.2.2 Maçaranduba
A maçaranduba é uma madeira original do Brasil também conhecida como paraju. Ela
apresenta as seguintes propriedades:
a) Durabilidade natural: é uma madeira durável, com boa resistência ao ataque de
fungos e insetos xilófagos.
b) Características de processamento: madeira dura ao corte e permite bons
acabamentos.
c) Secagem: é difícil de secar e pode ocorrer defeitos como trincas.
d) Propriedades física: a densidade aparente com teor de umidade de 12% é de
aproximadamente 1143 kg/m3. A contração radial é de 7,1% e a contração tangencial
é de 9,4%.
e) Propriedades mecânicas: considerando a madeira com teor de umidade de 12%,
o módulo de elasticidade à compressão paralela às fibras é de Ec0 = 22.733 MPa e a
resistência à compressão paralela às fibras é fc0 = 82,9 MPa (NBR 7190:1997, p. 91).
f) Aspectos visuais: na FIG. 2.10 é apresentada uma lâmina de maçaranduba.
Figura 2.10: Maçaranduba
27
3. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
Foram fabricadas quatro grelhas de madeira, duas de eucalipto grandis e duas de
maçaranduba.
As
dimensões
das
grelhas
foram
baseadas
nas
dimensões
apresentadas no Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000) da Prefeitura de Belo
Horizonte para grelhas de concreto armado. Nestas grelhas foram realizados ensaios
para a avaliação da sua resistência mecânica e ensaios para a caracterização da
madeira. Foram também realizados ensaios em uma grelha de concreto armado com o
objetivo de comparar as propriedades destas grelhas e a partir desta comparação
avaliar o desempenho da grelha de madeira.
3.1 Materiais
3.1.1 A madeira
Na fabricação da grelha foram utilizadas duas madeiras: eucalipto grandis e
maçaranduba. Nestas madeiras foram realizados ensaios de compressão paralela às
fibras para a determinação da resistência à compressão e do módulo de elasticidade.
3.1.2 Os elementos de ligação: barras rosqueadas
As barras rosqueadas utilizadas na fabricação das grelhas são fabricadas de aço de
baixo carbono (SAE 1010) com resistência ao escoamento de fy = 210 N/mm2;
resistência à ruptura de fu = 380 N/mm2 e com módulo de elasticidade de 205.000
N/mm2. As dimensões das barras rosqueadas são apresentadas na FIG. 3.1, diâmetro
de ½ in (1,27 cm) e comprimento de aproximadamente 100,0 cm.
≈100,0 cm
Figura 3.1: Barra rosqueada
28
1,27 cm
3.2 Métodos
3.2.1 Fabricação das grelhas de madeira
Foram fabricados dois tipos de grelhas conforme mostra as FIG. 3.2 e 3.3. Na grelha
tipo 1 são utilizadas seis peças de madeira longitudinais com as dimensões 4 cm x 10
cm x 99 cm e quinze peças transversais com as dimensões de 5 cm x 10 cm x 4 cm.
3
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
5
42
5
99
42
44
3
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
3
5
Peça 3: Barra rosqueada φ = ½ in
Peça 1: 4 cm x 10 cm x 99 cm
Peça 2: 5 cm x 10 cm x 4 cm
Figura 3.2: Dimensões da grelha tipo 1
Na grelha tipo 2 são utilizadas seis peças de madeira longitudinais com as dimensões
4 cm x 10 cm x 99 cm, dez peças transversais com as dimensões de 5 cm x 10 cm x 4
cm e cinco peças transversais com as dimensões de 10 cm x 10 cm x 4 cm.
29
4
1
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
5
39,5
39,5
10
99
44
4
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
4
5
Peça 1: 4 cm x 10 cm x 99 cm
Peça 3: 10cm x 10 cm x 4 cm
Peça 2: 5 cm x 10 cm x 4 cm
Peça 4: Barra rosqueada φ = ½ in
Figura 3.3: Dimensões da grelha tipo 2
Para a fabricação das grelhas, o primeiro passo é cortar a madeira com as dimensões
necessárias. Em seguida faz-se a furação em todas as peças conforme FIG. 3.4, o
diâmetros de furação nas peças é de ¾ in (2,0 cm). Quando a madeira necessitar de
um tratamento preservativo, este deve ser realizado após a furação das barras.
Direção das fibras
Peças transversais - Planta
Peça longitudinal - Planta
Furo φ = 3/4 in
Furo φ = 3/4 in
Furo φ = 3/4 in
Peças transversais - Vista
Peça longitudinal - Vista
Figura 3.4: Furação nas peças da grelha
Com o objetivo de se embutir a arruela e a porca nas peças de madeira, pode-se fazer
um furo com diâmetro maior que o diâmetro da arruela e por comprimento igual à
30
espessura da porca mais a espessura da arruela, nas peças longitudinais da
extremidade (ver FIG. 3.5).
(a) Parafuso exposto
(b) Parafuso embutido
Figura 3.5: Detalhe da parafuso na peças da extremidade
O próximo passo é montar as peças de madeira conforme FIG. 3.2 e 3.3. Com o
objetivo de dar maior rigidez à grelha, no encontro das peças transversais com as
longitudinais é utilizada uma cola estrutural resistente à umidade (Cascophen RS ou
Casco). Posiciona-se a barra rosqueada e dá-se um aperto na barra. É importante
controlar esta força de protenção com o objetivo de evitar uma ruptura da barra
rosqueada e da madeira por tração normal às fibras. Deve-se utilizar um torquímetro
para controlar a força de protenção aplicada. Depois de montada a grelha, deve-se
proceder a cura do adesivo de acordo com as recomendações do fabricante.
O telar utilizado com a grelha de madeira pode ser de aço ou concreto, desde que
possibilite apoio contínuo da grelha em todas as suas quatro faces e possua
dimensões compatíveis com as dimensões da grelha.
3.2.2 Grelha de concreto armado
A grelha de concreto armado ensaiada tinha as dimensões apresentadas no Caderno
de Encargos de Infra-estrutura (2000, p. 184 e 185), ver FIG 3.6 e 3.7. Esta grelha foi
adquirida no mercado de Belo Horizonte e teoricamente atende às especificações do
Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000).
31
Figura 3.6: Boca-de-lobo simples – Concreto armado Tipo B - Planta
Fonte: Caderno de Encargos de Infra-estrutura, 2000, p.184.
Figura 3.7: Boca-de-lobo simples – Concreto armado Tipo B – Corte AA
Fonte: Caderno de Encargos de Infra-estrutura, 2000, p.185.
32
3.2.3 Ensaios de caracterização da madeira
Foram realizados ensaios de compressão paralela às fibras da madeira com o objetivo
de determinar a resistência à compressão e o módulo de elasticidade. Os ensaios
foram realizados a partir dos pedaços de madeira extraídos da madeira utilizada na
fabricação das grelhas, e seguiram as recomendações da NBR 7190 (1997).
As dimensões nominais dos CP utilizados nos ensaio de compressão paralela às
fibras foram: seção transversal quadrada de lados iguais a 5,0 cm e comprimento de
15,0 cm. O ensaio de compressão nos corpos-de-prova de madeira foram realizados
numa máquina universal da Emic (ver FIG. 3.8).
Figura 3.8: Máquina universal com capacidade de 300 kN
O carregamento aplicado foi monotônico com dois ciclos de carga e descarga (ver
FIG. 3.9) e com uma taxa de 10 MPa/min, conforme prescrição da NBR 7190 (1997).
33
Figura 3.9: Diagrama de carregamento
FONTE: NBR-7190, 1997, p. 79.
Os deslocamentos foram medidos através de extensômetros fixados em dois lados
opostos do CP com auxílio de uma borracha (FIG. 3.10). Os deslocamentos foram
medidos até 70% da carga de ruptura prevista, quando, por medida de segurança, os
extensômetros foram retirados.
Figura 3.10: Arranjo para ensaio de compressão paralela às fibras
As deformações foram determinadas dividindo-se os deslocamentos medidos pelo
comprimento padrão dos extensômetros (100 mm). O módulo de elasticidade foi
admitido numericamente igual à inclinação da reta traçada entre 10% e 50% da carga
de ruptura, no gráfico tensão x deformação.
34
3.2.4 Ensaios da grelha
Os ensaios de flexão nas grelhas foram realizados num pórtico de reação com
capacidade de 300 kN. O carregamento foi aplicado por um cilindro hidráulico
controlado por uma bomba elétrica (FIG. 3.11).
Figura 3.11: Pórtico e bomba elétrica
As grelhas foram dispostas com as quatro faces apoiadas sobre peças rígidas e por
um comprimento de 2,5 cm em cada face. A carga aplicada durante o ensaio foi
monitorada por um anel dinamométrico (FIG. 3.12).
Figura 3.12: Anel dinamométrico
O anel foi posicionado sobre uma rótula que por sua vês apoiou sobre uma chapa
metálica com as dimensões de 30,0 x 20,0 cm (calço). O calço foi posicionados com o
eixo vertical coincidente com o centro geométrico da grelha e perpendicular à sua
superfície.
35
3.2.4.1 Ensaios preliminares
Os ensaios preliminares foram realizados com o objetivo de avaliar o arranjo utilizado
no ensaio e determinar a carga de ruptura das grelhas. Foi utilizada a metodologia
apresentada no Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000) e três grelhas foram
ensaiadas: duas grelhas de eucalipto grandis (uma tipo 1 e outra tipo 2) e uma grelha,
tipo 1, de maçaranduba.
(a) Grelha de eucalipto grandis
(b) Grelha de maçaranduba
Figura 3.13: Arranjo do ensaio preliminar
3.2.4.2 Ensaios de flexão
Foram realizados ensaios de flexão em uma grelha de maçaranduba e outra de
concreto armado. A metodologia utilizada neste ensaios seguiu as recomendações da
NBR 10160:2005 com algumas adaptações. Esta metodologia é apresentada a seguir.
Os deslocamentos foram monitorados por um relógio comparados analógico da
Mitutoyo (FIG 3.14).
Figura 3.14: Relógio comparador
36
Na FIG. 3.15 é apresentado o arranjo do ensaio de flexão das grelhas.
(a) Grelha de maçaranduba
(b) Grelha de concreto armado
Figura 3.15: Arranjo do ensaio de flexão
O ensaio é iniciado sem carga aplicada na grelha, a carga e o deslocamento são
zerados. Em seguida, aplica-se uma carga gradualmente crescente até atingir o valor
de 2/3 da carga de controle (2/3*90 kN = 60 kN). A carga de controle adotada foi de
90kN, ou seja, igual à carga exigida no Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000).
Neste instante, a flecha é anotada e toda a carga é retira, esta operação é repetida por
cinco vezes. Depois de cinco aplicações da carga, o valor registrado da flecha é
anotado e chamado flecha residual (diferença entre a flecha inicial e a flecha final após
a quinta aplicação de carga).
Após a medição da flecha residual, o relógio comparador é retirado e uma carga
gradualmente crescente é aplicada até atingir o valor da carga de controle. A carga de
controle é mantida durante 30 ± 2. Até este momento não podem ocorrer trincas,
fissuras ou qualquer outro defeito permanente na grelha. A seguir, a carga é elevada
até a ruptura da grelha e esta carga é anotada.
37
4. RESULTADOS
4.1. Resultados dos ensaios de caracterização da madeira
A madeira utilizada na fabricação das grelhas não foram secadas previamente, uma
vez que, em serviço, as grelhas estarão sujeitas à diferentes ciclos de variação de
umidade. Os resultados dos ensaios de caracterização da madeira são apresentados
na TAB. 4.1.
Tabela 4.1: Resultados dos ensaios de caracterização da madeira
Ensaio
Corpo-de-prova
Eucalipto grandis
Maçaranduba
CP1
61,0
93,2
Resistência à compressão
CP2
62,1
90,9
paralela – fco (MPa)
CP3
59,6
92,7
Média
60,9
92,3
CP1
15.655
25.558
CP2
13.950
24.324
CP3
16.120
23.023
Média
15.242
24.302
Módulo de elasticidade à
compressão paralela – Ec0
(MPa)
4.2 Resultados dos ensaios preliminares
4.2.1 Grelhas de eucalipto grandis
A primeira grelha de eucalipto grandis a ser ensaiada foi a tipo 1. Esta grelha
apresentou uma carga de ruptura de apenas 59 kN. A ruptura se deu, principalmente,
por tração nas peças longitudinais. As regiões de fixação dos parafusos apresentaram
ruptura localizada por tração normal conforme a FIG. 4.1.
Figura 4.1: Ruptura na região de fixação do parafuso (grelha de eucalipto grandis)
38
A grelha tipo 1 de eucalipto grandis apresentou deformações visíveis durante a
aplicação da carga, ver FIG 4.2.
Figura 4.2: Deformações durante a aplicação da carga
Com o objetivo de aumentar a carga de ruptura da grelha de eucalipto grandis, foi
fabricada uma outra grelha com peças transversais centrais maiores (grelha tipo 2).
Nesta grelha, a carga de ruptura aumentou para 91 kN. A ruptura se deu de forma
similar à ruptura da grelha tipo 1, ou seja, por tração nas peças longitudinais (ver FIG
4.3).
Figura 4.3: Ruptura na grelha tipo 2 de eucalipto grandis
Nos ensiaos das grelhas de madeira não se observou trincas ou qualquer defeitos nas
grelhas com carga inferior à carga de ruptura.
39
4.2.2 Grelha de maçaranduba
A grelha tipo 1 de maçaranduba apresentou uma carga de ruptura de 119 kN. A
ruptura se deu principalmente nas peças transversais centrais por tração normal e
cisalhamento (FIG 4.4).
Figura 4.4: Ruptura na grelha tipo 1 de maçaranduba
Houve também ruptura nas regiões de fixação dos parafusos por tração normal
conforme a FIG 4.5.
Figura 4.5: Ruptura na região de fixação do parafuso (grelha maçaranduba)
4.3 Resultados dos ensaios de flexão
4.3.1 Grelha de maçaranduba
No ensaio de flexão da grelha tipo 1 de maçaranduba, os resultados obtidos estão
resumidos na TAB. 4.2.
40
Tabela 4.2: Resultados dos ensaios de flexão na grelha de maçaranduba
Ciclo
Carga (kN)
Flecha final (mm)
Inicial
Final
1
0
60,0
11,125
2
0
60,0
11,195
3
0
60,0
11,235
4
0
60,0
11,250
5
0
60,0
11,250
(1)
6
60,0
90,0
Ruptura
90,0
194,1
(1)
-
Carga mantida por 30 segundos
A ruptura da grelha não aconteceu de forma brusca, percebeu-se um aumento
excessivo nos deslocamentos verticais (FIG. 4.6), percebidos mesmo visualmente, e
uma perda na carga aplicada.
Figura 4.6: Deslocamentos da grelha próximo à ruptura
Após o ensaios, observou-se apenas descolamentos e separações nas peças
transversais centrais na face oposta à de aplicação da carga (FIG. 4.7).
41
Figura 4.7: Peças transversais na face inferior
4.3.1 Grelha de concreto armado
Os resultados do ensaio de flexão da grelha da grelha de concreto armado estão
resumidos na TAB. 4.3.
Tabela 4.3: Resultados dos ensaios de flexão na grelha de concreto armado
1
(1)
Flecha final
Carga (kN)
Ciclo
Inicial
Final
(mm)
0
60,0
11,360
(1)
7,130
2
0
50,3
3
-
-
4
-
-
5
-
-
-
6
-
-
-
Ruptura
0
79,9
-
-
Neste instante, a carga e o relógio comparador foram
retirados devido às trincas que apareceram na grelha.
A carga de trinca foi percebida no primeiro ciclo e foi de 41,1 kN. Já no segundo ciclo
as trincas aumentaram e impossibilitaram a continuação da aplicação dos ciclos. O
relógio foi retirado e a carga aumentada até a ruptura. A grelha rompeu antes de que a
carga de controle (90 kN) fosse atingida. A ruptura ocorreu por tração nas peças
longitudinais na face oposta à de aplicação da carga (FIG. 4.8), compressão nas
42
peças longitudinais na face de aplicação da carga, compressão na região do apoio
(FIG. 4.9).
Figura 4.8: Tração nas peças longitudinais inferiores
Figura 4.9: Compressão nas peças transversais superiores
43
Foram, também, observadas fissuras na região dos apoios e na barra transversal
central, ver FIG 4.10 e 4.11.
Figura 4.10: Fissuras nos apoios
Figura 4.11: Fissuras nas barras transversais centrais
44
5. ANÁLISE
5.1. Carga de protenção aplicada
A partir dos resultados dos ensaios de caracterização da madeira é possível
determinar a força de protenção máxima que deve ser aplicada nas barras
rosqueadas.
•
Considerando a ruptura da barra, tem-se:
σ rup =
F
A
(5.1)
F
≤ 0,6 ⋅ f u = 228MPa → F ≤ 20,20kN
A
•
Considerando a ruptura da madeira, tem-se:
f c 90 = 0,25 ⋅ f c 0 ⋅ α n
(5.2)
Eucalipto grandis:
f c 90 = 0,25 ⋅ 60,9 ⋅ 1,55 = 23,60MPa → F ≤ 236,0 ⋅ 7,07 = 1667kgf = 16,67kN
Maçaranduba:
f c 90 = 0,25 ⋅ 92,3 ⋅ 1,55 = 35,77 MPa → F ≤ 357,7 ⋅ 7,07 = 2529kgf = 25,29kN
Como o controle da carga aplicada é feito através de um torquímetro, calcula-se o
torque em função da carga aplicada (F) utilizando a formulação apresentada por
CARRASCO (1989, p. 4-26):
M = 0,2 ⋅1,1 ⋅ F ⋅ d
(5.3)
Assim, para as grelhas de eucalipto grandis o torque máximo aplicado deve ser:
M = 0,2 ⋅ 1,1 ⋅ 16,67 ⋅ 1,27 = 4,65kN .cm
Para as grelhas de maçaranduba o torque máximo aplicado deve ser:
M = 0,2 ⋅ 1,1 ⋅ 20,20 ⋅ 1,27 = 5,64kN .cm
45
5.2.Ensaios preliminares
O ensaio de flexão na grelha tipo 1 de eucalipto grandis apresentou uma carga de
ruptura (59kN) inferior àquela exigida pelo Caderno de Encargos de Infra-estrutura
(2000), 90kN. Com o objetivo de melhorar a resistência desta grelha, as peças
transversais centrais tiveram sua seção aumentada (grelha tipo 2). A carga de ruptura
do ensaio de flexão na grelha tipo 2 de eucalipto grandis foi superior à do primeiro
ensaio passando para 91 kN.
O aumento da seção das peças transversais proporcionou um aumento na resistência
da grelha, entretanto esta medida deve ser verificada do ponto de vista hidrológico
com o objetivo de avaliar a eficiência do escoamento.
Os ensaios na grelha de maçaranduba mostram que esta grelha atende às
especificação do Caderno de Encargos de Infra-estrutura (2000).
A partir dos ensaios preliminares foi possível avaliar o arranjo utilizado. De maneira
geral, os apoios, as aplicação e o controle do carregamento se mostram adequados.
5.3.Ensaios e flexão
A partir dos resultados dos ensaios de flexão na grelha tipo 1 de maçaranduba é
possível dizer que não houve trincas ou qualquer defeitos na grelha durante a
execução do ensaio. A grelha suportou bem os ciclos de carga e descarga, os
deslocamentos verticais tiveram pequena variação de um ciclo para outro, em função
de acomodações. A carga de 90 kN foi mantida, sem problemas, durante o período
exigido pela NBR10160:2005. Levando-se em consideração os resultados do ensaio e
as orientações da NBR 10160:2005 é possível classificara a grelha como classe A 15.
Apesar da carga de ruptura da grelha ser superior à exigida para a classe B 125, para
classificá-las dessa forma, outro ensaio teria de ser realizado com a aplicação do ciclo
de cargas correspondente.
Os resultados do ensaio de flexão da grelha de concreto armado mostram que essa
grelha não atende às especificações do Caderno de Encargos de Infra-estrutura
(2000). A carga de trinca (41,1 kN) e a carga de ruptura (79,9 kN) obtidas durante o
ensaio foram inferiores às exigidas (respectivamente 60,0 kN e 90,0 kN). Utilizando as
46
recomendações da NBR 10160:2005 não é possível classificar a grelha de concreto
armado nem como a de menor classe de resistência.
A flecha residual obtida no ensaio da grelha de maçaranduba foi de 11,250 mm. No
ensaio da grelha de concreto armado não foi possível obter a flecha residual, uma vez
que os ciclos de carga não puderam ser aplicados. Os limite de flecha no ensaio de
flexão apresentados na NBR 10160:2005 para as grelhas de ferro fundido (1/500*440
= 0,88 mm) são muito rígidos e não foram atendidos.
6 – CONCLUSÃO
A partir de uma análise dos resultados dos ensaios preliminares é possível concluir
que as grelhas de eucalipto grandis atendem às especificações do Caderno de
Encargos de Infra-estrutura (2000) se a seção das barras transversais forem
aumentadas de 5,0 para 10,0 cm.
Nos ensaios das grelhas de madeira, antes da ruptura, não houve trincas ou qualquer
defeito que comprometesse sua resistência ou durabilidade. Por isto, não é necessária
a verificação da carga de trinca, como recomenda o Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000) para a grelha de concreto armado.
A grelha de concreto armado apresentou carga de ruptura (79,9 kN) muito inferior à
carga de ruptura da grelha de maçaranduba (194,1 kN). A grelha de maçaranduba
apresentou a carga de ruptura superior à exigida no Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000).
Devido ao mau desempenho da grelha de concreto armado, é recomendável que os
consumidores exijam um controle de qualidade mais rigoroso do fabricante ou
realizem ensaios para confirmar se as propriedades destas grelhas atendem às
especificações normativas.
Como a maçaranduba é uma madeira naturalmente durável, com boa resistência ao
ataque de fungos e insetos xilófagos ela pode ser utilizada na fabricação das grelhas
sem qualquer tratamento preservativo. Entretanto, a verificação da sua durabilidade
deve ser realizada experimentalmente em situação real de utilização.
47
Como uma grelha de boca-de-lobo está submetida a ciclos de umidade variáveis, uma
importante verificação a ser analisada na prática é a retração e o inchamento da
madeira, o que pode gerar trincas e outros defeitos que comprometam sua
durabilidade.
A NBR 10160:2005 é bem mais exigente que o Caderno de Encargos de Infraestrutura (2000) quanto a resistência das grelhas. De acordo com as exigências desta
norma, uma grelha com resistência de 90 kN só poderia ser utilizada em áreas de
circulação restrita a pedestres (grupo 1).
Algumas sugestões para pesquisas futuras, com o objetivo de dar continuidade ao
estudo da utilização de grelhas de madeira como alternativas para cobertura de
bocas-de-lobo são apresentadas a seguir:
1.
Estudo da durabilidade de grelhas de maçaranduba quando colocadas em
serviço.
2. Estudo comparativo da durabilidade de grelhas de maçaranduba e de concreto
armado colocadas em serviço em condições similares de carga e exposição aos
agentes do meio ambiente.
3. Estudo da utilização de outras espécies de madeira como alternativas para a
fabricação das grelhas.
4. Estudo da utilizando de diferentes elementos de ligação para a fabricação de
grelhas de madeira.
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7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10.160 - Tampões e grelhas
de ferro fundido dúctil — Requisitos e métodos de ensaios. Rio de Janeiro, 28
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49
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eletropaulo.com.br/download/2ETRS_56.pps>. Acesso em : 13/10/2006.
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