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A conformidade dos projetos de estruturas de bambu

Qual é a simbologia usada nesta norma? Quais são as propriedades mecânicas do bambu? Quais são as propriedades geométricas do bambu? Quais são as características das vigas compostas por um único colmo? Como deve ser feita a seleção dos colmos para os ensaios? Qual o método de ensaio para a determinação do teor de umidade? Essas dúvidas estão sendo mostradas na série NBR 16828 - partes 1 e 2.

27/01/2021 - Equipe Target

Série NBR 16828 - partes 1 e 2

A NBR 16828-1 de 12/2020 - Estruturas de bambu - Parte 1: Projeto estabelece os requisitos básicos para projeto de estruturas feitas com colmos de bambu, abordando as propriedades físicas e mecânicas, a servicibilidade e a durabilidade das estruturas de bambu. Não é aplicável às estruturas de bambu laminado colado, nem às estruturas em que o bambu faz parte de compósitos e não inclui requisitos para evitar os estados-limite gerados por certos tipos de ações, como aquelas provenientes de sismos, impactos e explosões.

A NBR 16828-2 de 12/2020 - Estruturas de bambu - Parte 2: Determinação das propriedades físicas e mecânicas do bambu especifica métodos de ensaio para determinação das propriedades físicas e mecânicas do colmo ou de parte dele, para servirem de base ao projeto de estruturas de bambu. Os resultados dos ensaios também podem ser usados para estabelecer a relação entre as propriedades mecânicas e de fatores como teor de umidade, massa volumétrica, local de crescimento, posição ao longo do colmo, presença de nó e entrenó, etc., para fins de controle de qualidade das construções de bambu. Esta norma também especifica os métodos de ensaio para avaliar: as propriedades físicas do bambu: teor de umidade, massa por volume, retração; e as propriedades mecânicas: resistência à compressão paralela às fibras, resistência à flexão do colmo, resistência ao cisalhamento paralelo às fibras, resistência à tração paralela às fibras.

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Qual é a simbologia usada nesta norma?

Quais são as propriedades mecânicas do bambu?

Quais são as propriedades geométricas do bambu?

Quais são as características das vigas compostas por um único colmo?

Como deve ser feita a seleção dos colmos para os ensaios?

Qual o método de ensaio para a determinação do teor de umidade?

O projeto das construções de bambu deve ser baseado no método dos coeficientes parciais aos estados-limites. Uma estrutura ou parte dela atinge um estado-limite quando deixa de satisfazer as condições para qual foi projetada. Os estados-limites são classificados em: estados-limites últimos (ELU), e estados-limites de serviço (ELS) ou de utilização.

Os estados-limite últimos são aqueles associados com o colapso ou com outras formas de falha estrutural que possam por em perigo a segurança das pessoas. Estados de pré-ruptura, que por simplicidade são considerados como colapso, são tratados como estados limites últimos.

Os estados-limite últimos que devem ser considerados são os seguintes: perda da capacidade resistente por tensões ou deformações excessivas em seções críticas dos elementos estruturais; perda de resistência por tensões ou deformações excessivas nas conexões; perda de equilíbrio de elementos comprimidos – flambagens global e/ou local; perda de equilíbrio da estrutura, ou de parte dela, por hipostaticidade. Os estados-limite de serviço ou de utilização correspondem a situações além das quais um critério especificado já não é satisfeito.

Os estados-limite de serviço que requerem consideração são os seguintes: deformações ou deflexões que afetem a aparência ou o efetivo uso da estrutura (incluindo mau funcionamento de máquinas ou de serviços), ou causem danos a elementos não estruturais, como paredes de fechamento, forros de gesso e esquadrias; vibrações que causem desconforto aos usuários, danos à construção ou aos seus componentes, reduzindo-lhes a durabilidade. O valor-limite dos deslocamentos excessivos de vigas de bambu pode ser admitido igual a L/300, sendo L o vão do elemento estrutural.

A verificação do estado limite de serviço por deslocamento excessivo (flecha) é feita com a combinação quase permanente de ações da NBR 8681. No projeto aos estados-limites últimos, a combinação normal de ações da NBR 8681 deve ser considerada. Na fase de construção, pode ser empregada a combinação especial de ações da NBR 8681. A possibilidade de desvio da posição das ações diretas (forças) deve ser considerada.

O valor da ação permanente devida ao peso próprio do bambu deve ser obtido considerando o peso específico dos colmos a serem utilizados. Na falta de dados experimentais, pode adotar o peso específico das paredes de colmos secos, na umidade de equilíbrio com a atmosfera, igual a 0,8 kN/m³. Para o cálculo do peso próprio da estrutura de bambu, devem ser considerados eventuais pesos de ligações e de materiais de preenchimento.

Os valores das demais ações permanentes e acidentais são aqueles especificados na NBR 6120. As ações do vento devem ser consideradas conforme NBR 6123. Os cálculos são realizados por meio de modelos de projeto apropriados (complementados, caso seja necessário, por ensaios experimentais), envolvendo todas as variáveis pertinentes.

Os modelos são suficientemente precisos para predizer o comportamento estrutural, considerando o padrão a ser atingido pela mão de obra que permita a confiabilidade das informações sobre as quais o projeto é baseado. Os colmos de bambu são analisados como tubos não perfeitamente retilíneos, com espessura da parede variável e forma troncocônica (diâmetro diferente nas duas extremidades do elemento estrutural).

Na verificação de flexão e flambagem, elementos com comprimento L ≤ 65D , sendo D a média dos diâmetros externos médios extremos, podem ser tratados como tubulares, com espessura da parede igual ao seu valor médio no trecho considerado. As conexões, diferentemente, devem considerar as espessuras de parede locais. Por simplificação de fabricação e inspeção e de forma a reduzir o número de verificações localizadas, os elementos devem ser selecionados de forma a atender a uma espessura mínima de parede.

Os métodos de análise estrutural convencionais dos elementos são utilizados definindo-se uma imperfeição acidental mínima igual a L/100 para elementos comprimidos, ou segundo seleção prévia do responsável técnico ou executor. O diâmetro externo médio D e a espessura média de parede t são consideradas como sendo a média dos valores médios nas extremidades. As juntas de ligação dos colmos entre si e a ligação destes com os apoios devem ser consideradas do segundo gênero (rotação livre), a menos que se disponham de dados que assegurem um apoio tipo mola ou engaste.

O teorema de Bernoulli das seções planas é válido no cálculo das estruturas de bambu. Para o dimensionamento, devem ser escolhidas dimensões dos colmos que atendam à segurança estrutural. Normalmente, indicam-se os valores mínimos requeridos para o diâmetro externo, Dmín, e a espessura da parede do colmo, tmín.

Considera-se que a segurança está satisfeita quando, em uma seção crítica, a tensão de cálculo (obtida pela majoração das ações) é menor ou igual à correspondente resistência de cálculo (obtida pela minoração das resistências do bambu), ou, de maneira equivalente, quando o esforço solicitante de cálculo é menor ou igual ao esforço resistente de cálculo (esforço significando momento fletor, esforço cortante, esforço normal, momento torsor). A escolha das dimensões dos colmos (diâmetro mínimo e espessura mínima da parede) pode ser feita a partir da igualdade da tensão solicitante de cálculo com a resistência correspondente de cálculo (ou da igualdade entre o esforço solicitante de cálculo com o esforço resistente de cálculo).

É permitida a aplicação de métodos de projeto alternativos diferentes do indicado nesta norma, desde que eles mostrem estar de acordo com os princípios estruturais mais relevantes e pelo menos equivalentes em relação à resistência, servicibilidade e durabilidade, obtidas pela estrutura projetada de acordo com esta norma. O atestado de que a estrutura satisfaz os requisitos citados anteriormente deve ser dado por profissional habilitado que atenda às atribuições previstas por seu respectivo conselho.

As estruturas de bambu devem atender aos requisitos mínimos de qualidade durante sua construção e serviço, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o responsável projeto estrutural e o contratante. Os requisitos descritos a seguir devem ser obtidos pela escolha satisfatória dos materiais, por projeto e detalhamento apropriados, pela especificação dos métodos de controle da produção de colmos e da construção em si, e pelo uso adequado da estrutura.

As estruturas de colmos de bambu devem estar de acordo com esta norma. A estrutura deve ser projetada e construída de forma a apresentar os seguintes requisitos: capacidade resistente, que consiste basicamente na segurança quanto aos estados-limites de resistência estabelecidos para elementos, conexões e estabilidade local e global; desempenho em serviço, que consiste na capacidade de a estrutura manter-se em condições plenas de utilização, não podendo apresentar deformações e vibrações excessivas; durabilidade, que consiste na capacidade de a estrutura resistir ao ataque biológico e às influências ambientais ao longo do tempo considerando o fim para o qual a estrutura foi projetada, distinguindo-se edificações temporárias de edificações permanentes.

As estruturas de bambu devem ser projetadas de forma a resistir com segurança às ações normais, decorrentes do uso da construção e a ações especiais, principalmente aquelas decorrentes de construção e montagem. No caso de ações excepcionais, decorrentes de sismos, impactos, explosões e incêndio deve-se recorrer a normas específicas já elaboradas para outros materiais, principalmente a madeira.

O potencial de dano deve ser evitado por apropriada escolha de uma ou mais das seguintes características: projetar sistemas estruturais que tenham baixa sensibilidade a sofrer colapso progressivo; projetar sistemas estruturais que possam suportar a remoção acidental de um elemento individual sem ocorrer colapso global; projetar sistemas estruturais que promovam uma suficiente continuidade entre os elementos individuais; e evitar as ações a que a estrutura possa ser submetida de forma perigosa.

O bambu passa pelas seguintes etapas que podem influenciar na sua durabilidade antes de ser empregado nas construções, conforme a seguir: seleção dos colmos; corte; tratamentos preservativos; secagem. Somente colmos maduros devem ser selecionados no bambuzal para corte e emprego na construção, o que ocorre geralmente com idade entre três anos e sete anos, dependendo da espécie de bambu considerada.

Os colmos que não atingiram a maturação, além de menor resistência mecânica, apresentam pouca durabilidade. O corte do bambu das touceiras deve ser feito sem choques para evitar fissuração dos colmos. O corte deve ser feito rasando um nó na base do colmo, de forma a evitar acúmulo de água na parte remanescente, que pode levar a apodrecimento e danificação dos rizomas.

Somente colmos maduros e secos devem ser usados nas estruturas, para se minimizarem as variações dimensionais, a fluência dos elementos construtivos e para aumento de resistência mecânica. Pode-se considerar que o bambu esteja seco quando se encontra na umidade de equilíbrio com o ambiente, ou seja, quando não apresenta mais variação significativa de massa ao longo do tempo.

Durante o processo de secagem podem ocorrer fissuras nos colmos. As peças para uso estrutural podem apresentar fissuras apenas nos entrenós. Não pode ser utilizado colmo que tenha fissuras que ultrapassem dois nós consecutivos. Os colmos que apresentem fissuras cuja soma dos comprimentos atinja 20% do comprimento da peça, ou com fissuras perimetrais nos nós devem ser reprovados para uso estrutural.

Os colmos não podem apresentar perfurações causadas por insetos ou trecho com sinais de apodrecimento. Algumas espécies de bambu são particularmente sensíveis ao ataque de insetos. O bambu deve receber um tratamento preservativo a menos que ele tenha durabilidade natural adequada para o uso desejado (por exemplo, estruturas temporárias de curta vida útil).

Atenção deve ser dada aos aspectos ambientais e de saúde dos trabalhadores e do usuário da estrutura, durante qualquer processo de aplicação de preservativos no bambu. Para assegurar uma adequada durabilidade para a estrutura de bambu, os seguintes fatores devem ser considerados no projeto conforme a seguir: vida útil de serviço esperada; utilização da estrutura; desempenho requerido; condições ambientais previstas; propriedades e desempenho dos materiais; forma dos elementos estruturais e seu detalhe; qualidade da mão de obra e nível de controle dos materiais e da construção; medidas de proteção particulares; manutenção preventiva durante a vida útil desejada.

As condições ambientais devem ser consideradas na fase de projeto para se avaliar o significado delas em relação à durabilidade e se tomar providências adequadas de proteção dos materiais. Deve-se evitar que os colmos da estrutura de bambu fiquem expostos à incidência direta do sol por longos períodos. Do mesmo modo, a incidência da chuva deve ser evitada por meio de adequada proteção definida em projeto.

Em relação aos métodos de ensaio, antes de cada ensaio, as dimensões de cada corpo de prova devem ser obtidas com precisão de: 10 mm, para comprimento da vara; 1 mm, para o comprimento ou altura do corpo de prova, paralelo ao eixo do colmo; 1 mm, para o diâmetro externo; para cada seção transversal, o diâmetro deve ser medido duas vezes em direções perpendiculares entre si em cada uma das extremidades do corpo de prova; 0,1 mm, para a espessura da parede; em cada seção transversal onde está sendo medida a espessura da parede, fazer quatro leituras, uma em cada ponto onde foi medido o diâmetro externo.

O peso do corpo de prova deve ser determinado com precisão de: 1 gf, para corpo de prova de massa igual ou superior a 100 g; 0,1 gf, para corpo de prova de massa inferior a 100 g. Os corpos de prova para os diversos ensaios devem ser cortados da vara segundo o tipo de ensaio a ser feito e identificados adequadamente com marcador permanente.

A sequência dos ensaios deve ser tal que elimine o máximo possível de variações das propriedades devidas ao armazenamento e condições ambientais que possam afetar a comparação dos resultados. O número de corpos de prova em cada ensaio não pode ser inferior a 12. Para evitar variações significativas nos valores de resistência mecânica, todos os ensaios devem ser feitos à temperatura de (27 ± 2) °C e umidade relativa de (70 ± 5) %. Isto permite a comparação de resultados de ensaios em todo o mundo, assim como a sua reprodutibilidade.

No entanto, se os ensaios forem realizados no local de uso, ou se o laboratório for incapaz de controlar a temperatura e a umidade do local, o relatório de ensaios deve apresentar estes parâmetros com seus valores explicitados. O equipamento de ensaio deve ter um dos pratos rotulado, de forma a permitir pequenas rotações e acomodações dos corpos de prova. A velocidade de aplicação de carga não pode variar mais que ± 20 % da velocidade especificada para o ensaio. O carregamento deve ser aplicado continuamente sem variação na velocidade requerida para o ensaio.

O relatório de ensaio deve incluir: nome e endereço do laboratório, data e nome do técnico responsável; referência a esta norma; informações sobre a origem dos corpos de prova, como mencionado em 5.3, e posição ao longo do colmo; temperatura e umidade do ar no ambiente de ensaio; equipamento utilizado e qualquer outra informação que possa influenciar a utilização dos resultados de ensaio; teor de umidade das peças ensaiadas, conforme a Seção 5; valor individual da propriedade medida, valor médio, desvio-padrão e coeficiente de variação, com precisão de uma casa decimal para propriedades mecânicas, em megapascals, e coeficiente de variação, em porcentagem.

FONTE: Equipe Target

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