ALEXANDREALCÂNTARAPRADOFILHO
P
ROJETO ESTRUTURAL E EXECUTIVODE UMA PASSARELA EM BAMBU
Palhoça 2020
PROJETOESTRUTURALEEXECUTIVO
DEUMAPASSARELAEMBAMBU
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Roberto Motta Bez, MSc
Palhoça 2020
PROJETO ESTRUTURAL EEXECUTIVO
DEUMAPASSARELA EM BAMBU
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil e aprovado em sua forma final pelo Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 25 de novembro de 2020
______________________________________________________ Professor e orientador Roberto Motta Bez, MSc
Universidade do Sul de Santa Catarina
______________________________________________________ Prof. Valdi Henrique Spohr, MSc
Universidade do Sul de Santa Catarina
______________________________________________________ Prof. Paulo Henrique Wagner, Esp
Dedico esse trabalho a todos que se preocupam com nosso meio ambiente e procuram sempre alternativas para preservá-lo.
Agradeço a vida por me disponibilizar a oportunidade de observá-la e apreciá-la adquirindo conhecimentos e experiências para minha evolução.
Agradeço a minha família pelo suporte e sempre me apoiar nas minhas escolhas e decisões, me ajudando nessa caminhada.
Agradeço a minha namorada que esteve sempre ao meu lado no decorrer do trabalho e em momentos de alegria e tristeza me apoiando e incentivando, sou grato pela sua parceria.
Agradeço ao meu orientador Roberto Motta Bez pela paciência e compartilhamento de ideias fundamentais para execução desse trabalho.
Agradeço a todos amigos que acreditam no meu potencial.
Agradeço a todos os aprendizados e professores presentes nessa jornada. Agradeço ao bambu, por ser um material espetacular.
“Sempre permaneça aventureiro.
Por nenhum motivo se esqueça de que a vida pertence aos que investigam. Ela não pertence ao estático;
Ela pertence ao que flui. Nunca se torne um reservatório,
sempre permaneça um rio.” (Osho).
Tendo em vista que no Brasil por uma questão cultural é muito utilizado o concreto na maioria das construções por isso prejudicando também o meio ambiente, retirando paisagens e transformando em centros urbanos, cidades cinzas. O bambu com sendo uma alternativa mais barata com alta produtividade e pouco gasto energético, além de ser leve, também traz uma harmonização visual totalmente renovável e sustentável, ou seja, viável para diversas utilizações sem degradar nosso meio, pesquisa-se sobre a elaboração de um projeto estrutural e executivo de uma passarela feita em bambu a fim de, com base em pesquisa e propósito de identificar requisitos e informações necessárias para seu desenvolvimento, exaltar a importância ambiental da utilização do material propondo um projeto sustentável e renovável. Para tanto, é necessário descrever as características do bambu como material para engenharia, apontar as espécies mais utilizadas, demonstrar o cálculo normativo aplicável e descrever os tipos de ligações. Realiza-se, então, uma pesquisa aplicada e dirigida a proposta da execução estrutural de uma passarela de bambu. Será usado um software de dimensionamento estrutural, Scia engineer, para auxílio dos cálculos. Impondo que a constatação de que a passarela de bambu proposta a possibilita a melhoria da travessia já existente na cidade Universitária da Pedra Branca, na Palhoça, ao lado da instituição onde passa um pequeno riacho tendo como solução a ligação entre o bairro e a instituição. Diante disso, verifica-se que a proposta apresentada convém a execução de acordo com a norma estudada, propondo um visual harmônico com a natureza e com o urbano de forma sustentável.
Palavras-chave: Bambu, projeto sustentável e renovável, passarela de bambu, harmonização visual e sustentável.
Bearing in mind that in Brazil, for cultural reasons, concrete is widely used in most buildings, thus also damaging the environment, removing landscapes and transforming urban centers into gray cities. Bamboo being a cheaper alternative with high productivity and low energy expenditure, besides being light, it also brings a totally renewable and sustainable visual harmonization, that is, viable for several uses without degrading our environment, research on the elaboration of a structural and executive project of a walkway made of bamboo in order, based on research and the purpose of identifying requirements and information necessary for its development, to exalt the environmental importance of using the material by proposing a sustainable and renewable project. Therefore, it is necessary to describe the characteristics of bamboo as a material for engineering, point out the most used species, demonstrate the applicable normative calculation and describe the types of connections. An applied research is then conducted and the proposal for the structural execution of a bamboo walkway is carried out. Structural design software, Scia engineer, will be used to aid the calculations. Imposing that the finding that the proposed bamboo walkway makes it possible to improve the crossing that already exists in the University city of Pedra Branca, in Palhoça, next to the institution where a small stream passes, with the solution between the neighborhood and the institution. Therefore, it appears that the proposal presented should be executed according to the studied standard, proposing a harmonious look with nature and the urban in a sustainable way.
Keywords: Bamboo, sustainable and renewable design, bamboo walkway, visual and sustainable harmonization.
Figura 1 - Forma tronco-cônica do bambu ... 40
Figura 2 - Anatomia do bambu ... 40
Figura 3 - Rizoma leptomorfo ... 41
Figura 4 - Rizoma paquimorfo ... 41
Figura 5 - Distribuição geográfica do bambu ... 44
Figura 6 - Guadua angustifólia ... 46
Figura 7 - Dendrocalamus giganteus ... 46
Figura 8 - Comparação da resistência e rigidez em relação a densidade do bambu com outros materiais ... 47
Figura 9 - Seção composta, relação d/b ... 57
Figura 10 - Internós preenchidos com argamassa ... 61
Figura 11 - Carga P ... 67
Figura 12 - Carga Q ... 68
Figura 13 - Carga T ... 68
Figura 14 - Cortes mais comuns em colmos de bambu para construção. (1) Corte reto. (2) Corte boca de peixe. (3) Corte bico de flauta. ... 73
Figura 15 - Possibilidades de amarrações ... 73
Figura 16 - Peça roliça em madeira ou bambu aparafusada ... 74
Figura 17 - Duas peças metálicas parafusadas ... 74
Figura 18 - Duas peças roliças de bambu conectando duas peças entre si ... 75
Figura 19 - União com abraçadeira metálica ... 75
Figura 20 - União com cinta ... 76
Figura 21 - Juntas com tarugos e parafusadas ... 76
Figura 22 - Ligação com ganchos e parafusos ... 77
Figura 23 - União diagonal simples ... 77
Figura 24 - União diagonal com bambu de apoio ... 78
Figura 25 - Chapas de ligação metálica de Mark Mortime ... 78
Figura 26 - Chapas de Gusset ... 78
Figura 27 - Chapas de ligação metálica ... 79
Figura 28 - Conexão ITCR ... 79
Figura 29 - Conexão bambutec ... 80
Figura 30 - Conexão de Renzo Piano ... 80
Figura 33 - Conexão de Shoei Yoh ... 81
Figura 34 - Conexão de Tönges ... 81
Figura 35 - Conexão com parafuso extensor ... 81
Figura 36 - Ligação desenvolvida por Waldemar Rothe ... 82
Figura 37 - Ligação desenvolvida por Duff... 82
Figura 38 - Ligação Simón Vélez ... 82
Figura 39 - Deflexão dos colmos de bambu. (1) Colmo sozinho; (2) Dois colmos unidos horizontalmente; (3) Dois colmos unidos verticalmente ... 84
Figura 40 - Ponte Jenny Garzón ... 85
Figura 41 - Processo de construção da ponte Jenny Garzón (1) ... 86
Figura 42 - Processo de construção da ponte Jenny Garzón (2) ... 86
Figura 43 - Sistema estrutural da ponte Jenny Garzón ... 87
Figura 44 - Entrada e interior da ponte Jenny Garzón ... 87
Figura 45 - Ponte de bambu na china ... 88
Figura 46 - Processo construtivo da ponte na China ... 89
Figura 47 - Modelo 3d da ponte na China ... 89
Figura 48 - Millenium Bridge ... 90
Figura 49 - Millenium Bridge maquete ... 91
Figura 50 - Millenium Bridge vista interior ... 91
Figura 51 - Millenium Bridge croqui ... 92
Figura 52 - Millenium Bridge processo construtivo ... 92
Figura 53 - Millenium Bridge vista lateral ... 93
Figura 54 - Ponte de bambu em Orangutan Haven ... 94
Figura 55 - Vista lateral e frontal da ponte em Orangutan Haven ... 94
Figura 56 - Processo construtivo da ponte em Orangutan Haven ... 95
Figura 57 - Vista do interior e maquete da ponte em Orangutan Haven ... 95
Figura 58 - Ponte de Cúcuta na Colômbia ... 96
Figura 59 - Processo construtivo da ponte em Cúcuta ... 96
Figura 60 - Vista da lona e entrada da ponte de Cúcuta ... 97
Figura 61 - Vista interior da ponte de Cúcuta ... 98
Figura 62 - Iluminação da ponte de Cúcuta ... 98
Figura 63 - Orientação para fundações ... 100
Figura 66 - Vista do local ... 101
Figura 67 - Esboço preliminar ... 102
Figura 68 - Vista lateral ... 102
Figura 69 - Vista interior em perspectiva ... 103
Figura 70 - Tipologia ... 103
Figura 71 - Vista superior com cobertura ... 103
Figura 72 - Vista superior sem cobertura mostrando a junção de arcos ... 104
Figura 73 - Estrutura do tabuleiro ... 104
Figura 74 - Fundação ... 104
Figura 76- Vista frontal em perspectiva do projeto ... 105
Figura 77- Vista isométrica em perspectiva do projeto ... 105
Figura 78- Vista superior em perspectiva do projeto ... 105
Figura 75- Vista lateral em perspectiva do projeto... 105
Figura 79- Modelo proposto ... 106
Figura 80- Análise das forças axiais pelo ftool ... 106
Figura 81 - Cobertura inserida sem subdivisões ... 107
Figura 82 - Tabuleiro inserido sem subdivisões ... 107
Figura 83 - União de intersecções fixas do tabuleiro ... 108
Figura 84 - Cobertura inserida com subdivisões ... 108
Figura 85 - Tabuleiro com vigas secundárias segmentadas, gerando nós intermediários para conexão com elemento 2D ... 108
Figura 86 - Tabuleiro inserido com subdivisões do elemento 2D ... 109
Figura 87Vista lateral e frontal das posições dos modelos no software para comparações. (1) modelo 1; (2) modelo 2; (3) modelo 3. ... 109
Figura 88 - Cotas da vista lateral ... 110
Figura 89 - Cotas da vista frontal ... 110
Figura 90 - Cotas da vista superior ... 110
Figura 91- Comparação de tamanho com pessoa no interior ... 111
Figura 92 - Seção de 1 colmo usada para as verificações ... 111
Figura 93 - Seção de 2x1 colmos usada para as verificações ... 111
Figura 94 Seção de 3x1 colmos usada para as verificações ... 112
Figura 95 - Carga móvel de 5kN/m² ... 112
Figura 98- Vista lateral em perspectiva da cobertura ... 116
Figura 99- Vista frontal em perspectiva da cobertura ... 116
Figura 100- Vista isométrica em perspectiva da cobertura ... 116
Figura 101- Vista superior em perspectiva cobertura ... 116
Figura 102- Sapé ... 117
Figura 103- Seção transversal da cumeeira ... 118
Figura 104- Comportamento à deflexão na cumeeira ... 119
Figura 105- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para a cumeeira .. 120
Figura 106- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para a cumeeira ... 120
Figura 107- Comportamento dos momentos na cumeeira ... 121
Figura 108-Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para a cumeeira .. 121
Figura 109- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para a cumeeira ... 121
Figura 110- Comportamento do cortante na cumeeira ... 122
Figura 111- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para a cumeeira ... 122
Figura 112- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para a cumeeira ... 123
Figura 113- Comportamento das forças axiais na cumeeira... 123
Figura 114- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para a cumeeira ... 124
Figura 115- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para a cumeeira ... 124
Figura 116- Seção transversal das penas nas extremidades ... 126
Figura 117- Seção transversal da pena central ... 126
Figura 118- Comportamento à deflexão nas penas das extremidades ... 128
Figura 119- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para as penas das extremidades ... 129
Figura 120- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para as penas das extremidades ... 129
Figura 121- Comportamento dos momentos nas penas das extremidades ... 130
Figura 122- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as penas das extremidades ... 130
Figura 123- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as penas das extremidades ... 130
extremidades ... 131
Figura 126- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as penas das extremidades ... 132
Figura 127- Comportamento das forças axiais nas penas das extremidades ... 132
Figura 128- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as penas das extremidades... 133
Figura 129- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as penas das extremidades ... 133
Figura 130- Comportamento à deflexão na pena central ... 135
Figura 131- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para a pena central ... 135
Figura 132- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para a pena central ... 135
Figura 133- Comportamento dos momentos na pena central ... 136
Figura 134- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para a pena central ... 136
Figura 135- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para a pena central .... 137
Figura 136- Comportamento do cortante na pena central ... 137
Figura 137- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para a pena central ... 138
Figura 138- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para a pena central ... 138
Figura 139- Comportamento das forças axiais na pena central ... 139
Figura 140- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para a pena central ... 139
Figura 141- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para a pena central .... 139
Figura 142- Verificação à compressão paralela na pena central ... 140
Figura 143- Verificação à tração paralela na pena central ... 140
Figura 144- Seção transversal das linhas ... 141
Figura 145- Comportamento à deflexão nas linhas ... 142
Figura 146- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para as linhas ... 143
Figura 147- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para as linhas ... 143
Figura 148- Comportamento dos momentos dos modelos sem articulação para as linhas 144 Figura 149- Comportamento dos momentos dos modelos articulados para as linhas ... 144
Figura 152- Comportamento do cortante nas linhas ... 146
Figura 153- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para as linhas ... 146
Figura 154- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as linhas ... 146
Figura 155- Comportamento das forças axiais nas linhas ... 147
Figura 156- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as linhas ... 147
Figura 157- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as linhas .. 148
Figura 158- Seção transversal das escoras ... 150
Figura 159- Comportamento à deflexão nas escoras ... 151
Figura 160- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para as escoras .... 151
Figura 161- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para as escoras ... 152
Figura 162- Comportamento dos momentos nas escoras ... 152
Figura 163- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as escoras ... 153
Figura 164- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as escoras ... 153
Figura 165- Comportamento do cortante nas escoras, vista frontal dos modelos sem articulação ... 154
Figura 166- Comportamento do cortante nas escoras, vista lateral dos modelos articulados ... 154
Figura 167- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para as escoras... 155
Figura 168- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as escoras ... 155
Figura 169- Comportamento das forças axiais nas escoras ... 156
Figura 170- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as escoras ... 156
Figura 171- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as escoras 156 Figura 172- Seção transversal dos arcos da cobertura ... 158
Figura 173- Dados dos colmos dos arcos da cobertura ... 159
Figura 174- Comportamento à deflexão nos arcos da cobertura ... 160
Figura 175- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos da cobertura ... 160
Figura 176- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos da cobertura ... 160
cobertura ... 161
Figura 179- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos da cobertura ... 162
Figura 180- Comportamento do cortante nos arcos da cobertura ... 162
Figura 181- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos da cobertura ... 163
Figura 182- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos da cobertura ... 163
Figura 183- Comportamento das forças axiais nos arcos da cobertura ... 164
Figura 184- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para os arcos da cobertura ... 164
Figura 185- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para os arcos da cobertura ... 165
Figura 188- Vista isométrica em perspectiva da treliça ... 167
Figura 189- Vista superior em perspectiva da treliça ... 167
Figura 186- Vista lateral em perspectiva da treliça ... 167
Figura 187- Vista frontal em perspectiva da treliça ... 167
Figura 190- Seção transversal da treliça ... 168
Figura 191- Disposição das barras na estrutura ... 169
Figura 192- Comprimento das barras estudadas... 169
Figura 193- Comportamento à deflexão na treliça ... 170
Figura 194- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para a treliça ... 171
Figura 195- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para a treliça ... 171
Figura 196- Comportamento dos momentos na treliça 7 ... 172
Figura 197- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para a treliça 7 ... 172
Figura 198- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para a treliça 7... 172
Figura 199- Comportamento dos momentos nas treliças 15 e 17 ... 173
Figura 200- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as treliças 15 e 17 ... 173
Figura 201 - Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as treliças 15 e 17 ... 174
Figura 202- Comportamento dos momentos na treliça 24 ... 174
Figura 205- Comportamento das forças axiais na treliça 7 ... 176
Figura 206- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para a treliça 7 ... 176
Figura 207- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para a treliça 7 177 Figura 208- - Comportamento das forças axiais nas treliças 15 e 17 ... 177
Figura 209- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as treliças 15 e 17 ... 178
Figura 210- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as treliças 15 e 17 ... 178
Figura 211- Comportamento das forças axiais na treliça 24 ... 179
Figura 212- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para treliça 24 ... 179
Figura 213- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para treliça 24 . 180 Figura 215- Vista frontal em perspectiva dos pilares principais ... 182
Figura 214- Vista lateral em perspectiva dos pilares principais ... 182
Figura 217- Vista superior em perspectiva dos pilares principais ... 182
Figura 216- Vista isométrica em perspectiva dos pilares principais ... 182
Figura 218- Seção transversal dos pilares principais ... 183
Figura 219- Comportamento à deflexão nos pilares principais ... 184
Figura 220- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para os pilares principais ... 185
Figura 221- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para os pilares principais ... 185
Figura 222- Comportamento dos momentos nos pilares principais ... 186
Figura 223- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para os pilares principais ... 186
Figura 224- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para os pilares principais ... 186
Figura 225- Comportamento das forças axiais nos pilares principais, vista lateral ... 187
Figura 226- Comportamento das forças axiais nos pilares principais, vista frontal ... 187
Figura 227- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para os pilares principais ... 188
principais ... 188
Figura 232- Vista superior em perspectiva dos tirantes ... 190
Figura 229- Vista lateral em perspectiva dos tirantes... 190
Figura 231- Vista isométrica em perspectiva dos tirantes ... 190
Figura 230- Vista frontal em perspectiva dos tirantes ... 190
Figura 233- Seção transversal dos tirantes ... 191
Figura 234- Comportamento à deflexão nos tirantes, vista lateral ... 192
Figura 235- Comportamento à deflexão nos tirantes, vista frontal ... 193
Figura 236- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para os tirantes ... 193
Figura 237- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para os tirantes ... 193
Figura 238- Comportamento dos momentos nos tirantes ... 194
Figura 239- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para os tirantes... 194
Figura 240- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para os tirantes ... 195
Figura 241- Comportamento das forças axiais nos tirantes ... 195
Figura 242- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para os tirantes ... 196
Figura 243- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para os tirantes 196 Figura 246- Vista isométrica em perspectiva dos arcos ... 198
Figura 244- Vista lateral em perspectiva dos arcos ... 198
Figura 245- Vista frontal em perspectiva dos arcos ... 198
Figura 247- Vista superior em perspectiva dos arcos ... 198
Figura 248-Seção transversal dos arcos... 199
Figura 249- Comportamento à deflexão nos arcos ... 200
Figura 250- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos ... 201
Figura 251- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos ... 201
Figura 252- Comportamento dos momentos nos arcos ... 202
Figura 253- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos ... 202
Figura 254- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos ... 202
Figura 255- Comportamento do cortante nos arcos ... 203
Figura 256- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos ... 203
Figura 257- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos ... 204
... 205
Figura 260- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para os arcos ... 205
Figura 264- Vista superior em perspectiva da junção de arcos ... 207
Figura 263- Vista isométrica em perspectiva da junção de arcos... 207
Figura 262- Vista frontal em perspectiva da junção de arcos... 207
Figura 261- Vista lateral em perspectiva da junção de arcos ... 207
Figura 265- Seção transversal da junção de arcos ... 208
Figura 266- Comportamento à deflexão na junção de arcos ... 209
Figura 267- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para a junção de arcos ... 210
Figura 268- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para a junção de arcos 210 Figura 269- Comportamento dos momentos na junção de arcos ... 211
Figura 270- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para a junção de arcos ... 211
Figura 271- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para a junção de arcos ... 211
Figura 272- Comportamento do cortante na junção de arcos ... 212
Figura 273- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para a junção de arcos ... 212
Figura 274- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para a junção de arcos 213 Figura 275- Comportamento das forças axiais na junção de arcos ... 213
Figura 276- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para a junção de arcos ... 214
Figura 277- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para a junção de arcos ... 214
Figura 279- Vista frontal em perspectiva do guarda corpo ... 216
Figura 281- Vista superior em perspectiva do guarda corpo ... 216
Figura 280- Vista isométrica em perspectiva do guarda corpo ... 216
Figura 278- Vista lateral em perspectiva do guarda corpo ... 216
Figura 282- Seção transversal do guarda corpo ... 217
Figura 283- Comportamento à deflexão no guarda corpo ... 218
Figura 284- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para o guarda corpo ... 218
Figura 286- Verificação da deflexão no guarda corpo ... 219
Figura 287- Comportamento dos momentos no guarda corpo ... 219
Figura 288- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para o guarda corpo ... 220
Figura 289- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para o guarda corpo .. 220
Figura 290- Comportamento das forças axiais no guarda corpo ... 221
Figura 291- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para o guarda corpo ... 221
Figura 292- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para o guarda corpo ... 221
Figura 296- Vista superior em perspectiva do tabuleiro... 223
Figura 295- Vista isométrica em perspectiva do tabuleiro ... 223
Figura 294- Vista frontal em perspectiva do tabuleiro ... 223
Figura 293- Vista lateral em perspectiva do tabuleiro ... 223
Figura 297- Deck de bambu ... 224
Figura 298- Seção transversal dos arcos laterais do tabuleiro ... 225
Figura 299- Seção transversal dos arcos centrais do tabuleiro ... 225
Figura 300- Comportamento à deflexão nos arcos do tabuleiro ... 227
Figura 301- Deflexão mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos do tabuleiro ... 227
Figura 302- Deflexão mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos do tabuleiro ... 227
Figura 303- Comportamento dos momentos nos arcos do tabuleiro ... 228
Figura 304- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos do tabuleiro ... 228
Figura 305- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos do tabuleiro ... 229
Figura 306- Comportamento do cortante nos arcos do tabuleiro ... 229
Figura 307- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para os arcos do tabuleiro ... 230
Figura 308- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para os arcos do tabuleiro ... 230
do tabuleiro ... 231
Figura 311- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para os arcos do tabuleiro ... 231
Figura 312- Seção transversal das vigas que sustentam as varandas ... 233
Figura 313- Seção transversal das vigas que conectam os tirantes ... 234
Figura 314- Seção transversal das vigas das extremidades ... 234
Figura 315- Seção transversal da viga central ... 234
Figura 316- Seção transversal das vigas simples de apoio ... 235
Figura 317- Comportamento à deflexão nas vigas transversais da varanda ... 236
Figura 318- Vigas transversais com maior deformação na varanda ... 236
Figura 319- Comportamento dos momentos nas vigas transversais da varanda ... 237
Figura 320- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas transversais da varanda ... 237
Figura 321´- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais da varanda ... 237
Figura 322- Comportamento do cortante nas vigas transversais da varanda ... 238
Figura 323- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas transversais da varanda ... 238
Figura 324- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais da varanda ... 239
Figura 325- Comportamento das forças axiais nas vigas transversais da varanda ... 239
Figura 326- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as vigas transversais da varanda ... 240
Figura 327- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as vigas transversais da varanda ... 240
Figura 328- Comportamento à deflexão nas vigas transversais conectadas aos tirantes.... 242
Figura 329- Comportamento dos momentos nas vigas transversais conectadas aos tirantes ... 242
Figura 330- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas transversais conectadas aos tirantes ... 243
Figura 331- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais conectadas aos tirantes... 243
transversais conectadas aos tirantes ... 244
Figura 334- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais conectadas aos tirantes... 244
Figura 335- Comportamento das forças axiais nas vigas transversais conectadas aos tirantes ... 245
Figura 336- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as vigas transversais conectadas aos tirantes ... 245
Figura 337- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para vigas transversais conectadas aos tirantes ... 246
Figura 338- Comportamento à deflexão nas vigas transversais servindo de apoio ... 247
Figura 339- Comportamento dos momentos nas vigas transversais servindo de apoio ... 248
Figura 340- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas transversais servindo de apoio ... 248
Figura 341- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais servindo de apoio ... 248
Figura 342- Comportamento do cortante nas vigas transversais servindo de apoio ... 249
Figura 343- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas transversais servindo de apoio ... 249
Figura 344- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas transversais servindo de apoio ... 250
Figura 345- Comportamento das forças axiais nas vigas transversais servindo de apoio .. 250
Figura 346- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as vigas transversais servindo de apoio ... 251
Figura 347- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para vigas transversais servindo de apoio ... 251
Figura 348- Seção transversal da viga longitudinal da extremidade da varanda... 252
Figura 349- Seção transversal das vigas longitudinais da varanda ... 253
Figura 350- Comportamento à deflexão nas vigas longitudinais da varanda ... 253
Figura 351- Comportamento dos momentos nas vigas longitudinais da varanda ... 254
Figura 352- Momento mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas longitudinais da varanda ... 255
Figura 353- Momento mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas longitudinais da varanda ... 255
Figura 355- Cortante mais desfavorável dos modelos sem articulação para as vigas longitudinais da varanda ... 256 Figura 356- Cortante mais desfavorável dos modelos articulados para as vigas longitudinais da varanda ... 256 Figura 357- Comportamento das forças axiais nas vigas longitudinais da varanda ... 257 Figura 358- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos sem articulação para as vigas longitudinais da varanda ... 257 Figura 359- Esforços axiais mais desfavoráveis dos modelos articulados para as vigas longitudinais da varanda ... 258 Figura 360- Representação da fundação ... 260 Figura 361- Ligações detalhadas, vista lateral ... 261 Figura 362- Ligações detalhadas, vista superior ... 261 Figura 363- Ligações detalhadas, vista frontal ... 261 Figura 364- Detalhe 1: Ligação entre os pilares, cumeeira e tirantes... 262 Figura 365- Detalhe 2: Ligação entre os tirantes e o arco principal ... 262 Figura 366- Detalhe 3: Ligação entre o tirante, viga transversal e arco do tabuleiro ... 263 Figura 367- Detalhe 4: Ligação entre a treliça, linha da extremidade, componente da varanda e o arco... 263 Figura 368- Detalhe 5: Ligação entre tirante, viga transversal, treliça e arco do tabuleiro 263 Figura 369- Detalhe 6: Ligação entre a treliça e cumeeira ... 264 Figura 370- Detalhe 7:Ligação entre o arco principal e a treliça ... 264 Figura 371- Detalhe 8: Ligação entre arcos, treliça e componente da varanda ... 264 Figura 372- Detalhe 9: Ligação entre cumeeira, treliça, e penas centrais ... 265 Figura 373 Detalhe 10: Ligação entre os arcos principais, treliça e linha central ... 265 Figura 374- Detalhe 11: Ligação entre a treliça, arco do tabuleiro, escora central e vigas transversais ... 265 Figura 375- Detalhe 12: Ligação entre o arco da cobertura, pena e linha da extremidade, e escora ... 266 Figura 376- Detalhe 13: Ligação entre o arco da cobertura, linha e pena central, e escoras ... 266 Figura 377- Detalhe 14: Ligação entre o pequeno pilar da varanda, a escora e componente da varanda... 266
varanda da extremidade ... 267 Figura 379- Detalhe 16: Ligação entre o pequeno pilar da varanda, viga longitudinal da varanda e viga transversal... 267
Tabela 1 - Esforços admissíveis Fi (MPa), CH=12% ... 49 Tabela 2 - Módulos de elasticidade Ei (MPa), CH=12% ... 49 Tabela 3 - Resistências características do bambu a partir da resistência característica à compressão paralela às fibras ... 50 Tabela 4 - Fatores de redução ... 50 Tabela 5 - Coeficientes de modificação por duração de carga (CD) ... 51 Tabela 6 - Coeficientes de modificação por teor de umidade (Cm) ... 52 Tabela 7 - Coeficientes de modificação por temperatura (Ct) ... 53 Tabela 8 - Deflexões admissíveis (mm), nota3 ... 55 Tabela 9 - Valores de Cc ... 56 Tabela 10 - Cargas w para cálculo de seção e deflexões ... 56 Tabela 11 - Coeficientes CL para diferentes relações d/b ... 57 Tabela 12 - Módulos de seção para algumas vigas compostas... 59 Tabela 13 - Coeficiente de comprimento efetivo ... 63 Tabela 14 - Classificação de colunas por esbeltez ... 64 Tabela 15 - Cargas admissíveis para uniões parafusadas com cisalhamento duplo ... 69 Tabela 16 - Coeficiente de redução por grupo Cg ... 70 Tabela 17 - Dimensões mínimas de arruelas para uniões parafusadas ... 70 Tabela 18- Peso próprio dos materiais e da estrutura ... 114 Tabela 19 - Combinações de cargas e coeficientes ... 114 Tabela 20- Dados dos colmos da cumeeira ... 118 Tabela 21- Esforços admissíveis para a cumeeira ... 119 Tabela 22- Verificação da deflexão na cumeeira ... 120 Tabela 23- Verificação do memento na cumeeira ... 122 Tabela 24- Verificação de cisalhamento na cumeeira ... 123 Tabela 25- Verificação à compressão paralela na cumeeira ... 125 Tabela 26- Verificação à tração paralela na cumeeira ... 125 Tabela 27- Verificação à flexotração na cumeeira ... 125 Tabela 28- Verificação à felxocompressão na cumeeira ... 125 Tabela 29- Dados dos colmos das penas nas extremidades... 126 Tabela 30- Dados dos colmos da pena central ... 127 Tabela 31- Esforços admissíveis para as penas nas extremidades ... 127
Tabela 33- Verificação da deflexão nas penas das extremidades ... 129 Tabela 34- Verificação do momento nas penas das extremidades ... 131 Tabela 35- Verificação de cisalhamento nas penas das extremidades ... 132 Tabela 36- Verificação à compressão paralela nas penas das extremidades ... 133 Tabela 37- Verificação à tração paralela nas penas das extremidades ... 134 Tabela 38- Verificação à flexotração nas penas das extremidades ... 134 Tabela 39- Verificação à flexocompressão nas penas das extremidades ... 134 Tabela 40- Verificação da deflexão na pena central... 136 Tabela 41- Verificação do momento na pena central ... 137 Tabela 42- Verificação de cisalhamento na pena central ... 138 Tabela 43- Verificação à flexotração na pena central ... 140 Tabela 44- Verificação à flexocompressão na pena central ... 140 Tabela 45- Dados dos colmos das linhas ... 141 Tabela 46- Esforços admissíveis para as linhas... 142 Tabela 47- Verificação da deflexão nas linhas ... 143 Tabela 48- Verificação do momento nas linhas ... 145 Tabela 49- Verificação de cisalhamento nas linhas... 147 Tabela 50- Verificação à compressão paralela nas linhas centrais ... 148 Tabela 51- Verificação à tração paralela nas linhas das extremidades ... 148 Tabela 52- Verificação à flexotração nas linhas das extremidades ... 149 Tabela 53- Verificação à flexocompressão nas linhas centrais ... 149 Tabela 54- Dados dos colmos das escoras... 150 Tabela 55- Esforços admissíveis para as escoras ... 150 Tabela 56- Verificação da deflexão nas escoras ... 152 Tabela 57- Verificação do momento nas escoras ... 153 Tabela 58- Verificação de cisalhamento nas escoras ... 155 Tabela 59- Verificação à compressão paralela nas escoras ... 157 Tabela 60- Verificação à tração paralela nas escoras ... 157 Tabela 61- Verificação à flexotração nas escoras ... 157 Tabela 62- Verificação à flexocompressão nas escoras ... 158 Tabela 63- Esforços admissíveis para os arcos da cobertura... 159 Tabela 64- Verificação da deflexão nos arcos da cobertura ... 161 Tabela 65- Verificação do momento nos arcos da cobertura ... 162
Tabela 67- Verificação à compressão paralela nos arcos da cobertura ... 165 Tabela 68- Verificação à tração paralela nos arcos da cobertura ... 165 Tabela 69- Verificação à flexotração nos arcos da cobertura ... 166 Tabela 70- Verificação à flexocompressão nos arcos da cobertura... 166 Tabela 71- Dados dos colmos da treliça com a média de vão ... 169 Tabela 72- Esforços admissíveis para as treliças... 170 Tabela 73- Verificação da deflexão na treliça ... 171 Tabela 74- - Verificação do momento na treliça 7 ... 173 Tabela 75- - Verificação do momento nas treliças 15 e 17 ... 174 Tabela 76- Verificação do momento na treliça 24 ... 176 Tabela 77- Verificação à compressão paralela na treliça 7 ... 177 Tabela 78- Verificação à compressão paralela na treliça 17 ... 178 Tabela 79- Verificação à tração paralela na treliça 15 ... 179 Tabela 80- Verificação à compressão paralela para treliça 24 ... 180 Tabela 81- Verificação à flexocompressão na treliça 7 ... 180 Tabela 82- Verificação à flexotração na treliça 17 ... 181 Tabela 83- Verificação à flexocompressão na treliça 15 ... 181 Tabela 84- Verificação à flexocompressão na treliça 24 ... 181 Tabela 85- Dados dos colmos dos pilares principais ... 183 Tabela 86- Esforços admissíveis para os pilares principais ... 184 Tabela 87- Verificação da deflexão nos pilares principais ... 185 Tabela 88- Verificação do momento nos pilares principais ... 187 Tabela 89- Verificação à compressão paralela nos pilares principais ... 189 Tabela 90- Verificação à tração paralela nos pilares principais ... 189 Tabela 91- Verificação à flexotração nos pilares principais... 189 Tabela 92- Verificação à flexocompressão nos pilares principais ... 189 Tabela 93- Dados dos colmos dos tirantes ... 191 Tabela 94- Esforços admissíveis para os tirantes ... 192 Tabela 95-Verificação da deflexão nos tirantes ... 194 Tabela 96- Verificação do momento nos tirantes ... 195 Tabela 97-Verificação à compressão paralela nos tirantes ... 196 Tabela 98- Verificação à tração paralela nos tirantes ... 197 Tabela 99- Verificação à flexotração nos tirantes ... 197
Tabela 101- Dados dos colmos dos arcos ... 199 Tabela 102- Esforços admissíveis para os arcos ... 200 Tabela 103- Verificação da deflexão nos arcos ... 201 Tabela 104- Verificação do momento nos arcos ... 203 Tabela 105- Verificação de cisalhamento nos arcos ... 204 Tabela 106- Verificação à compressão paralela nos arcos ... 205 Tabela 107- Verificação à flexocompressão nos arcos ... 206 Tabela 108- Dados dos colmos da junção de arcos ... 208 Tabela 109- Esforços admissíveis para a junção de arcos ... 209 Tabela 110- Verificação da deflexão na junção de arcos ... 210 Tabela 111- Verificação do momento na junção de arcos... 212 Tabela 112- Verificação de cisalhamento na junção de arcos ... 213 Tabela 113- Verificação à compressão paralela na junção de arcos ... 215 Tabela 114- Verificação à tração paralela na junção de arcos ... 215 Tabela 115- Verificação à flexotração na junção de arcos ... 215 Tabela 116- Verificação à flexocompressão na junção de arcos ... 215 Tabela 117- Dados dos colmos do guarda corpo ... 217 Tabela 118- Esforços admissíveis para o guarda corpo ... 217 Tabela 119- Verificação do momento no guarda corpo ... 220 Tabela 120- Verificação à tração paralela no guarda corpo ... 222 Tabela 121- Verificação à flexotração no guarda corpo... 222 Tabela 122- Dados dos colmos dos arcos do tabuleiro ... 226 Tabela 123- Esforços admissíveis para os arcos do tabuleiro ... 226 Tabela 124- Verificação da deflexão nos arcos do tabuleiro... 228 Tabela 125- Verificação do momento nos arcos do tabuleiro ... 229 Tabela 126- Verificação de cisalhamento nos arcos do tabuleiro ... 230 Tabela 127- Verificação à compressão paralela nos arcos do tabuleiro ... 232 Tabela 128- Verificação à tração paralela nos arcos do tabuleiro ... 232 Tabela 129- Verificação à flexotração nos arcos do tabuleiro ... 232 Tabela 130- Verificação à flexocompressão nos arcos do tabuleiro ... 233 Tabela 131- Dados dos colmos das vigas transversais da varanda... 235 Tabela 132- Verificação da deflexão nas vigas transversais da varanda ... 236 Tabela 133- Verificação do momento nas vigas transversais da varanda ... 238
Tabela 135- Verificação à compressão paralela nas vigas transversais da varanda ... 240 Tabela 136- Verificação à tração paralela nas vigas tranversais da varanda... 241 Tabela 137- Verificação à flexotração nas vigas transversais da varanda ... 241 Tabela 138- Verificação à flexocompressão nas vigas transversais da varanda ... 241 Tabela 139- Dados dos colmos das vigas transversais conectadas aos tirantes ... 241 Tabela 140- Verificação da deflexão nas vigas transversais conectadas aos tirantes ... 242 Tabela 141- Verificação do momento nas vigas transversais conectadas aos tirantes ... 243 Tabela 142- Verificação de cisalhamento nas vigas transversais conectadas aos tirantes . 245 Tabela 143- Verificação à tração paralela nas vigas transversais conectadas aos tirantes . 246 Tabela 144- Verificação à flexotração nas vigas transversais conectadas aos tirantes ... 246 Tabela 145- Dados dos colmos das vigas transversais servindo de apoio... 247 Tabela 146- Verificação da deflexão nas vigas transversais servindo de apoio ... 247 Tabela 147- Verificação do momento nas vigas transversais servindo de apoio ... 249 Tabela 148- Verificação de cisalhamento nas vigas transversais servindo de apoio ... 250 Tabela 149- Verificação à tração paralela nas vigas transversais servindo de apoio ... 251 Tabela 150- Verificação à flexotração nas vigas transversais servindo de apoio ... 252 Tabela 151- Dados dos colmos das vigas longitudinais da varanda... 253 Tabela 152- Verificação da deflexão nas vigas longitudinais da varanda ... 254 Tabela 153- Verificação do momento nas vigas longitudinais da varanda ... 255 Tabela 154- Verificação de cisalhamento nas vigas longitudinais da varanda ... 257 Tabela 155- Verificação à compressão paralela nas vigas longitudinais da varanda ... 258 Tabela 156- Verificação à tração paralela nas vigas longitudinais da varanda ... 258 Tabela 157- Verificação à flexotração nas vigas longitudinais da varanda ... 259 Tabela 158- Verificação à flexocompressão nas vigas longitudinais da varanda ... 259
1 INTRODUÇÃO... 34 1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ... 35 1.2 OBJETIVOS ... 36 1.2.1 Objetivo geral ... 36 1.2.2 Objetivos específicos ... 36 1.3 JUSTIFICATIVA ... 36 1.4 LIMITAÇÕES DE ESTUDO ... 37 2 BAMBU ... 38 2.1 HISTÓRICO ... 38 2.1.1 Anatomia ... 39 2.1.2 Cultivo e colheita ... 41 2.1.3 Tratamento e secagem ... 42 2.1.4 Transporte e armazenamento ... 43 2.1.5 Limitações ... 44 2.2 ESPÉCIES MAIS UTILIZADAS ... 44 2.2.1 Guadua angustifólia ... 45 2.2.2 Dendrocalamus giganteus ... 46 3 MÉTODO DE CÁLCULO NORMATIVO ... 47 3.1 PROJETO ESTRUTURAL ... 47 3.1.1 Densidade ... 47 3.1.2 Combinações de carga ... 48 3.1.3 Esforços admissíveis e módulo de elasticidade ... 49 3.1.3.1 Esforços admissíveis ... 49 3.1.3.2 Coeficientes de modificação... 51
3.1.3.2.1 Coeficiente de modificação por duração da carga (CD) ... 51 3.1.3.2.2 Coeficiente de modificação por teor de umidade (Cm) ... 52 3.1.3.2.3 Coeficiente de modificação por temperatura (Ct) ... 52 3.1.3.2.4 Coeficiente de modificação por redistribuição de carga, ação conjunta (Cr) .... 53
3.1.4 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão... 53 3.1.4.1 Perfuração ... 54 3.1.4.2 Área da seção transversal ... 54 3.1.4.3 Conicidade ... 54
3.1.4.5 Deflexões ... 55
3.1.4.5.1 Efeito de cisalhamento ... 56 3.1.4.5.2 Cargas para cálculo de seção e deflexões ... 56
3.1.4.6 Flexão ... 56
3.1.4.6.1 Coeficiente de modificação por estabilidade lateral das vigas (CL) ... 57 3.1.4.6.2 Estabilidade lateral ... 58 3.1.4.6.3 Momento resistente ... 58
3.1.4.7 Cisalhamento ... 59
3.1.4.7.1 Distribuição dos conectores em vigas de seção compostas ... 60
3.1.4.8 Compressão perpendicular às fibras (esmagamento) ... 61 3.1.5 Dimensionamento de elementos submetidos à força axial ... 62 3.1.5.1 Tração paralela às fibras ... 62 3.1.5.2 Compressão paralela às fibras ... 62
3.1.5.2.1 Comprimento efetivo (le) ... 62 3.1.5.2.2 Esbeltez (λ) ... 63 3.1.5.2.3 Esforços máximos ... 64
3.1.6 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 66 3.1.6.1 Elementos submetidos simultaneamente à tração e flexão ... 66 3.1.6.2 Elementos submetidos simultaneamente à compressão e flexão ... 66 3.1.7 Dimensionamento das ligações ... 67 4 LIGAÇÕES ... 71 4.1 CORTES ... 72 4.2 CONEXÕES ... 73 5 PASSARELA EM BAMBU ... 83 5.1 ESTRUTURA ... 83 6 ESTUDOS DE CASO ... 85 6.1 PONTE JENNY GARZÓN – BOGOTÁ ... 85 6.2 PONTE DE BAMBU EM GUANEZHOUA – CHINA ... 88 6.3 THE MILLENIUM BRIDGE – INDONÉSIA ... 90
6.4 PONTE DE BAMBU PARAÍSO DO ORANGOTANGO – SUMATRA DO NORTE
94
6.5 PONTE DE CÚCUTA – COLÔMBIA ... 96 7 PROPOSTA DE PROJETO ... 99
7.2 CARGA DE VENTO ... 99 7.3 CARGAS MÓVEIS ... 99 7.4 FUNDAÇÃO ... 99 7.5 LOCALIZAÇÃO ... 100 7.6 TIPOLOGIA PROPOSTA ... 102 7.7 CARACTERÍSTICAS DO PROJETO ... 104 8 PROJETO ESTRUTURAL ... 105 8.1 MODELO ... 107 8.1.1 Dimensões ... 110 8.1.2 Seções transversais ... 111 8.2 CARGAS ... 112 8.2.1 Combinações de cargas ... 114 8.3 DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL ... 115 8.3.1 Cobertura ... 116 8.3.1.1 Cumeeira... 118 8.3.1.1.1 Dimensionamento à flexão ... 119 8.3.1.1.2 Dimensionamento às forças axiais ... 123 8.3.1.1.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 125
8.3.1.2 Penas ... 126
8.3.1.2.1 Dimensionamento à flexão seção 2x1 ... 128 8.3.1.2.2 Dimensionamento às forças axiais seção 2x1 ... 132 8.3.1.2.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial seção 2x1.. 134 8.3.1.2.4 Dimensionamento à flexão seção 3x1 ... 134 8.3.1.2.5 Dimensionamento às forças axiais seção 3x1 ... 139 8.3.1.2.6 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial seção 3x1.. 140
8.3.1.3 Linhas ... 141
8.3.1.3.1 Dimensionamento à flexão ... 142 8.3.1.3.2 Dimensionamento às forças axiais ... 147 8.3.1.3.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 148
8.3.1.4 Escoras ... 149
8.3.1.4.1 Dimensionamento à flexão ... 151 8.3.1.4.2 Dimensionamento às forças axiais ... 156 8.3.1.4.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 157
8.3.1.5.1 Dimensionamento à flexão ... 159 8.3.1.5.2 Dimensionamento às forças axiais ... 164 8.3.1.5.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 166
8.3.2 Treliças ... 167 8.3.2.1 Dimensionamento à flexão ... 170 8.3.2.2 Dimensionamento às forças axiais ... 176 8.3.2.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 180 8.3.3 Pilares principais ... 182 8.3.3.1 Dimensionamento à flexão ... 184 8.3.3.2 Dimensionamento às forças axiais ... 187 8.3.3.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 189 8.3.4 Tirantes ... 190 8.3.4.1 Dimensionamento à flexão ... 192 8.3.4.2 Dimensionamento às forças axiais ... 195 8.3.4.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 197 8.3.5 Arcos ... 198 8.3.5.1 Dimensionamento à flexão ... 200 8.3.5.2 Dimensionamento às forças axiais ... 204 8.3.5.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 206 8.3.6 Junção de arcos... 207 8.3.6.1 Dimensionamento à flexão ... 209 8.3.6.2 Dimensionamento às forças axiais ... 213 8.3.6.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 215 8.3.7 Guarda corpo ... 216 8.3.7.1 Dimensionamento à flexão ... 218 8.3.7.2 Dimensionamento às forças axiais ... 221 8.3.7.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 222 8.3.8 Tabuleiro ... 223 8.3.8.1 Arcos longitudinais ... 225
8.3.8.1.1 Dimensionamento à flexão ... 226 8.3.8.1.2 Dimensionamento às forças axiais ... 231 8.3.8.1.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 232
8.3.8.2.2 Dimensionamento às forças axiais seção 3x2 ... 239 8.3.8.2.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial seção 3x2.. 241 8.3.8.2.4 Dimensionamento à flexão seção 2x2 ... 241 8.3.8.2.5 Dimensionamento às forças axiais seção 2x2 ... 245 8.3.8.2.6 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial seção 2x2.. 246 8.3.8.2.7 Dimensionamento à flexão seção de 1 colmo ... 247 8.3.8.2.8 Dimensionamento às forças axiais seção de 1 colmo ... 250 8.3.8.2.9 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial seção de 1 colmo 252
8.3.8.3 Vigas longitudinais ... 252
8.3.8.3.1 Dimensionamento à flexão ... 253 8.3.8.3.2 Dimensionamento às forças axiais ... 257 8.3.8.3.3 Dimensionamento de elementos submetidos à flexão e força axial ... 259
8.3.9 Fundação ... 259 8.4 LIGAÇÕES ... 260 8.4.1 Detalhamentos ... 261 9 CONCLUSÃO ... 268 10 REFERÊNCIAS ... 269
1 INTRODUÇÃO
A construção civil nos dias atuais precisa de novos materiais e técnicas, sendo destacada a necessidade de materiais alternativos buscando reduzir os inúmeros problemas ambientais gerados pelos resíduos, hoje em dia a construção civil é uma das áreas mais poluentes e degradantes do meio ambiente, este projeto tem como objetivo conscientizar os profissionais da área que existem materiais renováveis e sustentáveis e que funcionam de forma excelente e ainda trazem um aspecto visual muito agradável e harmonioso, saindo do padrão de “cidades cinzas”, onde culturalmente instituições nos trazem em sua maioria informações sobre concreto e sobre os materiais mais usuais, não nos instruindo a observar mais ao nosso redor e utilizar o que a natureza nos oferece sem degradá-la, métodos, materiais e técnicas alternativas que resultam muito bem e em alguns casos até melhor do que o usual. O presente trabalho, traz uma proposta de projeto sustentável e renovável, com foco em uma nova forma de pensar que irá ajudar o nosso planeta ao mesmo tempo nos trazer outros benefícios.
Nesse cenário e para o relativo trabalho o bambu será apresentado como um material viável para construção. Ele está presente em uma participação insignificante nas obras em nosso país, por questões culturais, sendo que é um material excelente, e para nós é melhor ainda pois aqui esse material é abundante e temos capacidade de explorá-lo cada vez mais, tendo em vista também que é um material economicamente viável e muito resistente, sustentável e o mais importante, um material totalmente renovável, sendo classificado como uma gramínea a natureza nos oferece esse material em grande quantidade todo ano.
Um fator relevante desse material é que ele é mal visto pelo pelos clientes, um pré-conceito levado a cultura, novamente, com pensamentos que não é um material nobre, sendo classificado com menos valor que a madeira, sendo também o objetivo desse trabalho desmistificar isso e tornar mais acessível a utilização do bambu.
Em uma palestra no curso bamboo U, Neil Thomas, diretor do atelier one, um escritório de engenharia em Londres que possui diversos projetos que os destacam, chamou atenção pela seguinte frase “se projetarmos um material de construção ideal, ele se pareceria com bambu” ou seja, segundo ele o bambu se aproxima muito de um material estrutural ideal pelas suas características, então o que nos leva a pergunta: por que ainda não estamos utilizando esse material? Cuja a resposta é simples, cultura, falta de informação e pouca consideração ao nosso ambiente.
Esse trabalho incentiva o uso do bambu, tendo como importância a preservação do meio ambiente, mostrando uma alternativa ecologicamente viável e características físico-mecânicas suficientes para ser utilizado em obras.
Inicialmente serão descritos o histórico do bambu, apresentando sua anatomia e descrevendo os processos desde seu cultivo até seu armazenamento final, mostrando suas limitações, apontando suas diferentes espécies e sua distribuição mundial. Com isso será classificado as espécies mais utilizadas na construção civil para a escolha de qual espécie será utilizada no projeto.
Será feito um levantamento das normas que possuem o método de cálculo, sendo a maioria estrangeira, será adaptado os métodos da norma colombiana NSR-10 título G, a qual é a mais completa em assuntos relacionados ao uso do bambu na construção civil, com um embasamento no projeto de norma ABNT NBR 16828-1, complementado com as normas equatoriana NEC- Estructuras de guadua e a norma peruana NTE-100.
Serão detalhados os tipos de cortes e ligações existentes para ter exemplos a serem aplicados na estrutura a ser projetada, tendo assim uma melhor opção de escolha e embasamento teórico do funcionamento dessas ligações para melhor confecção do projeto.
Será estudado a metodologia e conceitos do porquê de construir uma ponte em bambu, onde será mostrado características de como é feito o método estrutural para a confecção da passarela.
Será feito um estudo às obras já executadas, conforme o padrão de projeto a ser desenvolvido posteriormente, para utilização como referencial teórico e resolução de questões construtivas e de execução. Estas obras serão a Ponte Jenny Garzón localizada em Bogotá, a Ponte de Bambú em Guanezhoua localizada na China, a The Millennium Bridge localizada na Indonésia, a Ponte de Bambu Paraíso do Orangotango localizada na Sumatra do norte e a Ponte de Cúcuta localizada na Colômbia.
O sétimo capítulo expõe, após o embasamento teórico, os detalhes para a confecção da proposta e o projeto escolhido como base para os estudos, onde será desenvolvido a solução e proposta que dá início ao projeto executivo e estrutural.
O oitavo capítulo expõe o dimensionamento do projeto e forma de execução da estrutura proposta sendo feita as devidas verificações e recomendações
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
1.2 OBJETIVOS
De acordo com o problema apresentado, são mencionados nesta seção o objetivo geral e os específicos.
1.2.1 Objetivo geral
Desenvolver o projeto de uma passarela em bambu com base em pesquisa com propósito de identificar requisitos e informações necessárias para o seu desenvolvimento, exaltando a importância ambiental da utilização do material, propondo um projeto sustentável e renovável.
1.2.2 Objetivos específicos
a) Descrever as características do bambu como material para engenharia; b) Apontar as espécies mais utilizadas;
c) Demonstrar o método de cálculo normativo aplicável; d) Descrever os tipos de ligações;
e) Entender a metodologia para a concepção de passarelas; f) Examinar estudos de caso;
g) Caracterizar o projeto proposto.
h) Dimensionar e verificar a estrutura proposta
1.3 JUSTIFICATIVA
No brasil por uma questão cultural é muito utilizado o concreto na maioria das construções, por isso prejudicando também o meio ambiente, retirando paisagens e transformando em centros urbanos, cidades cinzas.
O bambu com sendo uma alternativa mais barata com alta produtividade e pouco gasto energético, além de ser leve também traz uma harmonização visual, sendo uma alternativa totalmente renovável e sustentável, ou seja, viável para diversas utilizações, sem degradar nosso meio.
Há milênios, esse material dá forma a construções tradicionais em países como o Japão e a China. Nos últimos anos, pesquisas na construção civil tem avalizado sua resistência e durabilidade como material de construção. Arquitetos do mundo todo, têm redescoberto a utilização do bambu, que tem sido usado não somente em decoração, mas em todo tipo de construção, pública ou privada.
A necessidade de repensar o consumo de materiais na construção, visando a obtenção de parâmetros mais sustentáveis na dimensão ambiental, atrai expectativas para a exploração de materiais com características promissoras e compatíveis. E o caso do bambu, visto com grande potencial de funcionalidade e aplicação mercadológica (NAIME, 2019).
Ou seja, o bambu é um dos mais sustentáveis materiais de construção, com uma das maiores capacidades de renovação na natureza, e sem a necessidade do replantio. É também o recurso natural que se renova em menor tempo, não havendo nenhuma outra espécie que possa competir com o rápido crescimento dessa gramínea.
1.4 LIMITAÇÕES DE ESTUDO
No Brasil, atualmente, existe apenas um projeto de norma para projetos em bambu. Por este motivo, para a realização do trabalho, será utilizada como referência norma estrangeira vigente. O projeto de norma brasileira será também considerado como complemento para o desenvolvimento do projeto.
2 BAMBU
Hoje o emprego do bambu na construção civil é baseado em sistemas culturais, tendo pré-conceitos em sua utilização e muitas soluções difundindo o seu uso adequado na construção, é um material que possui excelentes propriedades físico-mecânicas podendo até ser utilizado no lugar do aço em algumas situações. De acordo com a orientação das suas fibras serem paralelas ao eixo do colmo o bambu resiste mais à tração do que à compressão, e seu módulo de elasticidade varia em função da posição do colmo. É um material que proporciona um conforto térmico sendo uma boa característica para construção, os projetos de construção com bambu devem levar em consideração beirais avançados para evitar a exposição do material à chuva e sol e também não podendo ter seus pilares em contato direto com o piso, seguindo dessa forma uma sabedoria colombiana: construções com bambus carecem de boas botas e um bom chapéu (SILVA, 2005)
2.1 HISTÓRICO
O bambu é uma planta ancestral já sendo utilizado pelo homem pré-histórico na construção de sua primeira moradia e utensílios para sobrevivência, a palavra bambu pode ter tido origem por causa do grande estouro que seus colmos provocam quando é submetido ao fogo. Pertence à família das gramíneas e subfamília bambusoideae se diferenciando em duas tribos, os bambus lenhosos, como já se diz o nome possuem consistência lenhosa (lignificado) que variam de 1m-40m de comprimento e os bambus herbáceos que possuem consistência herbácea (não lignificado) que podem chegar a 2m de comprimento (SILVA, 2005).
O material acompanha a evolução do homem a tempos, principalmente no oriente, sendo utilizado em diversas construções famosas como, por exemplo, a cúpula do Taj Mahal, no primeiro filamento utilizado por Thomas Edison, na construção da estrutura do 14-bis de Santos Dumont, como curiosidade o bambu é conhecido na Índia como “a madeira dos pobres”, na China como “o amigo das pessoas” e no Vietnam como “ o irmão” (BRAGA; ARRANZ; CAMINHOLA, 2011).
Com isso Dunkelberg (1996, apud PADOVAN, 2010) destaca que mesmo o bambu sendo uma gramínea ele é constituído por uma parte aérea (colmo, folhas e ramificações) e uma parte subterrânea (rizoma e raiz) da mesma maneira que as árvores, no entanto pela sua estrutura do tecido celular lignificado e propriedades semelhantes às da madeira, o bambu também pode ser chamado de madeira.
Com isso o bambu pode ser considerada uma mais perfeitas estruturas encontradas na natureza combinando elevados índices de dureza, resistência e leveza, sendo um material renovável cujo o crescimento é muito rápido comparado com outros tipos de madeira, por exemplo o pinus que é utilizado para reflorestamento para suprir a demanda da indústria madeireira, devendo também ser visto como uma séria alternativa a outros materiais do mercado da construção civil (GUIMARÃES JUNIOR et al., 2010), podendo ser chamado de acordo com essa época de preocupações com a sustentabilidade de o material para o século XXI sendo uma das matérias primas mais sustentáveis existentes (GHAVAMI, 2017).
É de grande importância o desenvolvimento de novas tecnologias e novos processos de construção com técnicos devidamente preparados para aproveitar os recursos em que a natureza oferece, exaltando que o bambu é um material não poluente e não precisa de muito consumo de energia e oxigênio em seu processo, ou seja, uma fonte de baixo custo e renovável, sendo que a substituição da madeira pelo bambu um caminho a ser trilhado e mais explorado (SILVA, 2011).
Existem várias discordâncias referentes ao número total de gêneros e espécies de bambu, mas isso devido ao caso de identificações e registros ao órgão responsável, podendo se diferenciar em mais de 75 gêneros e mais de 1250 espécies em todo mundo, se distribuindo naturalmente nos trópicos e regiões temperadas, apresentando em maior quantidade em regiões quentes e com alto índice de chuvas nas regiões tropicais da Ásia e América do sul, sendo possível encontrá-los naturalmente em todos os continentes, exceto na Europa (MARÇAL, 2018).
No entanto, como o Brasil não tem costumes da tradição construtiva com o bambu, por uma questão cultural que nos foi implicada, foi trazida e se comporta como nativa a espécie mais propícia para a construção civil, Guadua angustifólia, que é exportada para países que utilizam esse material em obras na América do sul como é o caso da Costa Rica, considerado o país mais desenvolvido na produção de habitação em bambu, atendendo todos os pré-requisitos exigidos pela ONU (CARDOSO, 2000).
2.1.1 Anatomia
O bambu é uma gramínea que chega de 1m a 40m de altura e um diâmetro que pode chegar até 30 cm (ORDOÑEZ, 2008), sua anatomia é dividida em duas estruturas, macroestrutura, parte visível aos olhos sendo revestido por um material liso e impermeável, e microestrutura, que no colmo é apresentado por diafragmas que caracterizam grande rigidez, flexibilidade e resistência, parte visível ao microscópio apresentando toda estrutura
interna do material. Na macroestrutura o bambu é estruturado como tubo tronco-cônicos (figura 1) apresentando os colmos que são como saliências onde se situam os nós. Como sendo uma estrutura tronco-cônica, seu diâmetro é maior na base do que no topo, ou seja, naturalmente projetado para que sua base, onde ocorrem as maiores solicitações devidas à ação do vento, seja maior por necessidade de maior inércia, sendo assim que de acordo com
o crescimento o diâmetro externo decresce da base para o topo (GHAVAMI, 2017).
Figura 1 - Forma tronco-cônica do bambu
Fonte: Ghavami (2017)
O colmo consiste alternadamente em entrenós (internó) e nós (figura 2). No entrenó as fibras são apresentadas paralelamente ao eixo de crescimento, não existindo qualquer tipo de fibras radiais, enquanto os nós proporcionam conexões internas transversais. No diafragma, parte interna do nó, as fibras fazem curvas e regressam à região da parede, sendo que na parte central praticamente não existem fibras. Prates (2013, apud MARÇAL, 2018).
Figura 2 - Anatomia do bambu
Fonte: Correia (2014)
O rizoma (figuras 3 e 4), comumente confundido com a raiz, é um caule subterrâneo com basicamente 2 tipos de formação (paquimorfo ou leptomorfo) tem como principais
funções de armazenamento de nutrientes e de forma assexuada a propagação da planta (PADOVAN, 2010).
Fonte:Padovan(2010) Fonte:Padovan (2010)
De acordo com a maturidade e aumento do comprimento da fibra consequentemente aumentam a suas propriedades mecânicas, ou seja, as propriedades mecânicas do bambu estão correlacionadas a suas características físicas, com isso gerando um conflito muito comum que por ser um material natural apresenta irregularidades suas seções nem sempre são perfeitas.
No entanto Ghavami (2017) complementa que para fins de engenharia, as irregularidades podem ser aceitas tendo um coeficiente de modificação de resistência apropriado resultando em valores médios para as propriedades das seções.
2.1.2 Cultivo e colheita
O nascimento de uma planta de bambu se deve a germinação de sua semente (sexual) ou pela propagação que ocorre através de algumas partes da planta (assexual) (DELGADO, 2006), pela produção de colmos assexuadamente o bambu apresenta um grande potencial agrícola pois não necessita de replantio, mostrando um grande rendimento anual e tudo isso através de um crescimento muito rápido sendo uma das principais vantagens do material (ROSALEZ, 2018). Uma peculiaridade é que o bambu já nasce com seu diâmetro máximo que irá alcançar ao longo de sua vida, decrescendo com a altura mas não crescendo com a idade, ou seja, sendo uma grande vantagem pois somos capazes de prever a espessura dos colmos que vão ser desenvolvidos (GARCIA, 2015).
O bambu possui um espaçamento médio para plantio de acordo com a necessidade de cada espécie, após isso é feito o manejo do material, tendo sempre suas moitas limpas, Figura 4 - Rizoma paquimorfo Figura 3 - Rizoma leptomorfo
