ARTIGOS
LAJE MISTA DE BAMBU-CONCRETO LEVE: ESTUDO
TEÓRICO E EXPERIMENTAL
FLAT SLAB WITH CONCRETE AND LIGHTWEIGT CONCRETE: THEORETICAL AND EXPERIMENTATE
APPROACH
Caio Cesar Veloso Acosta, M.Sc. (UEL);
Gilberto Carbonari, Dr. (UEL)
Palavras Chave
Bambu; Laje Mista; Desenvolvimento Sustentável; Construção em Bambu
Key Words
Bamboo; Concrete Slab; Bamboo Buildings; Sustainable Develpment
RESUMO
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A busca de novas alternativas para a sustentabilidade na construção civil vem sendo foco de estudos nos últimos
anos, visando amenizar os impactos causados pelas ações antrópicas no meio. O bambu é um material com excelentes
propriedades mecânicas, de rápida produção para ins estruturais (a partir de 3 anos), baixo custo de produção, leve, de
origem natural e totalmente renovável. Este trabalho tem como objetivo veriicar a possibilidade da utilização do bambu em lajes de ediicações, na forma mista com concreto leve. Para isto, foram desenvolvidas e ensaiadas duas lajes,
onde a parte inferior é de bambu da espécie DendrocalamusGiganteus, e a parte superior uma capa de concreto leve
com argila expandida. Em uma das lajes todas as varas são cortadas no meio da seção, e na outra, foi mantida a seção
natural na região dos nós, na tentativa de melhorar a interface de aderência. Apesar de terem sido ensaiadas somente
duas lajes, é possível constatar o ganho signiicativo de resistência da laje com seção completa na região dos nós.
ABSTRACT
The search for new alternatives for sustainability in civil construction has been the focus of studies lately, trying to slow
down the impacts caused by anthropic actions in the environment. The Bamboo is a material with excellent mechanical
characteristics with quickly grown for structural use (tree years), lower production cost, lightweight, natural and renewable.
This paper aims to evaluate the use of bamboo in buildings loors as lat slab with permanent shutter. For this, two slabs were
developed and test, on the bottom were place the bamboo shutters of DendrocalamusGiganteus species and at the top a
lightweight concrete with expanded clay. One of the lat slabs all bamboo rods has been saw at the middle, and in the other,
the section of the nodes was maintained, trying to increase the interface strength. Although only two slabs were evaluate, it is
possible to verify the singniicative strength increase by using the lat slab with complete nodes.
Mix Sustentável | Florianópolis | v.3 | n.2 | p.48-56 | maio | 2017
Caio Cesar Veloso Acosta e Gilberto Carbonari
1. INTRODUÇÃO
A sustentabilidade vem sendo muito debatida nos últimos tempos. Como a construção civil é uma das maiores
geradoras de resíduos, temos que buscar novos materiais
e novas técnicas que melhorem a eiciência das construções e diminuição dos impactos ambientais causados.
Isso pode ser viabilizado reduzindo o consumo dos materiais tradicionais, substituindo por materiais de fontes
renováveis, e com menor consumo energético na sua cadeia produtiva. Neste cenário, o bambu surge com uma
alternativa viável, pois se trata de um material renovável
que utiliza apenas energia solar para sua produção.
O Brasil tem um grande potencial de cultivo de bambus, pois os mesmos se adaptam com facilidade no clima e o solo. Por ser uma espécie de rápido crescimento
e grande abundância, o bambu também se apresenta
como um material de baixo custo (Oliveira, 2006).
O objetivo principal deste trabalho é o de veriicar a
possibilidade da utilização do bambu em lajes mistas com
concreto leve nas ediicações. As lajes têm como inalidade conduzir as cargas de utilização para as vigas e pilares
da ediicação, garantindo segurança e conforto ao usuário. De acordo Ghavami (2004), um dos fatores mais importantes para a resistência última deste tipo de laje é o
cisalhamento na interface bambu-concreto. Sendo assim,
neste estudo foram ensaiadas em laboratório duas lajes:
em uma laje todas as varas de bambu foram seccionadas
no meio (Figura 1), e na outra laje manteve-se a seção natural das varas nas regiões dos nós (Figura 2), com a inalidade de veriicar a sua eiciência ao cisalhamento. No estudo
foi utilizado bambu da espécie DendrocalamusGiganteus.
Além do estudo experimental, neste trabalho também foram realizadas simulações teóricas do comportamento, com o objetivo de contrastar com os resultados
obtidos dos ensaios.
cm, decidiu-se utilizar 5 varas, resultando em uma largura de
65 cm. A partir da meia cana dos bambus cortados ao meio
(6,5 cm de raio externo), foi utilizada uma capa de concreto
leve de 6,5 cm, totalizando uma espessura total da laje de 13
cm, coincidindo com diâmetro externo médio dos bambus.
Figura 1 - Laje sem nós.
Fonte: Autores
Figura 2 - Laje com nós.
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Fonte: Autores
Figura 3 – Bambuzal da UEL.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Coleta do Bambu
As varas foram coletadas no bambuzal localizado no
interior do campus da Universidade Estadual de Londrina
(Figura 3), escolhidas de acordo com suas idades e diâmetros, de forma a garantir uma homogeneidade na coleta.
2.2 Execução das lajes mistas
Em função das limitações dos equipamentos do laboratório, deiniu-se que as duas lajes teriam 3 m de comprimento, e uma largura próxima de 70 cm. Como o diâmetro externo médio das varas utilizadas para ambas as lajes foi de 13
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Fonte: Autores
Laje mista de bambu-concreto leve: estudo teórico e experimental
2.2.1 Lajes com varas de bambu a meia cana
Figura 4 –Laje meia-cana.
Para montagem da laje foram escolhidas três varas
com diâmetros e espessuras próximas. As varas foram
cortadas ao meio na seção transversal com comprimento de três metros, obtendo-se assim seis peças de bambu “meia-cana”.
As seis peças foram dispostas de forma arbitrária, tentando minimizar possíveis folgas entre as varas no sentido longitudinal (Figura 4 e Figura 6). Após a distribuição
das varas cortadas na fôrma, foi adicionada uma malha
de 30×30 cm com taliscas de bambu, com a inalidade de
melhorar a distribuição das tensões, e homogeneizar a
laje como um todo (Figura 5).
Como pode ser observado na Figura 6, devido à falta
de retilineidade natural do bambu, algumas folgas entre as varas longitudinais chegaram a aproximadamente
4cm. Para evitar a perda da pasta de concreto durante a
concretagem, e a movimentação das peças na forma, os
elementos de bambu foram grampeados, com a colocação de uma ita de papel crepado nas junções das peças.
2.2.2 Laje com varas de bambu a meia cana entre nós e seção plena nos nós
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Foi mantida a seção transversal natural das varas de
bambu da laje numa de extensão de ~ 10 cm na região
dos nós (Figura 7). Para isso, após a marcação da posição
dos cortes, foi utilizada uma serra circular para efetuar os
cortes da seção das varas, de forma a ter as meias canas
na região entre nós. Após os cortes com a serra na direção ortogonal às varas, foram utilizados martelo e formão
para romper na direção longitudinal à região a ser destacada da peça.
Neste caso, devido à presença da seção completa das
varas junto aos nós, não foi possível utilizar a mesma malha da laje anterior, pois as taliscas longitudinais icariam
impedidas de serem colocadas. Assim sendo, foram disposta taliscas somente na direção da largura da laje (L=65
cm), a cada 30cm, aproximadamente.
Da mesma maneira que a laje anterior, as varas de
bambu foram grampeadas entre si para evitar movimentação das peças na fôrma, e com ita de papel crepado
para evitar a perda de pasta de concreto.
Fonte: Autores
Figura 5 – Malha de taliscas.
Figura 6 – Espaçamento entre peças.
Fonte: Autores
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Fonte: Autores
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2.3 Concretagem
Figura 7 – Bambus com nós inteiros.
~10cm
Fonte: Autores
Figura 8 – Disposição das taliscas nas lajes com nós.
Para o concreto foi utilizado agregado leve de argila
expandida, seguindo o traço encontrado no site da empresa Cinexpan, indicado para concreto de fck,28 de 15
MPa, que consiste em 1:2,38:0,68 e relação água-cimento
de 0,63. O traço escolhido foi ensaiado e veriicado.
A concreto foi produzido em betoneira com capacidade de 400 lts do laboratório de materiais de construção da
Universidade Estadual de Londrina.
Durante a produção e colocação do concreto, houve
uma diiculdade em se obter uma mistura homogênea,
pois a argila expandida icou suspensa. Por outro lado,
também observou-se uma separação entre o agregado
graúdo e a pasta. Após a concretagem observou-se a suspensão do agregado leve (Figura 9).
Durante a concretagem foi observado que a estanqueidade da laje estava satisfatória, não havendo perda
de pasta de cimento entre as varas de bambu.
Após a cura do concreto, foi realizada uma regularização da capa com utilização de argamassa de cimento e
areia (Figura 10).
Figura 9 – Laje após concretagem.
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Fonte: Autores
Figura 10 – Laje após regularização da capa.
Fonte: Autores
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Fonte: Autores
Laje mista de bambu-concreto leve: estudo teórico e experimental
2.4 Ensaio de Flexão
O ensaio de lexão foi realizado no Laboratório de
Estruturas da Universidade Estadual de Londrina. Para o
ensaio, utilizou-se um pórtico de reação para de até 70
KN, acoplado de um macaco hidráulico e uma célula de
carga com capacidade de 100 KN.
O ensaio foi realizado aplicando-se uma carga pontual
no centro do vão da laje, distribuída transversalmente por
um peril metálico. Três transdutores de deslocamento
(LVDT) foram colocados no centro do vão, sendo um em
cada extremidade da laje e um ao centro no macaco hidráulico, como mostrado na Figura 11. O posicionamento
dos transdutores pode ser observado na Figura 12.
O ensaio de lexão foi realizado continuamente em velocidade constante até a ruptura da laje, sendo transferidos os dados de carga e deslocamento diretamente para
o sistema de aquisição de dados.
Ao im do ensaio foram retirados testemunhos para veriicar a resistência do concreto utilizado na laje, com diâmetro de 50mm e altura de aproximadamente 100mm.
Figura 12 – Posições dos LVDT,s 1 e 3.
Figura 11 – Posições dos LVDT’s.
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Fonte: Autores
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 Laje com varas de bambu a meia cana
Fonte: Autores
Conforme pode-se observar na Figura 13, a ruptura
da laje ocorreu por compressão da capa de concreto,
com um descolamento da parede do bambu do concreto entre os nós, em vários pontos (Figura 15 e Figura 16).
O bambu não apresentou ruptura à tração, o que permitiu um comportamento dúctil da laje como um todo. Foi
observado também escorregamentos do concreto em
relação ao bambu na região dos apoios (Figura 14).
No gráico da Figura 17, com a relação Carga ×
Deslocamento (δ), pode ser observado o comportamento
inicial até 22KN foi linear, dando início à fase plástica da laje,
suportando uma carga máxima de 30KN. Ao inal do ensaio
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a laje teve uma deformação superior ao curso do LVDT
(100mm), porém até o im do carregamento o comportamento foi dúctil, não apresentando uma ruptura brusca.
Figura 16 – Deslocamento local do bambu no centro da laje.
Figura 13 – Ruptura da capa de concreto.
Fonte: Autores
Figura 17 – Diagrama Carga × Deslocamento, laje com varas a meia
cana.
35KN
30KN
Fonte: Autores
Figura 14 – Deslizamento da massa de concreto no apoio.
25KN
20KN
15KN
10KN
5KN
0KN
0mm
53
20mm
40mm
60mm
80mm
100mm
Fonte: Autores
3.2. Laje com varas de bambu a meia cana entre
nós e seção plena nos nós
Fonte: Autores
Figura 15 – Deslocamento da aba do bambu externo.
Fonte: Autores
No ensaio dessa laje foi observado um ganho na rigidez do conjunto em relação a laje cujas varas de bambu
são completamente a meia cada.
A ruptura inal ocorreu também na capa de concreto,
porém por cisalhamento e compressão Figura 18. Da mesma forma que a laje anterior, houve deslizamento da massa de concreto em relação ao bambu na região dos apoios
Figura 21, porém com menor intensidade. Foi observado
também o cisalhamento dos nós do bambu, indicando
que o mesmo estava trabalhando como conector entre o
bambu e a capa de concreto (Figura 19 e Figura 20).
No gráico da Figura 22 pode-se observar um comportamento mecânico quase linear da laje até a carga
de , a partir do qual se inicia a falha dos mecanismos
resistentes da laje. A ruptura foi de forma também de
forma dúctil, porém um pouco menos que a laje cujas
varas de bambu são em sua totalidade em meia cana.
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(2004) para concretos leves, que corresponde a 16GPa, com
o fck de 14,7 MPa e densidade (ρ) de 1770 kg/m³.
Considerando as propriedades físicas, mecânicas e geométricas na planilha de cálculo, foram obtidos os comportamentos mecânicos da laje, cujos diagramas estão
apresentados no gráico da Figura 23.
gráicos teóricos, o que indica que em ambas as lajes os
diafragmas do bambu atuam como conectores entre o a
parte inferior do bambu e o concreto, seno mais evidente
esta inluência na laje com seção plena na região dos nós.
Figura 24 – Comparativo.
Figura 23 – Curva teórica Carga × Deslocamento.
Fonte: Autores
Como pode ser observado no gráico da Figura 23, o
diagrama onde os materiais da seção são considerados perfeitamente conectados entre si (Teórico 1), apresentam um
comportamento quase linear até a carga última, com uma
pequena mudança na angulação pouco acima da carga de
30KN, onde o concreto começa a issurar. No outro diagrama, onde os materiais foram considerados não conectados
entre si (Teórico 2), há um primeiro trecho linear até uma
carga de ~ 15KN, a partir do qual há uma mudança brusca
da inércia, da não issurada para a inércia issurada, caracterizada pela perda de resistência da capa de concreto.
3.4 Comparativo dos resultados obtidos das lajes ensaiadas
Para que fosse possível efetuar uma comparação dos diagramas carga × deslocamento entre as duas lajes, foi necessário uniformizar as respectivas rigidezes, pelo fato que, após
a concretagem, as capas de concreto icaram diferentes, uma
com 4,4 cm, e a outra com 5,8 cm. Após essa consideração,
na Figura 24 constam os diagramas carga × deslocamento
obtidos teoricamente e experimentalmente das lajes.
Comparando os diagramas experimentais das lajes na
Figura 24, ica evidente o melhor comportamento mecânico que apresentou a laje cujas varas de bambu possuem
seção plena na região dos nós, em relação a outra laje onde
as varas são todas a meia cana.
Observa-se na referida igura que em ambos os diagramas as curvas obtidas nos ensaios das lajes icam entre os
Fonte: Autores
4. CONCLUSÕES
Durante a fase de concretagem foi observado que o
agregado leve icou em suspensão na laje, o que é indesejável, pois é na capa superior que atuam as máximas de
tensões de compressão na lexão.
Observou-se que mantendo a seção plena das varas
de bambu na região dos nós, aumenta-se signiicantemente a resistência da laje mista bambu-concreto, em
relação a laje onde todas as varas são em meia cana.
Mesmo com as deiciências na interface bambu-concreto, as lajes apresentaram um comportamento mecânico quase linear entre carga e deslocamento, em seu
trecho inicial, e dúctil, de muito interesse para possíveis
aplicações práticas.
Apesar de não ser representativo estatisticamente o
número de lajes ensaiadas, ode concluir que esse tipo de
laje pode ter um grande potencial de utilização em residências para vãos comuns, apresentando um baixo peso
próprio e um bom comportamento mecânico.
AGRADECIMENTOS
A UEL, ao CNPq, e à Fundação Araucária, pelo apoio
com bolsas de Iniciação Cientíica.
Aos laboratoristas Carlos e Luis Gustavo.
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Laje mista de bambu-concreto leve: estudo teórico e experimental
REFERÊNCIAS
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ABE, C. H., SCHOLTZ, M. F., ACOSTA, C. C. V., CARBONARI,
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E EM ESTRUTURAS DE MADEIRA. Anais... Curitiba. 2015.
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GHAVAMI, K.; HOMBEECK, R. V. Apllication of bamboo as a construction material. Part I-Mechanical properties and water repellent treatment of bamboo Part
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GHAVAMI, K. (2005) Bamboo as reinforcement in
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