Guia para projeto e construção de elementos estruturais em bambu

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2023.A seleção dos materiais de construção possui peso expressivo sobre o impacto ambiental de um empreendimento, tornando a busca por materiais mais ecológicos, tal como o bambu, ponto crucial para o desenvolvimento sustentável de uma nação. Atrelado à vasta extensão de terras brasileiras aptas ao plantio de espécies com potencial estrutural, o bambu mostra-se como uma opção ambientalmente amigável, socialmente justa e economicamente viável para o setor da construção, gerando renda e novos empregos por meio da inovação em infraestrutura e das oportunidades oriundas da ampliação de sua cadeia produtiva no país. No ano de 2020 foi publicada a primeira versão da norma brasileira de estruturas em bambu, a NBR 16828, representando um grande impulso à consolidação deste como material construtivo aceito no mercado brasileiro. Dado o grande número de produções científicas sobre a matéria-prima bambu e a escassez de compilações literárias na língua portuguesa sobre sua correta utilização na construção civil, o objetivo desta pesquisa é a elaboração de um guia para projeto e construção de elementos estruturais em bambu que facilite o acesso à informação sobre o uso correto do bambu como material de construção. A partir de uma ampla pesquisa bibliográfica sobre o tema, o guia sintetiza, em um único volume, informações técnico-científicas e conhecimentos práticos sobre o preparo, o projeto e a utilização de varas roliças de bambu, assim como apresenta as propriedades físico-mecânicas para parte das espécies comumente utilizadas nas regiões Sul e Sudeste do Brasil e os princípios básicos de dimensionamento de elementos de bambu propostos pelas normativas colombiana (NSR-10), peruana (NTE.100), equatoriana (NEC GaK) e brasileira (NBR 16828). O guia está organizado em tópicos que abordam: as características fisiológicas da planta; as etapas do beneficiamento de colmos de bambu para uso estrutural (manejo, colheita, tratamento preservativo, secagem e estocagem); as normativas e padronizações específicas para construção; as propriedades físicas e mecânicas dos bambus; os elementos estruturais e sistemas construtivos em bambu; as noções básicas para o projeto de estruturas em bambu e; a verificação de segurança de elementos estruturais em bambu conforme o tipo de solicitação mecânica. Como resultado obteve-se um guia com linguagem visual padronizada e com sequenciamento de leitura que facilita a assimilação do conhecimento por arquitetos e engenheiros, assim como a análise comparativa entre as principais normativas utilizadas na América do Sul para estruturas em bambu. Concluindo que: o tratamento eficaz mais prático, de baixo custo e baixa toxicidade é o de imersão em sais de boro; os ensaios para determinação das propriedades físico-mecânicas dos bambus devem ser realizados segundo padronizações internacionais para melhor comparação entre os resultados obtidos para cada espécie; mesmo após a atualização da ISO 22157, ainda não existe um método de teste padronizado para a determinação da resistência ao esmagamento perpendicular às fibras; é necessário o desenvolvimento de pesquisas que investiguem a solidariedade entre os elementos de uma peça composta, experimentando os possíveis tipos de elementos de ligação utilizados para uni-las; mesmo que recente, a norma brasileira NBR 16828 representa um grande passo para o desenvolvimento da cadeia produtiva do bambu no Brasil.Abstract: The selection on construction materials has a significant weight on the environmental impact of an enterprise, making the search for more ecological materials, such as bamboo, a crucial point for the sustainable development of a nation. Linked to the vast expanse of Brazilian land suitable for planting species with structural potencial, bamboo is an environmentall friendly, socially fair and economically viable option for the construction sector, generating income and new jobs throught innovation in infrastructure and opportunities from the expansio of its production chain in the country. In 2020, the first version of the Brazilian standard for bamboo structures, NBR 16828, was published, representing a great boost to the consolidation of this as a constructive material accpeted in the Brazilian market. Given the large number of scientific productions about bamboo and the scarcity of literary compilations in Portuguease about its correct use in civil construction, the objective of this research is to develop a guide for the design and construction of structural elements in bamboo that facilitate access to information about the correct use of bamboo as a building material. Based on an extensive bibliographic research on the subject, the guide synthesizes, in a single volume, technical-scientific information and practical knowledge about the preparation, design and use of bamboo culms, as well as presenting the physical-mechanical properties for part of the species commonly used in the national territory and basics principles of designing bamboo elements proposed by the Colombian (NSR-10), Peruvian (NTE.100), Ecuadorian (NEC GaK) and Brazilian (NBR 16828) regulations. The guide is organized into topics that cover: the physiological characteristics of the plant; the stages of processing bamboo culms for structural use (management, harvesting, preservative treatment, drying and storage); the specific norms and standards for construction; the physical and mechanical properties of bamboos; the structural elements and constructive systems in bamboo; the basics for designing bamboo structures and; the safety verification of bamboo structural elements in according to the type of mechanical stress. As a result, we obtained a guide with standardized visual language and reading sequencing that facilitates the assimilation of knowledge by architects and engineers, as well as a comparative analysis between the main regulations used in South America for bamboo structures. Concluding that: the most practical, low cost and low toxicity effective treatment is the immersion in boron salts; the tests to determine the physical-mechanical properties of the bamboos must be carried out according to international standards for a better comparison between the results obtained for each species; even after the ISO 22157 update, there is still no standardized test method for determining the crush strength perpendicular to the bamboo fibers; it is necessary to develop research that investigates the solidarity between the elements of a composite piece, experimenting the possible types of connecting elements used to unite them; although recent, the Brazilian standard NBR 16828 represents a great step towards the development of the bamboo production chain in Brazil