MODELOS DE RESISTÊNCIA E MODELOS DE DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE MADEIRA TROPICAL UTILIZANDO A DENSIDADE BÁSICA
1. Estruturas de Madeira 2. Modelos de Resistência de Madeira 3. Densidade Básica da Madeira 4. Modelos de Dimensionamento de Madeira
Esta Tese apresenta a formulação de um modelo matemático de resistência do material e modelos de dimensionamento de elementos estruturais de madeira tropical utilizando a densidade básica. Os modelos de
resistência do material, na concepção teórica proposta, tem a densidade básica da madeira como variável
independente nos modelos de regressão linear simples e a densidade básica e a grã da madeira nos modelos de
regressão linear múltipla. Os modelos de dimensionamento utilizam as funções matemáticas que simulam a
resistência mecânica e de rigidez do material para o desenvolvimento de uma solução completa de
dimensionamento à tração axial, compressão axial, flexão simples, flexão composta e ligações em madeira. A
formulação dos modelos de dimensionamento tem como referência modelos de segurança determinístico e
probabilísticos, utilizando-se de forma independente as prescrições de diferentes edições da norma brasileira
de madeira: a NBR-7190/82, baseada em modelo de segurança determinístico, NBR-7190/97 e a recente edição da NBR-7190/22, ambos baseadas em modelos de segurança probabilístico. Foi também desenvolvido o
modelo de dimensionamento a partir da última versão o código europeu Eurocode 5/2004-Part 1-1: Design of
Timber Structures. Em novas edições do texto o modelo será adaptado aos códigos de projetos de estruturas
de madeira Americano: NDS-National Design Standard e ASCE-American Society of Civil Engeneering e à
norma Canadense: CSA 086.1 Engineering Design in Wood (Limit States Design). Os modelos matemáticos de resistência mecânica e de rigidez do material foram estimados buscandose a relação entre as variáveis por um modelo de regressão linear simples, quando a variável independente era apenas uma, a densidade básica. Quando do estudo da relação entre as variáveis existia mais de uma variável independente explicativa (duas variáveis quantitativas, ou uma variável quantitativa associada a variáveis qualitativas dicotômicas), foram estabelecidos modelos matemáticos capazes de descrever e predizer a variável dependente (resistência mecânica, ou rigidez) buscando-se a relação entre elas por um modelo de regressão linear múltipla. Para desenvolvimento dos modelos de resistência foi utilizada como base amostral o Banco de Dados do Laboratório de Produtos Florestais (LPF) do Ministério do Meio Ambiente, que é o resultado de um programa experimental consistente conduzido nos últimos trinta e sete anos. Esta campanha experimental caracterizou 259 espécies de madeiras tropicais da Amazônia, tendo como referência as normas Pan-Americanas COPANT-Comisión Panamericana de Normas Técnicas, que é baseada nas normas ASTMAmerican
Society for Testing and Materials. Uma ampla e robusta análise de inferência estatística dos modelos de resistência e modelos de dimensionamento é apresentada no corpo da Tese, no sentido de validar a formulação proposta. Um extenso conjunto de testes estatísticos, verificação de pressupostos e análises da concordância de Bland-Altman entre modelos experimentais e modelos matemáticos é apresentada e discutida. É possível concluir, a partir das análises de inferência estatística e de validação cruzada de análise de concordância Bland-Altman, a partir de amostras externas ao Banco de Dados utilizado, que o modelo matemático de resistência proposto utilizando a densidade básica é matematicamente e estatisticamente significativo e consistente, mas que também é capaz de simular quaisquer florestas tropicais de qualquer continente. Portanto, os modelos matemáticos de resistência e dimensionamento se constituem como uma nova ferramenta de projeto para estruturas de madeira tropical. O método baseado nos modelos matemáticos aqui propostos é muito mais simples e amplo que o método convencional baseado em dados experimentais, além de ser estatisticamente seguro de forma significativa. Portanto, é possível afirmar que a diferença é estatisticamente nula, entre os resultados de dimensionamento de elementos estruturais