Análise numérica do desempenho mecânico de telhas reforçadas com fibra de vidro em conjunto com painéis aglomerados de madeira

Abstract

Nas últimas décadas, a busca por soluções sustentáveis na construção civil tem se intensificado, impulsionada pela necessidade de mitigar os impactos ambientais decorrentes de práticas tradicionais. Este estudo aborda o desenvolvimento e análise de telhas reforçadas com fibra de vidro combinadas com painéis aglomerados de madeira, utilizando resíduos lignocelulósicos como matéria-prima. A pesquisa visa contribuir para a economia circular e promover materiais que, além de sustentáveis, apresentem propriedades mecânicas superiores às dos produtos convencionais. O trabalho enfatiza a importância da utilização de resíduos de madeira, que anteriormente eram considerados subprodutos sem valor, na fabricação de painéis como MDF e MDP, explorando sua aplicação em telhas para melhorar sua resistência e durabilidade. A combinação com o Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV) é analisada como uma solução para aumentar a resistência mecânica e a eficiência térmica das telhas, mantendo-as leves e adequadas para diversas aplicações construtivas. A pesquisa é realizada por meio de simulações numéricas utilizando o método dos elementos finitos, onde são avaliadas diferentes espessuras e propriedades dos painéis, além das condições de apoio e carregamento, conforme as normas NBR 6120/2019 e NBR 7190/2022. As propriedades mecânicas dos painéis utilizados foram baseadas em estudos prévios, com ênfase na combinação de seringueira e pinus. Os resultados comprovam a viabilidade técnica do uso desses materiais compósitos na construção civil, oferecendo alternativas sustentáveis e economicamente viáveis que possam reduzir o impacto ambiental sem comprometer a qualidade e segurança estrutural. Além disso, os resultados demonstram que o sistema integrado de telhas e painéis aglomerados possui potencial para uso em situações que exigem alto desempenho mecânico, podendo ser empregado como elemento com função estrutural.

In recent decades, the pursuit of sustainable solutions in civil construction has intensified, driven by the need to mitigate the environmental impacts of traditional practices. This study focuses on the development and analysis of fiberglass-reinforced roof tiles combined with wood composite panels, utilizing lignocellulosic waste as raw material. The research aims to contribute to the circular economy and promote materials that are not only sustainable but also exhibit superior mechanical properties compared to conventional products. The work emphasizes the importance of using wood waste, previously considered low-value by-products, in the manufacture of panels such as MDF and MDP, exploring their application in roofing to enhance strength and durability. The combination with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) is analyzed as a solution to increase the mechanical strength and thermal efficiency of the tiles, while keeping them lightweight and suitable for various construction applications. The research is conducted through numerical simulations using the finite element method, where different panel thicknesses and properties, as well as support and loading conditions, are evaluated according to NBR 6120/2019 and NBR 7190/2022 standards. The mechanical properties of the panels used were based on previous studies, with an emphasis on the combination of rubber tree and pine. The results prove the technical feasibility of using these composite materials in civil construction, offering sustainable and economically viable alternatives that can reduce environmental impact without compromising quality and structural safety. Furthermore, the results demonstrate that the integrated system of tiles and particleboard panels has the potential for use in situations that require high mechanical performance, and can be used as an element with a structural function.