A natureza há muito fornece modelos para estruturas eficientes e resilientes, e os engenheiros continuam a inspirar-se nesses projetos para melhorar os materiais modernos. A estrutura em favo de mel é um desses conceitos, conhecida por fornecer resistência superior e minimizar o peso. Para aplicar este princípio aos materiais de construção, os investigadores exploraram como as vigas de madeira projetadas poderiam ser redesenhadas para alcançar um melhor desempenho com menos recursos, particularmente através da utilização de árvores mais pequenas e subutilizadas.
Aadarsha Lamichane et al. Universidade Estadual do Mississippi et al. desenvolveram um novo tipo de viga de madeira projetada que apresenta um núcleo em favo de mel formado por painéis de madeira corrugada. Placas onduladas são placas com um padrão ondulado repetitivo que adiciona rigidez sem adicionar muito material. Seu trabalho é publicado em periódicos revisados por pares estrutura (1), apresenta um método para transformar tiras de madeira em uma estrutura interna semelhante a um favo de mel. “Esta pesquisa usou um conceito de engenharia inspirado na natureza, ou seja, estruturas em favo de mel, para desenvolver vigas de madeira projetadas com um núcleo em favo de mel”, disse o Dr. Mohammadabadi.
A equipe do Dr. Mohammadabadi criou as vigas colando folhas de papelão ondulado em diferentes layouts internos e colocando-as entre camadas de madeira maciça. As configurações foram testadas sob condições de flexão e comparadas com vigas convencionais de madeira laminada colada (comumente conhecidas como lamelados), que são vigas estruturais feitas através da colagem de camadas de madeira. Um resultado surpreendente mostrou que um projeto específico alcançou uma relação rigidez-peso significativamente maior (chamada rigidez específica) em comparação com vigas convencionais, mantendo quase a mesma resistência. Rigidez refere-se ao grau em que um material resiste à deflexão sob uma carga de flexão. Em termos práticos, isto significa que as novas vigas podem suportar cargas comparáveis utilizando menos material, proporcionando uma alternativa estrutural mais eficiente e sustentável.
Em diferentes configurações de núcleo, a orientação dos painéis corrugados internos desempenha um papel crítico no desempenho. Alguns layouts resultam em menor resistência à flexão, enquanto outros aumentam significativamente a rigidez e a eficiência de transporte de carga. A capacidade de carga refere-se à capacidade de uma estrutura suportar peso sem falhar. Uma configuração (chamada CAP-D na imagem acima) em que as ondulações estão alinhadas com a profundidade da viga atinge o melhor equilíbrio entre resistência e propriedades de leveza. Estas descobertas demonstram que a geometria interna, e não apenas as matérias-primas, pode influenciar fortemente a forma como uma estrutura responde às forças aplicadas.
A pesquisa do Dr. Mohamed Badi também explora como esses feixes se comportam sob pressão e como eles eventualmente falham. Tensão é a força interna distribuída dentro de um material quando uma carga externa é aplicada. Vigas tradicionais de madeira maciça com pequenas relações entre vão e profundidade tendem a falhar devido à fraqueza ao cisalhamento, que ocorre quando as camadas dentro do material deslizam umas sobre as outras. Em comparação, o feixe em favo de mel recém-projetado exibiu diferentes modos de falha, incluindo fragmentação localizada dentro do núcleo interno. Isto mostra que as estruturas celulares redistribuem as forças de formas únicas, melhorando potencialmente a resiliência estrutural, o que significa a capacidade de suportar e recuperar cargas, e proporcionando novas oportunidades de design para sistemas de construção mais seguros. Para resolver as falhas de esmagamento observadas no núcleo e melhorar a capacidade de suporte de carga, a equipe de pesquisa empregou estratégias de projeto alternativas e relatou mais detalhes em um artigo relacionado publicado na mesma revista, estrutura (2).
Para melhor compreender e prever o desempenho, os pesquisadores complementaram os testes experimentais com modelos computacionais. A modelagem computacional utiliza simulações computacionais para prever como uma estrutura se comportará sob diferentes condições. Estas simulações correspondem de perto ao comportamento observado da viga, confirmando que esta estrutura inovadora pode ser analisada e otimizada com precisão utilizando ferramentas modernas de engenharia. “Os resultados experimentais mostram que vigas de alto desempenho com núcleo em favo de mel podem ser desenvolvidas usando painéis corrugados, com a rigidez específica à flexão de uma viga em favo de mel sendo significativamente maior do que a de uma viga de madeira lamelada”, observou Lamichane. Ele ainda usou a estrutura de simulação para projetar uma configuração aprimorada de painel corrugado para melhorar o desempenho estrutural geral das vigas em favo de mel. Os resultados deste estudo de design também foram publicados em uma revista revisada por pares, Explorar Engenharia Civil (3).
Além do desempenho, a abordagem também enfatiza os benefícios da sustentabilidade. Esta abordagem apoia uma utilização mais eficiente de materiais florestais através da utilização de ripas de madeira derivadas de árvores de pequeno diâmetro, muitas vezes consideradas um recurso subutilizado. A redução do peso total também reduz os requisitos de transporte e as cargas estruturais, contribuindo para práticas de construção mais ambientalmente conscientes.
No geral, este estudo mostra que as vigas de madeira projetada com núcleos alveolares podem competir e até superar as soluções tradicionais de madeira em alguns aspectos. Ao combinar princípios naturais de design com técnicas avançadas de fabricação, a pesquisa abre novos caminhos para materiais de construção leves, de alto desempenho e que economizam recursos. Estas inovações poderão desempenhar um papel importante na construção do futuro, especialmente em aplicações onde a redução de peso e a manutenção da resistência são fundamentais.
Referência do diário
1. Lamichane A., Pradhan S., Belaidi D., Mohammadabadi M. “Vigas celulares de madeira projetadas: efeito do layout do papelão ondulado no desempenho estrutural”. Estrutura, 2025. doi: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2025.108460
2. Lamichhane, A., Kuttoor Vasudevan, A., e Mohammadabadi, M. “Comportamento flexural aprimorado de vigas celulares de madeira projetada: insights sobre a resistência à compressão”. Estrutura, 2025. doi: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2025.110564
3. Lamichane, A., Kuttoor Vasudevan, A., e Mohammadabadi, M. “Efeito da geometria da placa corrugada na rigidez à flexão de vigas de madeira celular projetadas.” Explorar Engenharia Civil, 2026. doi: https://doi.org/10.1007/s44290-026-00427-9
