INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

DA MADEIRA AT073 – Introdução a Eng. Ind. Madeireira

DETF- UFPR – Prof. Umberto Klock

A árvore. Estrutura - Função

A árvore. Estrutura - Função

“Árvores crescem em altura para interceptar a luz do Sol”

“Problemas da altura” • Precisa suportar grande peso: biomassa e água

• Movimento da água/seiva em grande distância contra a gravidade

• Estrutura exposta ao vento, muitas vezes forte.

Resistência exigida pela estrutura da Árvore

• prevenir colapso das células sob grande tensão da água, • ser bastante flexível para curvar-se, reduzindo a área de resistência ao vento, • resistir a propagação de rachaduras, • ter resistência para suportar o peso da copa, bem como das forças geradas pelo vento

A árvore. Estrutura - Função

A madeira

Fontes Florestais

Tipos de Lenhos

Tipos de Lenhos

• Forças (cargas) podem produzir mudanças no tamanho e forma.

• Deformação = mudança na dimensão original • Se a força aplicada for pouca e por pouco tempo ,

geralmente a deformção é totalmente recuperada.

• Compressão - força que pode causar a redução nas dimensões.

• Flexão - força que pode causar o alongamento nas dimensões.

• Cisalhamento - escorregamento em sentido contrário de duas partes de um corpo

Tipos de esforços

Curva Carga/Deformação [ Teste de Compressão paralela a grã]

Carga

Deformação

Limite Proporcional *

Carga na Ruptura

Inclinação da reta = carga/deformação MOE

Curva Carga/Deformação [ Teste de Compressão paralela a grã]

Carga

Deformação

A partir do LP a deformação é irreversível *

Carga na Ruptura

No trecho reto a deformação é reversível

MÓDULO DE ELASTICIDADE (MOE)

• Mede a resistência a flexão, relacionada a rigidez de uma viga. • Fator importante na resistência de uma coluna longa • MOE paralelo a grã (Módulo de Young) Medida da resistência ao alongamento ou no encurtamento de um corpo de prova sob tensão ou compressão uniforme.

MÓDULO DE ELASTICIDADE (MOE)

Flexão estática

Flexão estática

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 51 101

151

201

251

301

351

401

451

501

Deformação - mm-2

Car

ga e

m k

gf

Compressão da madeira

Perpendicular

Paralela

Cisalhamento

Máquinas de Ensaios

• Densidade • Teor de Umidade • Temperatura

• Direção da aplicação da força • Duração da aplicação da força

Res

ist.

Máx

ima

a C

ompr

essã

o (N

/mm

2)

Relação entre a Resistência a Compressão Longitudinal e o Teor de Umidade

0 Teor de Umidade %

70 60 50 40 30 20 10

PSF

Dados para Pinus

TEMPERATURA

Problemas são os extremos • Aquecimento acima de 110 ºC causa perda de resistência em função de hidrólise de celulose.

•Congelamento de madeira saturada desenvolve rachadura e fissuras

• “Amolecimento” da madeira a alta temperatura e alto teor de umidade - vantagem em alguns processos.

Resistência a Compressão e a Flexão

Maiores no sentido paralelo que perpendidular a grã.

_______________________ Isto é relacionado a anatomia

e orientação das fibras.

Photo Courtesy W.C. Brown Center, SUNY.

Paralelo à Grã

As propriedades de resistência e elasticidade diferem drasticamente

nas direções paralela versus perpendicular

à grã ___________

Nas direções radial vs. Tangencial, normalmente diferem pouco

Photo Courtesy W.C. Brown Center, SUNY.

Paralela à Grã

A RESISTÊNCIA decresce proporcionalmente ao tempo em que a carga é aplicada.

Exemplo: resistência à flexão

Tempo Carga de Ruptura 1 min. 8500 kgf 5 min. 8000 kgf 1 ano 5350 kgf

Quanto mais a carga (esforço) é suportado, menor é a carga a ser aplicada.

A madeira pode deformar ou defletir lentamente se exposta a esforço constante.

Exemplo usual: Estante de livros deforma com o tempo se cheia de livros pesados.

Os Elementos longitudinais (traqueóides, fibras, vasos)

São são paralelos ao eixo axial da árvore, mas sim

dispostos em espiral à direita ou à esquerda.

•Mais comum em madeira juvenil

•Angulos são maiores próximo a medula

A Orientação dos Elementos longitudinais

Muda da direita para a esquerda, ou esquerda para a direita

sucessivamente.

Uma boa fonte de Consulta: Wood Handbook Wood as an Engineering Material http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplgtr/fplgtr190/