Microsoft PowerPoint - MADEIRA-AULA-3

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• Um dos meios utilizados para preservar as madeiras é por intermédio da secagem, natural ou artificial.

• Além da secagem, há os tratamentos superficiais, os quais são aplicados por pintura ou por imersão da madeira ou por impregnação ou por outros métodos.

• Os materiais aplicados são chamados “preservativos”. Quando se utiliza o processo de pintura, os preservativos são de preferência previamente aquecidos, para penetrar mais profundamente na madeira.

• Na imersão, mergulha-se a madeira no preservativo durante 15 a 20 minutos, com melhores resultados que a simples pintura superficial, pois todas as possíveis trincas e fendas ficam em total contato com o material protetor.

• Os processos de impregnação que podem utilizar, numa mesma operação, vapor, vácuo e pressão, são os mais eficientes de todos, pois, por seu intermédio, as partes internas das madeiras são também atingidas e ficam protegidas da ação dos agentes destruidores.

• Os preservativos mais comumente empregados são: o creosoto-mais importante de todos- o sulfato de cobre, o bicloreto de mercúrio, óleos crus (parafinados, asfálticos) etc.

Preservação da madeira

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Defeitos na madeira• •irregularidades nos anéis de

crescimento ou nós, o que, quase sempre, rejeita a madeira;

• • excentricidade do cerne, causada por crescimento heterogênio, resultado em pouca elasticidade e baixa

• resistência;

• • fendas ou gretas mais ou menos profundas, no sentido transversal; outras fendas de diversos tipos e denominações constituem igualmente anomalias que podem dificultar a utilização plena da madeira.

Defeitos na madeira• Quanto às enfermidades das

madeiras, os principais agentes destruidores são: fungos, bactérias, insetos, moluscos e crustáceos marinhos.

• Os fungos que atacam a celulose e a lignina são os mais nocivos.

• A madeira saturada de água ou com umidade inferior a 20% é mais difícil de ser atacada pelos fungos.

• Há moluscos que atacam as madeiras de embarcações, de diques e outras construções navais, incrustando-se na madeira e abrindo galerias verticais.

• O meio de combatê-los consiste em tratar-se a madeira com creosoto. Depois de atacadas por esses moluscos, as madeiras podem ser tratadas com sulfato de cobre.

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Classificação das Madeiras por Uso

• Particularidades: • A peroba ao contrário do que pensa não suporta às

intempéries, aparecendo rachaduras, podendo ser usada em interiores.

• Todas os tipos de madeira poderão ser substituídas pelo uso extensivo do eucaliptos, madeira não-nativa e usada em reflorestamento.

• Cada região ou país tem um uso determinado de certos tipos de madeira: Ex.: No Uruguai usam-se certos tipos de eucaliptos para esquadrias, coberturas, pisos. Na Austrália o eucaliptos é amplamente usado ( mais de 100 espécies ).

Defeitos na madeira

• As madeiras estão sujeitas a defeitos ou anomalias que alteram sua estrutura e a enfermidades que afetam sua composição química, reduzem sua resistência e causam o seu “apodrecimento”.

• As anomalias principais são as seguintes:

– fibra torcida ou revirada: defeito esse caracterizado pelo fato das fibras das árvores não crescerem paralelamente ao eixo, mas sim em forma de hélice, devido ao excessivo crescimento das fibras periféricas com relação às internas.

• Estas madeiras servem somente para postes e escoras de diversos tipos e denominações

• Constituem igualmente anomalias que podem dificultar a utilização plena da madeira.

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Classificação das Madeiras por Uso• O uso das diferentes madeiras se dá através da

relação: – peso especifico x dureza x resistência

• Isto caracteriza o grau de deformação facilidade de manuseio, durabilidade, e outros.

• Pode-se classificar as madeiras pelo uso da seguinte forma:

– duras ou de lei– de qualidade.

• "duras ou de lei":– índice peso especifico – alta dureza – resistência

• São empregadas em construção como pilares, vigas, fundações. (estruturas)

• Ex.: Ipê, sucupira, massaranduba, cabriúva, angelim, pedra, e outros.

• "qualidade":• índice peso específico • baixa dureza • resistência • São empregadas em trabalhos de marcenaria e

outros, pela facilidade de manuseio. • Ex.: cedro, cerejeira, freijó, mogno, louro, marfim e

outros.

EX.: massaranduba

EX.: Marfim

Classificação das Madeiras por Uso

• Usos específicos: • formas para concreto, andaimes:• - madeiras de pouco valor comercial. Ex.: caixeta, pinus eliottis e sobras de

outras. • decks, pérgulas:• - madeiras altamente resistentes a intempéries. Ex.: Ipê, aroeira, imbuía-

cabriúva, massaranduba, itauba; • madeiramento telhado:• - madeiras com alta elasticidade e resistência mecânica. Ex.: Ipê, angelim,

massaranduba, cabriúva, jatobá; • pavimentação (pisos):• - madeiras mais resistentes ao desgaste. Ex.: Ipê, jatobá, itauba, sucupira,

marfim, peroba; • forros:• - madeiras de qualidade. Ex.: Ipê, cerejeira, freijó, sucupira, angelim, jatobá; • beirais:• - madeiras resistentes à intempéries. Ex.: ipê, Angelim pedra, , angelim

vermelho; • esquadrias:• - madeiras mais leves, de fácil manuseio, mas pouca deformação. Ex.:

cedro, freijó, mogno, louro.

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NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRA

RESISTÊNCIA AO IMPACTO NA FLEXÃO

PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da resistência ao impacto na flexão as medidas dos lados dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para o ensaio de impacto à flexão deve-se utilizar um máquina de pêndulo com capacidade de 3 a 5 vezes maior que a energia necessária à ruptura do corpo-de-prova por flexão;

c)o ensaio deve ser feito para impacto nas direções radial, tangencial da madeira;

d)o corpo-de-prova deve ser apoiado sobre dois apoios cilíndricos de 15 milímetros de raio, com 24cm±±±±0,1cm de distância entre os seus eixos;

e)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.

RESULTADOS: Os resultados da propriedade de resistência ao impacto na flexãodevem ser apresentados com valores característicos, acompanhados dos respectivos teores de umidade.


EMBUTIMENTO: propriedade relacionada à colocação de pinos e parafusos

OBJETIVOS: Determinação das resistências de embutimento da madeira, nas direções paralela e normal às fibras, na madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA AO IMPACTONA FLEXÃO (fbw )

A resistência de embutimento (fwe ou fe) é definida pela razão entre a força Fe que causa a deformação específica residual de 2‰ e a área de embutimento do pino Ae=td , determinada no ensaio do corpo-de-prova mostrado a seguir.

Onde:Fe0 e Fe90 são as forças aplicadas respectivamente nas direções paralela e normal às fibras, correspondentes às deformações residuais de ε=2�, em Newton (N);t é a espessura do corpo-de-prova, em metro (m);d é o diâmetro do pino, em metro (m).

OBS.:O valor característico da resistência ao impacto à flexão fbw,k deve ser determinado pelo estimador.

fF

tdee

00=

fF

tdee

9090=

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RESISTÊNCIA AO IMPACTO NA FLEXÃO

OBJETIVOS: Determinação da resistência ao impacto na flexão da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA AO IMPACTO NA FLEXÃO (fbw )

A resistência ao impacto à flexão (fbw) é definida pela razão entre a energia necessária à fratura do corpo-de-prova (W) e a área da seção transversal do mesmo, expressa em quilo Joules por metro quadrado (kJ/m2)

Onde: W é a energia necessária para fratura do corpo-de-prova, em Joules (J) b e h são as dimensões da seção transversal do corpo-de-prova, na direção radial e tangencial, em milímetro (mm).

OBS.:O valor característico da resistência ao impacto à flexão fbw,k deve ser determinado pelo estimador.

fbwW

bh= 1000

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRARESISTÊNCIA AO IMPACTO NA FLEXÃO

AMOSTRAGEM: tamanho da amostra e critério de extração dos cp’s devem ser os mesmos estabelecidos anteriormente.

Obs: O corpo-de-prova deve ser fabricado com os lados perpendiculares as direções preferenciais da madeira, não se admitindo inclinações das fibras maiores que 6°°°° em relação ao comprimento do corpo-de-prova. .

2,0 cm

2,0 cm

30,0 cm

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DUREZA

PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da dureza pelo método Janka as medidas dos lados dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para aplicar o carregamento ao corpo-de-prova deve-se utilizar um dispositivo especial entre o atuador e o corpo-de-prova, como indicado na figura a seguir;

c)o ensaio deve ser feito nas direções paralela e normal às fibras da madeira;

d)o carregamento deve ser monotônico crescente aplicado até que a esfera penetre a uma profundidade igual ao seu raio, num período de pelo menos 1 minuto;

e)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.


DUREZA

RESULTADOS: Os resultados de dureza da madeira devem ser apresentados com valores característicos, acompanhados dos respectivos teores de umidade.

Arranjo de ensaio para dureza Janka

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Dureza: resistência do material à penetração localizada, à riscagem e ao desgaste

OBJETIVOS: Determinação da dureza da madeira de um lote considerado homogêneo, pelo método de Janka.

DUREZA DA MADEIRA (fws,H ou fH)

A dureza da madeira é medida na direção paralela às fibras (fH0) e na direção normal às fibras (fH90).

Onde:Fmax é a máxima força aplicada ao corpo de prova necessária à penetração de uma semi-esfera de seção diametral com 1 cm2 de área na profundidade igual ao seu raio, em Newton (N); Aseção diametral é a área da seção diametral da esfera, igual a 1 cm2, em centímetros quadrados (cm2).

OBS.:O valor característico da dureza da madeira, deve ser determinado pelo estimador.

fF

AH

max

seçao diametral

=

DUREZA

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRADUREZA


Obs: O corpo-de-prova deve ser fabricado com seus lados menores perpendiculares às direções preferenciais da madeira.

5,0 cm

5,0 cm

15,0 cm

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FLEXÃOPROCEDIMENTOS:

f)para a determinação da rigidez, a resistência deve ser estimada (fM,est) pelo ensaio destrutivo de um corpo-de-prova gêmeo, selecionado da mesma amostra a ser investigada;

g)conhecida a resistência estimada da amostra fM,est , o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento da figura. A taxa de carregamento deve ser de 10 MPa por minuto;

h)a medida dos deslocamentos transversais no meio do vão devem ser feitas para cada ponto do diagrama de carregamento especificado na figura; com transdutores de deslocamentos com precisão de 0,01 mm ;

i)para os ensaios com instrumentação fixada ao corpo-de-prova, os deslocamentos devem ser registrados para cada ponto do diagrama de carregamento, ver figura, até 70% da carga estimada. Em seguida deve-se retirar a instrumentação e elevar o carregamento até a ruptura do corpo-de-prova.

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRAFLEXÃO

Cutelo de aplicação de carga

RESULTADOS: Para a determinação dos módulos de elasticidade devem ser construídos diagramas carga deslocamento para todos os ensaios realizados.Os resultados das propriedades de resistência convencional e de rigidez à flexão devem ser apresentados com valor característico para a resistência e com valor médio para o módulo de elasticidade, acompanhados do respectivo teor de umidade.

26



5 cm

5 cm 115 cm

43

04

02

0,1 01

0,5

03

4222

30s 30s

21 31

23

24

05 15

1,0

MF

M,estF

8262

30s 30s

61 71

63

6444

45 55

tempo (s)

83

84

85

86

88

89

87

Obs: O corpo-de-prova deve ser fabricado de preferência com o plano de flexão perpendicular à direção radial da madeira, não se admitindo inclinações de fibras maiores que 6°°°° em relação ao comprimento do corpo-de-prova.


PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da resistência convencional à flexão, as medidas dos lados do corpo-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)no ensaio, o corpo-de-prova deve ser vinculado a dois apoios articulados móveis, com vão livre entre apoios de 21h , sendo o equilíbrio do sistema garantido pelo atrito com o atuador;

c)o carregamento consiste em uma carga concentrada aplicada por meio de um cutelo acoplado ao atuador, como indicado na figura;

d)no ensaio para determinação da resistência à flexão o carregamento deve ser monotônico crescente com uma taxa de 10 MPa por minuto;

e)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizados duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.

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FLEXÃO

OBJETIVOS: Determinação da resistência e da rigidez da madeira à flexão de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA FLEXÃO (fwMou fM) (hipótese da madeira ser um material elástico)

Onde: Mmax é o máximo momento aplicado ao corpo-de-prova, em Nm;We é o módulo de resistência elástico da seção transversal do corpo de prova, dado por bh2/6, em metro cúbico (m3).

OBS.:O valor característico da resistência ao fendilhamento paralelo às fibras fM,k deve ser determinado pelo estimador.

fM

WM

max

e

=


FLEXÃORIGIDEZ À FLEXÃO (EM0)

Onde: FM,10% e FM,50% são as cargas correspondentes a 10% e 50% da carga máxima estimada, aplicada ao corpo-de-prova, em Newton (N), v10% e v50% são os deslocamentos no meio do vão correspondentes a 10% e 50% da carga máxima estimada FM,est , em metro (m);b e h correspondem respectivamente à largura e à altura da seção transversal do corpo-de-prova, em metro (m);

( )E M

F F L

v v bh

M M

04

50% 10%3

50% 10%

3=

−

−

, ,

( )

F

F10%

v10%

50%

v50%

Fu

MF (N)

flecha v(m)

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NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRAFENDILHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS


Obs: A resistência ao fendilhamento é um valor convencional, dependente da forma e das distâncias entre os lados do corpo-de-prova, tal como indicado na figura abaixo. Esta propriedade deve ser utilizada apenas para estudo comparativo entre espécies de madeira.O corpo-de-prova deve ser fabricado de preferência com o plano da seção crítica perpendicular à direção radial da madeira (direção do eixo 2).

A7,5 cm

10,69 cm

φ0,65 cm

A

2,54 cm

5,0 cm

5,0 cm

seção AA


FENDILHAMENTO PARALELO ÀS FIBRASPROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da resistência ao fendilhamento paralelo às fibras, as medidas dos lados dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;

c)o carregamento deve ser monotônico crescente correspondente a uma taxa de 2,5 MPa por minuto;

d)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.

RESULTADOS: Os resultados da propriedade de resistência ao fendilhamento paralelo às fibras devem ser apresentados com valores característicos, acompanhados do respectivo teor de umidade.

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CISALHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS

RESULTADOS: Os resultados obtidos da resistência ao cisalhamento paralelo às fibras devem ser apresentados com valores característicos, acompanhados do respectivo teor de umidade.

Arranjo do ensaio

VISTA SUPERIOR

MÓVEL

6,0 cm

6,0 cm

VISTA FRONTAL

VISTA LATERAL

6,0 cm 2,0cm

3,0cm

3,0cm


FENDILHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS

OBJETIVOS: Determinação da resistência ao fendilhamento paralelo às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA AO FENDILHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS (fws,0 ou fs0)

Onde:Fs0,max é a máxima força aplicada ao corpo-de-prova em Newton (N);As0 é a área crítica da seção transversal do corpo-de-prova resistente ao fendilhamento, em metro quadrado (m2); fs0 é a resistência ao fendilhamento paralelo às fibras, em MPa.

OBS.:O valor característico da resistência ao fendilhamento paralelo às fibras fs0,k deve ser determinado pelo estimador.

fF

As

s max

s0

0,

0

=

Fendilhamento: característica típica de material fibroso. É o descolamento ao longo das fibras, provocado por esforço de tração normal às mesmas e exercido excentricamente em relação à seção considerada.

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NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRACISALHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS


2(R)

3(T)

1

5,0 cm

6,4 cm

5,0 cm

2,0 cm

A v (área resistente

ao cisalhamento)

3,0 cm

Obs: O corpo-de-prova deve ser fabricado com o plano da seção crítica paralelo àdireção radial da madeira (normal ao eixo 3)



PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da resistência ao cisalhamento paralelo às fibras as medidas dos lados dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;


d)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizados duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.

e)o arranjo de ensaio para a determinação da resistência ao cisalhamento paralelo está indicado na figura a seguir.

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TRAÇÃO NORMAL ÀS FIBRAS

RESULTADOS: Os resultados obtidos de resistência à tração normal às fibras devem ser apresentados com valores característicos, acompanhados do respectivo teor de umidade.

Arranjo do ensaio

t 90F

Ft 90



OBJETIVOS: Determinação da resistência ao cisalhamento paralelo às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO PARALELO ÀS FIBRAS (fWV,0 ou fv0)

Onde:Fv0,max é a máxima força cisalhante que pode atuar em um corpo-de-prova em Newton (N);Av0 é a área inicial da seção crítica do corpo de prova, num plano paralelo às fibras, em metro quadrado (m2); fv0 é a resistência ao cisalhamento paralelo às fibras, em MPa.

OBS.:O valor característico da resistência ao cisalhamento paralelo às fibras fv0,k deve ser determinado pelo estimador.

fF

Av

v max

v0

0,

0

=

20

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRATRAÇÃO NORMAL ÀS FIBRAS


Obs: A resistência à tração normal às fibras determinada por meio do corpo-de-prova indicado na figura, deve ser utilizada apenas para estudos comparativos entre diferentes espécies de madeira, não devendo ser aplicada na avaliação da segurança das estruturas de madeira.

seção AA

5,0 cm5,0 cm

6,35 cm

2,54 cm

2,5 cm

A

A

5,0

c m



PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação da resistência à tração normal às fibras as medidas das faces dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm;

b)para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio mecânico deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;


d)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente (seco ao ar). A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos anteriormente.

e)o carregamento deve ser aplicado de preferência na direção tangencial;

f)o arranjo de ensaio para tração normal às fibras está mostrado na figura a seguir.

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TRAÇÃO PARALELA ÀS FIBRAS

RESULTADOS: módulos de elasticidade construir diagramas tensão deformação específica para todos os ensaios realizados; resistência e de rigidez à tração paralela às fibras devem ser analisados e apresentados, em valores característicos para resistência e em valor médio para o módulo de elasticidade, acompanhados do respectivo teor de umidade.

Arranjo do ensaio com relógios comparadores.

a

Diagrama de carregamento p/ a det. da rigidez à tração paralela às fibras da madeira.

30s

44

45

30s

02

0,1 01

0,504

03

05

22 42

30s

21 31

24

23

15

43

1,0

σt

est

σ

83

62 82

61

30s

71

64

63

55

tempo (s)

84

85

86

87

88

89



OBJETIVOS: Determinação da resistência à tração normal às fibras da madeirade um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NORMAL (fwt,90 ou ft90)Onde:Ft90,max é a máxima força de tração normal que pode atuar em um corpo-de-prova alongado, com trecho central uniforme, de área A e comprimento não menor que 2,5√A,com extremidades mais resistentes que o trecho central e com concordâncias que garantam a ruptura no trecho central, em Newton (N);A é a área inicial da seção transversal tracionada, no trecho central alongado do cp, em metro quadrado (m2);ft90 é a resistência à tração normal às fibras, em MPa.

OBS.:O valor característico da resistência à tração normal às fibras ft90,k deve ser determinado pelo estimador.

fF

Awt

t max

t,90 =

90,

90

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PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação das propriedades de resistência e rigidez as medidas do comprimento e do diâmetro do trecho central dos corpos-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para determinação do módulo de elasticidade devem ser feitas medidas de deformações em pelo menos duas faces opostas do corpo-de-prova e, no caso de corpo-de-prova com seção circular, em duas posições diametralmente opostas;

c)para determinação do módulo de elasticidade podem ser utilizados relógios comparadores, com precisão de 0,001mm, como indicado na figura;

d)as medidas das deformações específicas devem ser feitas com extensômetros com precisão mínima de 50 µµµµm/m (micrometro por metro);

e)para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaios mecânicos deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;



PROCEDIMENTOS:

f)o carregamento deve ser monotônico crescente correspondente a uma taxa de 10MPa por minuto;

g)para determinação da rigidez, a resistência da madeira deve ser estimada (ft0,est) pelo ensaio destrutivo de um corpo-de-prova gêmeo, selecionado da mesma amostra a ser investigada;

h)conhecida a resistência estimada da amostra ft0,est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento da figura;

i)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizados duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos já estabelecidos anteriormente.

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TRAÇÃO PARALELA ÀS FIBRASRIGIDEZ À TRAÇÃO PARALELA ÀS FIBRA (Et0)

Onde: σσσσ10% e σσσσ50% são as tensões de tração correspondentes a 10% e 50% da resistência ft0;εεεε10% e εεεε50% são as deformações específicas medidas no trecho central do cp alongado e correspondentes às tensões de σσσσ10% e σσσσ50%, respectivamente.

Et050% 10%

50% 10%

=−

−

σ σε ε

σ

10%

σ10%

ε

50%

ε50%

(MPa)

ft0

Tensão t0σ

Deformação específicaµ

t0ε

m

m

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRATRAÇÃO PARALELA ÀS FIBRAS


3,5 cm

0,7 cm21 cm

45 cm

12 cm

2 cm

5 cm

A

12 cm

2 cm

15 cm

35 cm

SEÇÃO AA

10 cm

A

10 cm

2 cm

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COMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRAS

RESULTADOS: módulos de elasticidade construir diagramas tensão deformação específica para todos os ensaios realizados; resistência e de rigidez à compressão normal às fibras devem ser analisados e apresentados, em valores característicos para resistência e em valor médio para o módulo de elasticidade, acompanhados do respectivo teor de umidade.


10,0 cm

5,0 cm

Fc90

5,0 cm

Fc90

30s

44

45

30s

02

0,1 01

0,504

03

05

22 42

30s

21 31

24

23

15

43

1,0

σσc

est

83

62 82

61

30s

71

64

63

55

tempo (s)

84

85

86

87

88

89

Diagrama de carregamento p/ a det. da rigidez à compressão normal às fibras da madeira.



OBJETIVOS: Determinação da resistência e da rigidez à tração paralela às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO PARALELA (fwt,0 ou ft0)Onde:Ft0,max é a máxima força de tração aplicada em um corpo-de-prova alongado, com trecho central uniforme, de área A e comprimento não menor que 8√A, com extremidades mais resistentes que o trecho central e com concordâncias que garantam a ruptura no trecho central, em Newton (N);A é a área inicial da seção transversal tracionada, no trecho central do cp, em metro quadrado (m2);ft0 é a resistência à tração paralela às fibras, em MPa.

OBS.:O valor característico da resistência à tração paralela às fibras ft0,k deve ser determinado pelo estimador.

ft

Ft max

A00

=,

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PROCEDIMENTOS:

e) para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;

f) o carregamento deve ser monotônico crescente correspondente a uma taxa de 10 MPa por minuto;

g) para determinação da rigidez, a resistência da madeira deve ser estimada (fc90,est) por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova gêmeo, selecionado da mesma amostra a ser investigada;

h) conhecida a resistência estimada da amostra fc90,est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento. A taxa de carregamento deve ser de 10 MPa por minuto;



PROCEDIMENTOS:

i)os registros das cargas e das deformações devem ser feitos para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura;

j)para os ensaios com instrumentação baseada em extensômetros mecânicos fixados no corpo-de-prova, as deformações devem ser registradas para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura, até 70% da carga estimada. Em seguida deve-se retirar a instrumentação e elevar o carregamento até a ruptura do corpo-de-prova;

l)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizados duas amostras, sendo uma com corpos-de- prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente (seco ao ar). A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos anteriormente estabelecidos.

m)o carregamento deve ser aplicado de preferência na direção tangencial (direção do eixo 3).

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NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRACOMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRAS


a = 5,0 cm (Direção Longitudinal)

h = 10,0 cm (Direção Tangencial)

b = 5,0 cm (Direção Radial)

ab

h

2(R)

1(L)

3(T)

a= 5,00cm (direção longitudinal)

b= 5,00cm (direção radial)

h= 10,00cm (direção tangencial)



PROCEDIMENTOS:

a)para a determinação das propriedades de resistência e rigidez as medidas dos lados dos corpo-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm ;

b)para determinação do módulo de elasticidade devem ser feitas medidas de deformações em pelo menos duas faces opostas do corpo-de-prova;

c)para determinação do módulo de elasticidade podem ser utilizados relógios comparadores, com precisão de 0,001mm, para medidas das deformações totais do corpo de prova, como indicado na figura. Destas medidas devem ser descontadas deformações intrínsecas da máquina de ensaio;

d)as medidas das deformações específicas devem ser feitas com extensômetros com precisão mínima de 50 µµµµm/m (micrometro por metro);

13



OBJETIVOS: Determinação da resistência e a rigidez à compressão normal às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRAS (fwc,90 ou fc90)

OBS.:O valor característico da resistência à compressão normal às fibras fc90,k deve ser determinado pelo estimador.

A resistência à compressão normal às fibras (fwc,90 ou fc90) é o valor convencional determinado pela deformação específica residual de 2‰‰, mostrado na figura tensão x deformação específica, obtida em um ensaio de compressão uniforme em corpos-de-prova prismáticos.


COMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRASRIGIDEZ À COMPRESSÃO NORMAL (EC90)

A rigidez da madeira na direção normal às fibras deve ser determinada por seu módulo de elasticidade, obtido do trecho linear do diagrama tensão deformação específica, como indicado na figura.

Ec9050% 10%

50% 10%

=−

−

σ σε ε

Onde: σσσσ10% e σσσσ50% são as tensões de compressão normal correspondentes a 10% e 50% da resistência fc90;εεεε10% e εεεε50% são as deformações específicas medidas na direção normal às fibras correspondentesàs tensões de σσσσ10% e σσσσ50%. Deformação específica

50%σ

Arctg E

ε 2%=

ε 10%

10%σ

50%ε

c90

c90f

Tensão (MPa)c90σ

ε c0 mmµ

12


COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS



F F

10,0 cm


30s

44

45

30s

02

0,1 01

0,504

03

05

22 42

30s

21 31

24

23

15

43

1,0

σσc

est

83

62 82

61

30s

71

64

63

55

tempo (s)

84

85

86

87

88

89

Diagrama de carregamento p/ a det. da rigidez à compressão paralela às fibras da madeira.

RESULTADOS: módulos de elasticidade construir diagramas tensão deformação específica para todos os ensaios realizados; resistência e de rigidez à compressão paralela às fibras devem ser analisados e apresentados, em valores característicos para resistência e em valor médio para o módulo de elasticidade, acompanhados do respectivo teor de umidade.

11



PROCEDIMENTOS:

e)Para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova;

f)A resistência deve ser determinada com carregamento monotônico crescente com uma taxa em torno de 10MPa por minuto;

g)Para determinação da rigidez, a resistência da madeira deve ser estimada (fc0,est) pelo ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra a ser investigada;

h)Conhecida a resistência estimada da amostra fc0,est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento da figura a seguir. A taxa de carregamento deve ser de 10 MPa por minuto;



PROCEDIMENTOS:

i)os registros das cargas e das deformações devem ser feitos para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura;

j)para os ensaios com instrumentação baseada em extensômetros mecânicos fixados no corpo-de-prova, as deformações devem ser registradas para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura, até 70% da carga estimada. Em seguida deve-se retirar a instrumentação e elevar o carregamento até a ruptura do corpo-de-prova;

l)para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos de prova saturados e outra com corpos de prova com teor de umidade em equilíbrio com ambiente (seco ao ar). A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos já estabelecidos anteriormente.

10




5 cm

5 cm 15 cm

OBS.:Em caso de peças delgadas, permite-se empregar corpos-de-prova com seção transversal quadrada, com lado igual à espessura do elemento delgado, com pelo menos 1,8 centímetros, e comprimento igual a três vezes o lado da seção transversal, ensaiando-se pelo menos 12 corpos-de-prova, extraídos aleatoriamente de 12 diferentes peças delgadas.



PROCEDIMENTOS da NORMA:

a)Para a determinação das propriedades de resistência e de rigidez, as medidas dos lados do corpo-de-prova devem ser feitas com precisão de 0,1 mm;

b)Para a determinação do módulo de elasticidade devem ser feitas medidas de deformações em pelo menos duas faces opostas do corpo-de-prova;

c)Para determinação do módulo de elasticidade podem ser utilizados relógios comparadores, com precisão de 0,001mm, fixados por meio de duas cantoneiras metálicas pregadas no corpo-de-prova, com distância nominal de 10 cm entre as duas linhas de pregação, ver figura;

d)As medidas das deformações específicas devem ser feitas com extensômetros com precisão mínima de 50 µµµµm/m (micrometro por metro);

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OBJETIVOS: Determinação da resistência e da rigidez à compressão paralela às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo.

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (fwc,0 ou fc0)

fc

Fc max

A00

=,

Onde:Fc0,max é a máxima força de compressão aplicada ao corpo-de-prova durante o ensaio, em Newton (N);A é a área inicial da seção transversal comprimida, em metro quadrado (m2);fc0 é a resistência à compressão paralela às fibras, em MPa.

OBS.:O valor característico da resistência à compressão paralela às fibras fc0,k deve ser determinado pelo estimador.



RIGIDEZ À COMPRESSÃO (Ec0)

Onde: σσσσ10% e σσσσ50% são as tensões de compressão correspondentes a 10% e 50% da resistência fc0;

εεεε10% e εεεε50% são as deformações específicas medidas no cp

e correspondentes às tensões de σσσσ10% e σσσσ50%

Ec050% 10%

50% 10%

=−

−

σ σε ε

Deformação específica

σ 10%

10%ε

σ 50%

arctg E

ε 50%

f c0

Tensão (MPa)σc0

c0ε mmµ

8


PROPRIEDADES MECÂNICAS

1,1

212

12

...21

2

−

−

−+++

=n

xn

nxxx

wkx

VALORES CARACTERÍSTICOS:

Os resultados devem ser colocados em ordem crescente x1≤≤≤≤x2≤≤≤≤...≤≤≤≤xndesprezando-se o valor mais alto se o número de corpos-de-prova for ímpar, não se tomando para xwk valor inferior a x1, nem a 0,7 do valor médio (xm).

Os valores característicos das propriedades da madeira devem ser estimadospela expressão:

RESULTADOS: Os resultados devem ser apresentados em relatório técnico devendo conter: a)descrição da amostra, com as condições de armazenamento do lote; b)forma e dimensões dos cp’s com indicação da direção das fibras; c)valor médio da umidade do lote e d)os valores determinados das propriedades da madeira.


PROPRIEDADES MECÂNICAS

REGIÃO PARA EXTRAÇÃO

h

ba

DE CORPOS-DE-PROVA

≥

cm30

ou

b5

a

AMOSTRAGEM: O LOTE NÃO PODE TER MAIS DE 12m3(MADEIRA SERRADA- LOTE HOMOGÊNEO).A AMOSTRA DEVE TER CORPOS-DE-PROVA DISTRIBUÍDOS ALEATORIAMENTE AO LONGO DO LOTE, DEVENDO SER REPRESENTATIVO DA TOTALIDADE.

NÃO SE DEVE RETIRAR MAIS QUE UM CP DE UMA MESMA PEÇA.OS CP’S DEVEM SER ISENTOS DE DEFEITOS, RETIRADOS A UMA DISTÂNCIA DE 5 VEZES A MENOR DIMENSÃO E NUNCA MENOR QUE 30cm.

CARACTERIZAÇÃO SIMPLIFICADA = 6CP’S

CARACTERIZAÇÃO MÍNIMA DA RESISTÊNCIA DE ESPÉCIES POUCO CONHECIDAS = 12CP’S

7


PROPRIEDADES FÍSICAS - ESTABILIDADE DIMENSIONAL

DEFORMAÇÕES ESPECÍFICAS DE RETRAÇÃO (εεεεr)

ε r

Lsat

La

L sat

,, ,sec

,

11 1

1

100=

−

× εr

Lsat

La

L sat,

, ,sec

,2

2 2

2

100=

−

× εr

Lsat

La

L sat,

, ,sec

,3

3 3

3

100=

−

×

εi

L sat L a

L a

,

, ,sec

,sec

1

1 1

1

100=

−

× εi

L sat L a

L a

,

, ,sec

,sec

2

2 2

2

100=

−

× εi

L sat L a

L a

,

, ,sec

,sec

3

3 3

3

100=

−

×

DEFORMAÇÕES ESPECÍFICAS DE INCHAMENTO (εεεεi)

COEFICIENTE DE VARIAÇÃO VOLUMÉTRICA

∆ VV V

V

sat a

a

=−

×sec

sec

100Onde: Vsat = L1,sat x L2,sat x L3,sat

Vseca = L1,seca x L2,seca x L3,seca

PROPRIEDADES FÍSICAS – DILATAÇÃO LINEAR

• Dilatação Linear• O coeficiente de dilatação linear das madeiras,

na direção longitudinal, é da ordem de 0,3 x 10-5

a 0,45 x 10-5 ºC-1, que corresponde a ¼ do coeficiente de dilatação linear do aço.

6

PROPRIEDADES FÍSICAS - ESTABILIDADE DIMENSIONAL

MADEIRA – MATERIAL HIGROSCÓPICO E ANISOTRÓPICO

RETRAÇÃO (εεεεr)

INCHAMENTO (εεεεi)

DIFERENTES PARA CADA DIREÇÃO PRINCIPAL DA MADEIRA

1(axial); 2 (radial); 3 (tangencial)

•Higroscópico: material que tem a propriedade de absorver umidade;

•Anisotrópico: material cujas propriedades variam de acordo com a direção das fibras. EX: A resistência ao longo do veios é diferente da resistência perpendicular a estes.

NBR 7190 PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRAPROPRIEDADES FÍSICAS - ESTABILIDADE DIMENSIONAL

AMOSTRAGEM: Idem a apresentada para a determinação da umidade

2(R)

1(l)

3(T)

2cm

3cm 5cm

LADO MAIOR PARALELO À DIREÇÃO RADIAL

INCHAMENTO (εεεεi)

OS CP’S DEVEM ESTAR SECOS, NORMALMENTE SÃO EMPREGADOS OS MESMOS DO ESTUDO DA RETRATIBILIDADE.

AS DISTÂNCIAS ENTRE OS LADOS DEVEM SER DETERMINADAS COM 3 MEDIDAS DE CADA LADO DO CP, COM PRECISÃO DE 0,001mm, DURANTE OS PROCESSOS DE SECAGEM E DE REUMIDIFICAÇÃO DOS CP’S.

A SECAGEM DOS CP’S SEGUE O MESMO PROCEDIMENTO EMPREGADO NA DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DOS CP’S.

OS CP’S QUE APRESENTAREM DEFEITOS DURANTE A SECAGEM DEVEM SER DESCARTADOS.

PROCEDIMENTOS:

RETRATIBILIDADE (εεεεr)

CP’S DEVEM ESTAR COM U > PSF(28%). QUANDO O TEOR FOR MENOR DEVE-SE REUMIDIFICAR OS CP’S, COLOCANDO-OS EM AMBIENTE SATURADO E COM T=20ºC, ATÉ ESTABILIZAR A VARIAÇÃO DIMENSIONAL DE 0,02mm ENTRE DUAS MEDIDAS SUCESSIVAS. QUANDO FOR REUMIDIFICADO DEVE CONSTAR NO RELATÓRIO TÉCNICO.

VARIABILIDADE VOLUMÉTRICA (∆∆∆∆V) TAMBÉM PODE SER USADO O PROCEDIMENTO BASEADO NA MEDIDA DO VOLUME DO CP IMERSO EM MERCÚRIO ( VOLUME DO CP 4cm3 A 6cm3).

OS RESULTADOS SÃO OS VALORES MÉDIOS ENCONTRADOS PARA CADA ESTUDO.

5

• A retratilibidade corresponde às contrações lineares e volumétricas e sua determinação é feita em corpos de prova retirados da madeira com vários teores de umidade: madeira verde, madeira seca ao ar e madeira seca em estufa.

PROPRIEDADES FÍSICAS - ESTABILIDADE DIMENSIONALRETRAÇÃO E INCHAMENTO

• A retração da madeira se manifesta com a perda da água de impregnação-paredes celulósicas da madeira;• A redução de dimensões por perda de umidade se dá diferentemente para as três direções, acarretando a retração volumétrica;

Água Livre ou de Capilaridade

Água Impregnação

• A retração axial(a) é a menor de todas e ocorre segundo a direção das fibras da madeira-longitudinal ao caule

• A retração radial (r) se dá segundo a direção dos raios de uma seção transversal;

• A retração tangencial (t) é a maior e se dá segundo a tangente aos anéis de crescimento num plano transversal ao eixo da árvore;

PROPRIEDADES FÍSICAS - ESTABILIDADE DIMENSIONALRETRAÇÃO E INCHAMENTO (“trabalho”)

• A diferença entre as retrações axial, radial e tangencial explica a maior parte dos defeitos que ocorrem durante a secagem da madeira, tais como rachaduras e empenamentos.

4


PROPRIEDADES FÍSICAS - DENSIDADE (ρρρρ)

3 cm

2 cm 5 cm

DIMENSÕES DOS CP’S:

OBS. da Norma: Se a distância radial entre os anéis de crescimento for maior que 4 mm, a seção transversal do corpo-de-prova deve ser aumentada para abranger pelo menos 5 anéis de crescimento.

PROCEDIMENTOS:

a)“ms”determinada com precisão de 0,01g.

b) “msat” com o cp imerso em água até que atinja “m” constante ou no máximo com variação de �� 0,5% em relação a última medida.

c) Vsat obtido pela leitura das dimensões do cp saturado com precisão de 0,1mm.

d) V12 e m12 obtidos com o teor de umidade do cp em 12%.

e)Os resultados devem ser apresentados com os valores médios da ρρρρbas e da ρρρρap.

• O peso específico das madeiras varia de 0,30 a 1,30 g/cm³,

• Depende da espécie da madeira, da árvore de origem, da localização do corpo de prova retirado da madeira em exame etc.

• As madeiras comerciais brasileiras apresentam pesos específicos

• que variam de 0,35 a 1,30 g/cm³.


3

� Importância: para auxiliar na indicação de espécies para as diferentes aplicações.

� Densidade depende da espécie de madeira examinada, da árvore de onde provém, da localização do corpo-de-prova na tora, da umidade, etc;

� Determinação da Densidade: é necessário um corpo-de-prova com seção retangular de 20mm x 30mm com comprimento de 50 mm e umidade estipulada ( já determinada);

� Define-se o termo prático "densidade básica" da madeira como sendo a massa específica convencional obtida pelo quociente da massa seca pelo volume saturado. � A massa seca é determinada mantendo-se os corpos de prova em estufa a 103°C até que a massa do corpo de prova permaneça constante.

� O volume saturado é determinado em corpos de prova submersos emágua até atingirem peso constante




satVsm

bas=ρ

DENSIDADE BÁSICA

Onde:ms é a massa seca da madeira, em kg;V sat é o volume da madeira saturada,em metro cúbico(m3)

12V12m

ap=ρ

DENSIDADE APARENTE

Onde:m12 é a massa da madeira a 12% de umidade, em kg;V12 é o volume da madeira a 12% de umidade, em metro cúbico (m3).

AMOSTRAGEM: Idem a apresentada para a determinação da Umidade

2

3 cm

2 cm 5 cm

DIMENSÕES DOS CP’S:

100sm

smimU ×

−=(%)

onde: mi é a massa inicial da madeira, em g;

ms é a massa da madeira seca, em g.


PROPRIEDADES FÍSICAS - TEOR DE UMIDADE (U%)PROCEDIMENTOS:

1.º ) Pesa-se o corpo de prova (mi)

a)“mi”determinada com precisão de 0,01g.

b) Coloca-se o corpo-prova em estufa ou Câmara de secagem Tmáx =103ºC± 2ºC.

c) Durante a secagem medir a massa a cada 6h até que ocorra variação entre duas pesagens consecutivas �� 0,5% da última massa medida. Esta será “ms”.

d) A umidade do lote será o valor médio.

PROPRIEDADES FÍSICAS - TEOR DE UMIDADE (U%)

• Logo após o corte, ou seja, ainda “verdes”, apresentam 80% ou mais de umidade. • Com o tempo, secam, perdendo inicialmente a água chamada embebição, alcançando o ponto de saturação ao ar: cerca de 25% de umidade. • Continuando a secar, as madeiras perdem a água de impregnação, contida nas fibras e paredes dos vasos, resultando contração.• A secagem ao ar, ao abrigo das intempéries, ocasiona perda de umidade até o seu teor alcançar o equilíbrio com o grau higrométrico do ar;• A secagem em estufa, a 105ºC, durante determinado tempo, pode ocasionar total evaporação da água de impregnação, chegando a umidade a 0%.•A água de constituição, ou seja, aquela contida nas moléculas da madeira não se altera- não é eliminada na secagem.

1

• As principais propriedades físicas da madeira são: umidade, densidade e estabilidade dimensional (retratibilidade e inchamento).

• Livro “Fichas de Características das Madeiras Brasileiras” do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas).

• São determinadas através de ensaio normalizados:– NBR 7190 –Projetos de Estruturas de Madeira

Estudo da Madeira: PROPRIEDADES FÍSICAS

• A quantidade de água exerce grande influência nas suas propriedades.•A árvore quando cortada apresenta elevado teor de umidade e tende a perdê-la• A 1.ª perda é a água livre, atingindo o ponto de saturação ( em torno de 30%), a seguir evapora-se a água de impregnação.• Essa perda se dá até atingir o ponto de equilíbrio (Cuiabá ± 18%, São Carlos ±12%).• A medida diminui e a umidade aumenta a resistência.• Para determinar a umidade os corpos de prova devem ter seções retangulares de 20mm x 30mm e comprimento ao longo das fibras de50mm.• Procedimentos da NBR 7190:

PROPRIEDADES FÍSICAS - TEOR DE UMIDADE (U)

PROPRIEDADES FÍSICAS - TEOR DE UMIDADE (U)

REGIÃO PARA EXTRAÇÃO

h

ba

DE CORPOS-DE-PROVA

≥

cm30

ou

b5

a


AMOSTRAGEM: O LOTE NÃO PODE TER MAIS DE 12m3(MADEIRA SERRADA- LOTE HOMOGÊNEO).A AMOSTRA DEVE TER CORPOS-DE-PROVA DISTRIBUÍDOS ALEATORIAMENTE AO LONGO DO LOTE, DEVENDO SER REPRESENTATIVO DA TOTALIDADE.

NÃO SE DEVE RETIRAR MAIS QUE UM CP DE UMA MESMA PEÇA.OS CP’S DEVEM SER ISENTOS DE DEFEITOS, RETIRADOS A UMA DISTÂNCIA DE 5 VEZES A MENOR DIMENSÃO E NUNCA MENOR QUE 30cm das bordas.

CARACTERIZAÇÃO SIMPLIFICADA = 6CP’S

CARACTERIZAÇÃO MÍNIMA DA RESISTÊNCIA DE ESPÉCIES POUCO CONHECIDAS = 12CP’S

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Microsoft PowerPoint - MADEIRA-AULA-3