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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL FEC/ITEC/UFPa GRUPO DE ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS E MATERIAIS. ESTRUTURAS DE MADEIRA : PROPRIEDADES MECÂNICAS. Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL FEC/ITEC/UFPa
GRUPO DE ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS E MATERIAIS
Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo
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“As Propriedades Mecânicas são responsáveis pela
resposta do material quando submetido à ação de
forças externas”, e podem ser divididas em duas
categorias:
* As Propriedades de Rigidez ou Elasticidade;
* As Propriedades de Resistência.
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Rigidez ou Módulo de Elasticidade• A rigidez corresponde ao valor médio do módulo de elasticidade
determinado na fase de comportamento elástico-linear, NBR 7190/97;
• A madeira pode ser considerada como material elástico-linear para a
maioria das aplicações estruturais;
• A madeira é um material anisotrópico, suas
propriedades de elasticidade são diferentes, variando de
acordo com a direção das fibras em relação à direção de
aplicação da força;
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• Módulos de Elastcidade - NBR 7190/97 :
O módulo de elasticidade longitudinal (Ec0), determinado através do
ensaio de compressão paralela;
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O módulo de elasticidade normal (Ec90 = G), que pode ser determinado
através de ensaio ou representado como uma fração do módulo longitudinal:
Ec90 = Eco/20;
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O módulo de elasticidade à flexão (EM) pode ser determinado através de
ensaios (NBR 7190/97), podendo também pode ser relacionado com o
módulo de elasticidade longitudinal:
- Coníferas EM = 0,85 Ec0
- Dicotiledôneas EM = 0,90 Ec0
*- Poisson nenhuma consideração.
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Resistência• A norma NBR 7190/97 define resistência como sendo “a aptidão da
matéria de suportar tensões”;
• Esta corresponde a máxima tensão aplicada a corpos de prova isentos
de defeito até a ruptura ou deformação especifica excessiva, e são
diferentes em relação aos três eixos principais:
a) Compressão
• Existem três tipos solicitações que podem submeter a madeira à
compressão, são elas:
a paralela; a normal; a inclinada em relação às fibras.
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• Devido à ação conjunta das fibras, a madeira apresenta maior resistência à
compressão quando a solicitação é paralela às fibras;
• No caso da solicitação normal, o que ocorre é o esmagamento das células,
e conseqüentemente uma menor resistência (fc90 = 0,25 fc0);
• A compressão inclinada às fibras é um misto de compressão normal e
compressão paralela, sendo determinados a partir da equação de
Hankinson.
290
20
900
cos
cc
ccc fsenf
fff
fibras.das direção e esforço o entre ângulo o é
fibras;às normal compressão à aresistênci a é
fibras;às paralela compressão à aresistêncio é
f
f
90c
0c
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• As Figuras a seguir, ilustram de forma simplificada o comportamento da
madeira quando solicitada à compressão:
Compressão paralela
Compressão
Normal
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Compressão paralela
Compressão Normal
Paralela
Normal
Inclinada
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b) Tração
Na tração existem dois tipos solicitações que podem ocorrer nas
peças de madeira:
a normal
a paralela
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• As propriedades da madeira p/
estas solicitações variam signifi-
cativamente;
• A ruptura p/ tração paralela
pode ocorrer devido ao
deslizamento entre células ou p/
alongamento e poste-rior ruptura
da parede celular;
• A ruptura p/ tração normal
ocorre por separação ou arranca-
mento das células.
• Em todos os casos a madeira apresenta baixos valores de deformação.
Paralela
Normal
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c) Cisalhamento
Três são os tipos de cisalhamento que podem ocorrer nas peças de
madeira:
cisalhamento vertical;
cisalhamento horizontal (longitunal ou paralelo);
cisalhamento perpendicular Horizontal
Perpendicular
Vertical
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cisalhamento vertical caracterizado pela deformação das células de madeira
perpendicularmente ao eixo longitudinal (não é crítico);
cisalhamento horizontal refere-se a força aplicada no sentido paralelo às
fibras, conduzindo à ruptura através do escorregamento entre as células
madeira (o mais crítico);
cisalhamento perpendicular refere-se a força perpendicularmente às linhas
dos anéis de crescimento (tendência das células de madeira rolarem
transversalmente uma sobre as outras).
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Vertical Horizontal
Cisalhamentos mais comuns em peças Estruturais
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d) Flexâo
Flexão simples, ação conjunta
de esforços de compressão
paralela às fibras, tração
paralela às fibras, cisalhamento
hori-zontal e nas regiões de
apoio compressão normal.
Tipos de Esforços gerados pela Flexão
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Tipos de Esforços na Madeira
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Tipos de caracterização
• Podem ser divididos em duas categorias: a caracterização da resistência e
a caracterização da rigidez (Anexo B da NBR 7190/97).
Caracterização da resistência
• Na classificação de um lote de madeira p/ a utilização estrutural, a NBR
7190/97 específica três procedimentos q/ podem ser adotados p/ a
caracterização das propriedades de resistência da madeira:
a) Caracterização Completa;
b) Caracterização mínima;
c) Caracterização simplificada.
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a) Caracterização completa da resistência da madeira
Recomendada para espécies de madeira desconhecidas:
Resistência à compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc,0);
Resistência a tração paralela às fibras (fwt,0 ou ft,0);
Resistência à compressão normal às fibras (fwc,90 ou fc,90);
Resistência à tração normal às fibras (fwt,90 ou ft,90);
Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras (fwv,0, ou fv,0);
Resistência ao embutimento paralela às fibras (fwe,0 ou fe,0);
Resistência ao embutimento normal às fibras (fwe,90 ou fe,90);
Densidade básica (bas);
Densidade aparente (ap).
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b) Caracterização mínima da resistência de espécies pouco
conhecidas
Este tipo de caracterização é recomendado para espécies de madeira pouco
conhecidas, e consiste na determinação das seguintes propriedades:
Resistência à compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc,0);
Resistência à tração paralela às fibras (fwt,0 ou ft,0);
Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras (fwv,0 ou fv,0);
Densidade básica (bas);
Densidade aparente (bas).
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c) Caracterização simplificada da resistência
Tipo de caracterização utilizado para espécies usuais de madeira. Segundo a
NBR 7190/97 esta caracterização pode ser feita a partir dos ensaios de
compressão paralela às fibras, adotando-se as seguintes relações para os
valores característicos das resistências:
25,0f
f
0,1f
f
ff
77,0f
f
k,0c
k,90c
k,0c
k,0e
k,0tk,tM
k,0t
k,0c
- Para coníferas: 15,0
f
f
k,0c
k,0v
- Para dicotiledôneas: 12,0
f
f
k,0c
k,0v
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Caracterização da rigidez
*Pode ser realizada de duas maneiras: a caracterização completa e
caracterização simplificada, podendo ainda ser feito através de ensaios de
flexão.
a) Caracterização completa
De acordo com a NBR 7190/97, este tipo de caracterização deve ser feito
através da determinação dos seguintes valores (U = 12%), com a realização
de pelo menos dois ensaios:
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão paralela às
fibras (Ec0,m);
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão normal às fibras
(Ec90,m);
Admite-se Ec0,m = Et0,m.
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b) Caracterização simplificada
* Pode ser feita apenas na compressão paralela às fibras:
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras
(Ec0,m);
Na direção normal vale a relação Ec90 =Ec0 /20
c) Caracterização por meio de ensaio de flexão
*Na impossibilidade de realização de ensaio de compressão simples, a
NBR7190/97 permite avaliar o módulo de elasticidade Ec0,m por meio de ensaio
de flexão, admitindo-se as seguintes relações:
-Para coníferas: EM = 0,85 Ec0;
- Para dicotiledôneas: EM = 0,90 Ec0