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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/