Classificação de peças estruturais de madeira atraves do ultra-som
Andre Bartholomeu
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP B283c
Campinas, SP : [s.n.], 2001.
105p. : il.
Orientador: Raquel Gonçalves
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola
Resumo: No Brasil, país que detém uma das maiores reservas florestais do planeta, a madeira é um material de construção cuja utilização ainda requer muita tecnologia, tanto no que se refere aos procedimentos de processamento quanto na aplicação. Um dos problemas enfrentados pela indústria madeireira...
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Resumo: No Brasil, país que detém uma das maiores reservas florestais do planeta, a madeira é um material de construção cuja utilização ainda requer muita tecnologia, tanto no que se refere aos procedimentos de processamento quanto na aplicação. Um dos problemas enfrentados pela indústria madeireira é que o material madeira não é submetido à classificação e, portanto, não há certificação de qualidade nem tampouco de segurança quanto às suas propriedades mecânicas. Sendo assim, não se conhece, de maneira segura, as características da madeira e, portanto, seu emprego fica à mercê do empirismo. A Norma brasileira "Projeto de Estruturas de Madeira" - NBR 7190/97 prevê a caracterização de lotes de madeira através do ensaio de compressão paralela às fibras em corpos-de-prova de dimensões 0,05 x 0,05 x 0,15 m e classifica as peças segundo classes de resistência. Entretanto, a execução de tais ensaios nem
sempre é possível, para o consumidor final ou para a indústria madeireira de transformação, perpetuando o problema do desconhecimento efetivo das características mecânicas da madeira produzida elou adquirida. O objetivo deste trabalho foi avaliar a existência de correlação entre resultados obtidos utilizando um método de ensaio não-destrutivo (END) - ultra-som - com aqueles obtidos por métodos tradicionais de obtenção de valores de resistência e rigidez em peças de madeira de dimensões nonnatizadas e de dimensões estruturais (ensaios estáticos destrutivos). Após ser verificada a correlação, em uma segunda etapa buscou-se propor um método de classificação de peças estruturais de madeira, através da velocidade de propagação de ondas longitudinais. Para atingir os objetivos citados, foram realizados ensaios estáticos de compressão paralela às fibras em corpos-de-prova normatizados pela NBR 7190/97; ensaios à flexão estática em vigas de dimensões estruturais de dimensões 0,06 x 0,12 x 2,00 m, normatizados pela ASTM, e, também, ensaios utilizando equipamento de ultra-som. Os ensaios utilizando equipamento de ultra-som foram sempre realizados nas mesmas peças
submetidas ao ensaio destrutivo, para que se pudesse correlacionar os resultados de maneira mais precisa, uma vez que a madeira, até mesmo dentro da mesma árvore, apresenta grande variabilidade de características. Três espécies foram utilizadas no trabalho: duas
dicotiledôneas, Cupiúba (Goupia glabra) e Eucalipto Citriodora (Eucalyptus citriodora) e uma conífera, Pinus elliottii (Pinus elliottii). Tanto os corpos-de-prova de dimensões normatizadas, quanto as vigas de dimensões estruturais, foram ensaiadas em dois teores de umidade:
saturadas e secas ao ar (aproximadamente 12%). Os resultados obtidos demonstraram, estatisticamente, que o ultra-som pode ser utilizado como ferramenta para avaliar as propriedades mecânicas da madeira das três espécies estudadas, nos dois teores de umidade,
bem como nos dois tipos de peça (vigas e corpos-de-prova) avaliados. Particularmente para as vigas de dimensões estruturais, as correlações entre a velocidade de propagação das ondas na direção longitudinal e o módulo de elasticidade à flexão estática foram altamente significativas, o que permitiu a proposição de faixas de velocidade associadas à classificação de peças estruturais que, na prática, permite que se associe a velocidade de propagação em peças recém-desdobradas e com alto teor de umidade, às propriedades mecânicas na condição seca ao ar. Dessa maneira, ficou evidenciado que o ensaio por ultra-som, por ser de fácil execução, de baixo custo e não-destrutivo, constitui -se numa tecnologia que pode ser transferida à indústria madeireira podendo ser, portanto, um instrumento imprescindível para o futuro da utilização da madeira no Brasil Ver menos
sempre é possível, para o consumidor final ou para a indústria madeireira de transformação, perpetuando o problema do desconhecimento efetivo das características mecânicas da madeira produzida elou adquirida. O objetivo deste trabalho foi avaliar a existência de correlação entre resultados obtidos utilizando um método de ensaio não-destrutivo (END) - ultra-som - com aqueles obtidos por métodos tradicionais de obtenção de valores de resistência e rigidez em peças de madeira de dimensões nonnatizadas e de dimensões estruturais (ensaios estáticos destrutivos). Após ser verificada a correlação, em uma segunda etapa buscou-se propor um método de classificação de peças estruturais de madeira, através da velocidade de propagação de ondas longitudinais. Para atingir os objetivos citados, foram realizados ensaios estáticos de compressão paralela às fibras em corpos-de-prova normatizados pela NBR 7190/97; ensaios à flexão estática em vigas de dimensões estruturais de dimensões 0,06 x 0,12 x 2,00 m, normatizados pela ASTM, e, também, ensaios utilizando equipamento de ultra-som. Os ensaios utilizando equipamento de ultra-som foram sempre realizados nas mesmas peças
submetidas ao ensaio destrutivo, para que se pudesse correlacionar os resultados de maneira mais precisa, uma vez que a madeira, até mesmo dentro da mesma árvore, apresenta grande variabilidade de características. Três espécies foram utilizadas no trabalho: duas
dicotiledôneas, Cupiúba (Goupia glabra) e Eucalipto Citriodora (Eucalyptus citriodora) e uma conífera, Pinus elliottii (Pinus elliottii). Tanto os corpos-de-prova de dimensões normatizadas, quanto as vigas de dimensões estruturais, foram ensaiadas em dois teores de umidade:
saturadas e secas ao ar (aproximadamente 12%). Os resultados obtidos demonstraram, estatisticamente, que o ultra-som pode ser utilizado como ferramenta para avaliar as propriedades mecânicas da madeira das três espécies estudadas, nos dois teores de umidade,
bem como nos dois tipos de peça (vigas e corpos-de-prova) avaliados. Particularmente para as vigas de dimensões estruturais, as correlações entre a velocidade de propagação das ondas na direção longitudinal e o módulo de elasticidade à flexão estática foram altamente significativas, o que permitiu a proposição de faixas de velocidade associadas à classificação de peças estruturais que, na prática, permite que se associe a velocidade de propagação em peças recém-desdobradas e com alto teor de umidade, às propriedades mecânicas na condição seca ao ar. Dessa maneira, ficou evidenciado que o ensaio por ultra-som, por ser de fácil execução, de baixo custo e não-destrutivo, constitui -se numa tecnologia que pode ser transferida à indústria madeireira podendo ser, portanto, um instrumento imprescindível para o futuro da utilização da madeira no Brasil Ver menos
Abstract: In Brazil, a country that retains one of the biggest forest reserves in the planet, wood is a building material whose utilization still requires a lot of technology, considering the processing procedures or application. One important problem that wood industry faces is that this material...
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Abstract: In Brazil, a country that retains one of the biggest forest reserves in the planet, wood is a building material whose utilization still requires a lot of technology, considering the processing procedures or application. One important problem that wood industry faces is that this material has not grading and there is neither quality certification nor safety on mechanical properties of the pieces. Thus, its characteristics are not surely known and their use are based on empiricism. The Brazilian Standard for Wood Structures Design NBR 7190/97 foresees the characterization of wood lots through compression tests parallel to grain in specimens with dimensions 0,05 x 0,05 x 0,15 m and the grading method of pieces by strength classes. However to realize these tests is not an easy task to the final costumer or to the wood industry, perpetuating the ignorance problem of the actual mechanical characterists of the producedlacquired wood. The purpose of this research was to evaluate the existence of correlation between the results of a nondestructive test (ultrasound) and the results of traditional static methods used to obtain strength and rigidity values in normalized size and structural size pieces of wood. Afier that, this research proposed a grading method for structural size pieces of wood through the longitudinal ultrasound wave velocity. To reach the proposals, static tests of compression parallel to grain in specimens normalized by NBR 7190/97 were realized; bending tests in structural size beams according to ASTM and, ultrasound tests as well. To correlate the results with more accuracy, the ultrasound tests were rea1izedin the same pieces used in the destructive tests because wood presents large variability of characteristics inside the same piece. Three species were studied in this research : two hardwoods - Cupiúba (Goupia glabra) and Eucalyptus Citriodora (Eucalyptus citriodora) and one softwood - Pinus elliottii (Pinus elliottii). AlI the pieces, in normalized size and structural size, were tested in two moisture contents: satured and air-dried. The results show, statiscal1y, that ultrasound can be used as a good tool to evaluate the mechanical properties of wood in two sizes (beams and specimens) and the two moisture contents utilized. Specially for structural size beams, the correlations were highly significant between the longitudinal ultrasound wave velocity and the bending static Young' s modulus and they waited for the opportunity to create velocity bands associated to structural size beams grading. For practical purposes, these bands permit the association of wave velocities in newly-sawed beams of satured wood with air-dried meehanical properties in these pieees. Thus, it is evident that, through a simple, 10weost and nondestruetive test, this teehnology ean be transfelTedto wood
industry and beeome an indispensable tool to the future of wood use in Brazil Ver menos
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Classificação de peças estruturais de madeira atraves do ultra-som
Andre Bartholomeu
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