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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Madeiras cont.
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DAS MADEIRAS
Que madeira para determinado uso?
definem o seu comportamento físicocomportamento físico eresistência às solicitações mecânicasresistência às solicitações mecânicas
comEconomia
e segurança
numerosos ensaiosnumerosos ensaios sobre amostras representativas de madeira da espécie lenhosa em questão
Necessário conhecer os valores médios que
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Tem de ser considerados
•os factores naturaisfactores naturais ( natureza do material)
•os factores tecnológicosfactores tecnológicos (técnica de execução)
numerosos ensaiosnumerosos ensaios
fact
ores
nat
urai
sfa
ctor
es n
atur
ais 1. 1. a espécie botânica da madeiraa espécie botânica da madeira
2. 2. a massa volúmica do materiala massa volúmica do material
índice da distribuição ou índice da distribuição ou concentração de material concentração de material existente e resistente no existente e resistente no
tecido lenhosotecido lenhoso
3. 3. a localização da peça no lenhoa localização da peça no lenho Resultados Resultados ≠≠ss se o se o proveteprovete é é extraído do cerne, do borne, extraído do cerne, do borne,
próximo das raízes ou próximo das raízes ou próximo da copapróximo da copa4. 4. a presença de defeitosa presença de defeitos
(nós, fendas, fibras torcidas, etc.), dependendo de (nós, fendas, fibras torcidas, etc.), dependendo de sua distribuição, dimensões e, principalmente, de sua distribuição, dimensões e, principalmente, de sua localização, provoca consideráveis anomalias no sua localização, provoca consideráveis anomalias no comportamento comportamento físicofísico--mecânicomecânico da peçada peça
5. 5. a humidadea humidade
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
fact
ores
nat
urai
sfa
ctor
es n
atur
ais 5. 5. a humidadea humidade
a madeira fibras de paredes celulósicas hidrófilas, pelo que o grau de humidade determina profundas alterações nas propriedades do material.
Assim:
•resistência mecânica MÁXIMAMÁXIMA quando completamente secacompletamente seca•resistência mecânica MÍNIMA MÍNIMA quando completamente saturadacompletamente saturada e
valores intermédios para diferentes teores de humidade entre esses dois extremos.
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Tem de ser considerados
•os factores naturaisfactores naturais ( natureza do material)
•os factores tecnológicosfactores tecnológicos (técnica de execução)
numerosos ensaiosnumerosos ensaios
fact
ores
tecn
ológ
icos
fact
ores
tecn
ológ
icos (técnica de execução dos ensaios)
•forma e dimensões dos provetes•orientação das forças aplicadas em relação aos anéis de crescimento e •velocidade de aplicação das cargas
Madeiraestrutura fibrosa orientada
Determinada distribuição de tensões
internas
anisotropia
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normalização (+ importante)
Ensaios de caracterização mecânica e físicaEnsaios de caracterização mecânica e física::
EN 408:1995- Timber structures - Structural Timber and glued laminated timber – Determination of some physical and mechanical properties.
EN 384:1995- Structural Timber - Determination of characteristic values of mechanical properties and density.
ENV 1995-1-1:1998 – Eurocódigo 5 – Projecto de estruturas de madeiraParte 1.1: Regras gerais e regras para edfícios
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Classificação em classes de Qualidade ou de Resistência:Classificação em classes de Qualidade ou de Resistência:EN 338:1995 - Structural Timber-Strength classes.
EN 518:1995 - Structural Timber - Grading-Requirements for visual strength grading standard.
EN 519:1995 - Structural Timber Grading-Requirements for machine stength graded timber and grading machines.
NP EN 1912 (2003) - Madeira para estruturas. Classes de resistência. Atribuição de classes de qualidade e espécies.
Actualizar no texto de apoio
NP 4305:1995 – Madeira serrada de pinheiro bravo para estruturas. Classificação visual.
(Esta norma foi elaborada de acordo com a EN 518). As características mecânicas do pinho bravo são apresentadas na Ficha LNEC M2.Ficha LNEC M2.
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DimensõesDimensões::EN 1313: 1996 – Round and sawn timber – Permitted deviations and prefered sizes – Part 1: softwood sawn timber.
DurabilidadeDurabilidade natural:natural:EN 350EN 350--2: 1994 2: 1994 –– Durability of wood and woodDurability of wood and wood--based products based products ––Natural durability of solid wood Natural durability of solid wood –– Part 2: Guide to natural durability and Part 2: Guide to natural durability and treatabilitytreatability of selected wood species of importance in Europe.of selected wood species of importance in Europe.
Classes de risco:Classes de risco:NP EN 335-1: 1994 - Durabilidade da madeira e de produtos derivados. Definição das classes de risco de ataque biológico - Parte 1: Generalidades.
NP EN 335-2: 1994 - Durabilidade da madeira e de produtos derivados. Definição das classes de risco de ataque biológico - Parte 2: Aplicação à madeira maciça.
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Tratamento preservador:Tratamento preservador:(Se necessário utilizar um tratamento preservador para (Se necessário utilizar um tratamento preservador para aumentar a durabilidade natural é preciso conhecer a sua aumentar a durabilidade natural é preciso conhecer a sua impregnabilidadeimpregnabilidade, isto é, a facilidade de impregnação da , isto é, a facilidade de impregnação da madeira por produtos líquidos preservadores:)madeira por produtos líquidos preservadores:)
EN 350EN 350--2: 1994 2: 1994 –– Durability of wood and woodDurability of wood and wood--based products based products ––Natural durability of solid wood Natural durability of solid wood –– Part 2: Guide to natural durability and Part 2: Guide to natural durability and treatabilitytreatability of selected wood species of importance in Europe.of selected wood species of importance in Europe.
Já referida
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Produtos preservadores:Produtos preservadores:EN 599-1: 1995 - Durability of wood and wood-based products. Performance of preservative wood preservatives as determined by biological tests - Part 1: Specifications according to hazard class.EN 599-2: 1995 - Durability of wood and wood-based products. Performance of preservative wood preservatives as determined by biological tests - Part 2: Classification and labeling.
NP 2080: 1985 - Preservação de madeiras. Tratamento de madeiras para construção.
ProcessosProcessos de de tratamentotratamento::EN 351EN 351--1: Durability of wood and wood1: Durability of wood and wood--based products based products –– Preservative Preservative treated solid wood treated solid wood -- Part 1: Classification of preservative penetration Part 1: Classification of preservative penetration and retention.and retention.
NP 2080: 1995 (já referida).NP 2080: 1995 (já referida).
Anexo A da EN 599Anexo A da EN 599--1 (já referida).1 (já referida).
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L.N.E.C. Fichas L.N.E.C. Fichas madeira para construçãomadeira para construção
M1 Especificação de Madeiras para estruturas. Lisboa, 1997. M2 Pinho bravo para estruturas. Lisboa, 1997.M3 Câmbala. Lisboa, 1997.M4 Casquinha Lisboa, 1997.M5 Criptoméria. Lisboa, 1997.M6 Eucalipto comum. Lisboa, 1997.M7 Tola branca. Lisboa, 1997.M8 Undianuno. Lisboa, 1997.M9 Humidade na madeira, Lisboa, 1997. M10 Revestimentos por pintura de madeira para exteriores. Lisboa, 1997.
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PROPRIEDADES FÍSICAS
•Humidade•Retracção•Massa volúmica•Dilatação térmica•Condutibilidade eléctrica•Condutibilidade térmica•Inflamabilidade
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água de constituição
em combinação química com os principais constituintes do material lenhoso.
Não é eliminada na secagem.Não é eliminada na secagem.
madeira anidramadeira anidra só contém água só contém água de constituição (seca em estufa).de constituição (seca em estufa).
água de embebição
água livre
impregnada nas paredes células lenhosas H
umid
ade
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Ex:
4 a 5% na σcompressão 2 a 4% na σflexão
Hum
idad
e
água de embebição
impregnada nas paredes células lenhosas
água de embebição
alteração notável de volume da peça de
madeira
alteração do comportamento físico-mecânico
1%água de embebição
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Hum
idad
e
paredes das células estão completamente saturadas de água de embebição,
mas a água ainda não extravasou para os vazios celulares (sem água livre)
a madeira atingiu o ponto de saturação das fibras (PSF)
Para a maioria das espécies
25% < PSF < 30%
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Depois de embeber completamente as paredes das células,
Hum
idad
e
a água começa a encher os vazios capilares: é aágua livreágua livreNem a presença nem a retirada dessa água livre causam qqalteração dimensional
Humidade>PSF
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H ≈ 52% para as folhosas
H ≈ 57% para as resinosas
Hum
idad
eA
bate
Aba
te
apenas redução do peso da madeirasem alterações das dimensões
secagem
paredes perdem água, contraem-se (< espessura)
Em alguns casos H ≈ 100% em
madeiras muito leves H ≈ 200% ou mais,
em madeiras imersas
H > PSF
H < PSFretracção
seca
gem semanas a muitos mesessemanas a muitos meses, dependendo
da espécie,da espessura das peças, do teor de água pretendido e do processo de secagem seguido
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natural - ao ar livre
Seca
gem
artificial - em estufa
81012141618202224262830
H %
"comercialm
ente seca"
ao ar pode descer até 18 a 14%
Para H baixos, ex. 8 a 12%, só em estufa
4
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Madeira verdeMadeira verde: acima do PSF, + 30% em geral (25 < PSF < 30%)
Madeira comercialmente secaMadeira comercialmente seca: H ≤ 20%
Madeira seca ao arMadeira seca ao ar: 14% ≤ H < 18%
Madeira Madeira dessecadadessecada: 0% < H < 14% (em geral, só por secagem artificial).
Madeira anidraMadeira anidra: com 0% de humidade.81012141618202224262830
H %CLASSIFICAÇÃO
em função de H:
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Abaixo de 20% a madeira pode considerar-se ao abrigo do ataque dos agentes de destruição, sendo este teor o mínimo necessário como ambiente favorável à proliferação de fungos e bactérias 8
1012141618202224262830
H %
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Determinação da humidade H:
NP614 NP614 -- "MADEIRA. Determinação do teor em água"MADEIRA. Determinação do teor em água
humidade:humidade: Cociente, em %, da massa da água que se evapora do provete por secagem em estufa, a 103ºC103ºC±±2ºC 2ºC até massa constante, pela massa do provete depois de seco.
Sendo: m1 - a massa do provete húmido, gm2 - a massa do provete seco, g
o teor em água, em %, é:100
2
21 ×−
=m
mmHverificações laboratoriais ou sempre que se exigir uma avaliação rigorosa
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humidímetros de agulhas ou de contacto
verificações laboratoriais ou sempre que se exigir uma avaliação rigorosa
Na práticamétodos
expeditos que permitem uma
leitura instantânea
Determinação da humidade H:
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ChamaChama--se retracção a propriedade da madeira de se retracção a propriedade da madeira de alterar as dimensões quando o seu teor de água alterar as dimensões quando o seu teor de água se modifica.se modifica.diz-se que a madeira joga:• inchando ao absorver humidade• contraindo-se se ao perdê-la.
Retracção
um dos mais graves
defeitos da madeira
retracção é ≠segundo as três direcções principais,• axial ou longitudinal, • tangencial e• radial
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Devido à ANISOTROPIA da madeira Nos ensaios consideram-se três direcçõestrês direcções ou eixos principais eixos principais
LongitudinalTangencial
Radial
direcção das
Fibras
a) direcção tangencial, direcção transversal, tangencial aos anéis de crescimentob) direcção radial, direcção transversal, radial em relação aos anéis de crescimentoc) direcção axial, no sentido das fibras, longitudinal em relação ao caule
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PSF
≈0
Tangencial ≈ 2×radial
volumétrica ≈axial+radial+ tangencial
Variação das dimensões VERSUS humidadeRetracção
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retracção volumétrica total (%)
∆ volume quando quando uma madeira passa do estado de saturação das fibras (PSF≅ 30%) ao estado anidro (H=0%)
volume no estado anidro
é a retracção volumétrica total por variação de 1% do teor de humidade
Coeficiente unitário de retracção volumétrica
variação de dimensão da peça de madeira nessa direcção, que ocorre por cada 1% de variação do teor de água no intervalo entre 0% e o PSF.
Coeficiente unitário de retracção numa dada direcção
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As deformações nas peças são mais ou menos importantes conforme o modo de se fazer o corte Tangencial ≈ 2×radial
Efeitos da retracção em peças de madeira
Para atenuar os inconvenientes da retracção
1. aplicar madeiras de retracção reduzida
2. o corte das peças deve ser radial
3. nas grandes superfícies, convém realizar uma armação cujo interior é preenchido com contraplacados ou por painéis com a maior dimensão paralela às fibras
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Para
ate
nuar
os
inco
nven
ient
es d
are
trac
ção 4. deve impermeabilizar-se as superfícies com vernizes e pinturas
5. a madeira deve ser empregue com o grau de humidade correspondente ao meio onde vai ser utilizada;
H madeira deve ser ≈H de equilíbrio no local
Gama de variação esperada
para o teor de água de
equilíbrio da madeira
consoante o local de
aplicação (LNEC, M1).
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Massa volúmica a H% de teor em água massa do provete a H% do teor em água
Volume do provete a H% do teor em água
pesagem
medição das arestas
Em geral provetes de forma cúbica de 20 mm de aresta, da madeira sã e isenta de nós (NP 616, 1973).
20cm
20cm
Massa volúmicaa 12% de teor em água
100 kg/m3 < < 1 500 kg/m3
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Mas
sa v
olúm
ica
a H
% d
e te
or e
m á
gua
É possível estimar a massa volúmica para outro teor de água, a partir do
ábaco de ábaco de KollmannKollmann
12%
mv para 12%
mv para 30%
30%
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Dilatação térmica
• A madeira, como a maior parte dos corpos sólidos, pode dilatar-se sob os efeitos do calor
•mas ∆ dimensões d.t. <<< ∆ dimensões retracção
Para temperatura = 0º humidade = 0%,
os coeficientes de dilatação são:
αα = 0,05 = 0,05 ×× 1010--4 4 na direcção axial ou longitudinalna direcção axial ou longitudinalαα = 0,50 = 0,50 ×× 1010--44 nas direcções radial ou tangencialnas direcções radial ou tangencialαα = 1 = 1 ×× 1010--44 coeficiente de dilatação volumétricocoeficiente de dilatação volumétrico
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Condutibilidade eléctricaCondutibilidade eléctrica
Resistividade transversal: valores médios
22000600400,5
7101525
ResistividadeMΩ×cmTeor em água
%
depende sobretudo de H
A resistividade diminui com o aumento da humidade H
Para dado H, a resistividade depende• da espécie• da direcção e da• da massa volúmica
resistividadetransversal é de 2 a 4 × resistividadeaxialresistividadetransversal e um pouco superior à resistividade radial
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Condutibilidade térmica EXCELENTEEXCELENTE isolante térmico
22cm
22cm4cmcoeficiente de transmissão
k=0,97k=0,97
334
coeficiente de transmissão
k=0,98k=0,98grau de isolamento grau de isolamento
térmico que este material térmico que este material proporciona justifica que proporciona justifica que nos países frios as casas nos países frios as casas
sejam de madeira ou sejam de madeira ou revestidas a madeirarevestidas a madeira
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Inflamabilidade
A combustão inicial só superficial
Forma-se uma camada meia calcinada que, se a temperatura se mantiver nos 275º, quando atinge 1 cm de espessura protege o resto da madeira
Desde que o elemento tenha mais de 2,5 cm de espessura conservará uma certa solidez.
Arde espontaneamente a cerca de 275º, desde que haja O2 suficiente para se realizar a combustão
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Infla
mab
ilida
de
Se a temperatura aumenta, a madeira continua a arder e pode mesmo alimentar o incêndio;
Se há receio de incêndio
Peças com e < 2,5 cm
(excepto se tratamento antifogo)
velocidade de combustão da madeira é de 1 cm por ¼ hora: um barrote poderá resistir ± 1 hora
no entanto, consome-se lentamente, e conserva durante um certo tempo as suas características mecânicas, mesmo a 1000º-1100º
enquanto o aço começa a perder a sua resistência e a deformar-se a partir de 200º-
300ºC
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Apresentam uma grande variabilidadegrande variabilidade devido a
•à estrutura não homogénea, •da presença de defeitos,•do grau de humidade e •das condições de ensaio.
Propriedades mecânicas
2 modos de avaliar a resistência mecânica da madeira
O primeiro, usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos (20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos
classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos)
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Compressão longitudinal
20 x 20 x 60 mm
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Valores médios (para H=12%)
provetes pequenos e sem defeitos
Pinh
o br
avo
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
régi
a
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
exce
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Scot
spin
e
Cri
ptom
éria
Euc
alip
to c
omum
Tol
a br
anca
Und
ianu
no
R F R R F F F Propriedades Físicas
Massa volúmica (Kg/m3) 530-600 580 620 400 530 280 750-850 480 520-720 Coeficientes de tangencial 0.36 0.26 0.24 0.19 0.33 0.21 0.36 0.25 0.23
retracção unitária radial 0.21 0.15 0.17 0.11 0.17 0.04 0.21 0.11 0.13 (%/%) volúmica 0.60 0.41 0.41 0.29 0.53 0.26 0.60 0.35 0.36
Propriedades Mecânicas Flexão T. rotura (MPa) 98.5 111 69 98 42 127.5 94 85 estática M. Elasticidade (GPa) - 11.27 9.25 11.76 3.7 17.5 8.11 9.8
Tracção longitudinal: T. rotura (MPa) - 78 - 102 - - - 60 Tracção transversal: T. rotura (MPa) 2.1 2.5 1.7 2.9 1.4 3.4 1.7 2.0
Compressão longitudinal: T. rotura (MPa) 47.3 68 42 54 21 49.1 39 45 Corte: T. rotura (MPa) 9.02 10.8 1.5 9.8 4.6 13.7 7.9 7.8
Fendimento: F. unitária rotura (Kgf / cm) 15 - - - 20 15 9 - Dureza (KN) 1.79 3.2 - - - - - 3.7
Valores médios de propriedades físicas e mecânicasem provetes pequenos e sem defeitospequenos e sem defeitos
LNEC M1 a M9,1997+ usadas
em Portugal
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usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos sem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Flexão estática
20 x 20 x 340 mm
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Valores médios (para H=12%)
provetes pequenos e sem defeitos
Pinh
o br
avo
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
régi
a
CÂ
MB
AL
A
Milí
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exce
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Cri
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R F R R F F F Propriedades Físicas
Massa volúmica (Kg/m3) 530-600 580 620 400 530 280 750-850 480 520-720 Coeficientes de tangencial 0.36 0.26 0.24 0.19 0.33 0.21 0.36 0.25 0.23
retracção unitária radial 0.21 0.15 0.17 0.11 0.17 0.04 0.21 0.11 0.13 (%/%) volúmica 0.60 0.41 0.41 0.29 0.53 0.26 0.60 0.35 0.36
Propriedades Mecânicas Flexão T. rotura (MPa) 98.5 111 69 98 42 127.5 94 85 estática M. Elasticidade (GPa) - 11.27 9.25 11.76 3.7 17.5 8.11 9.8
Tracção longitudinal: T. rotura (MPa) - 78 - 102 - - - 60 Tracção transversal: T. rotura (MPa) 2.1 2.5 1.7 2.9 1.4 3.4 1.7 2.0
Compressão longitudinal: T. rotura (MPa) 47.3 68 42 54 21 49.1 39 45 Corte: T. rotura (MPa) 9.02 10.8 1.5 9.8 4.6 13.7 7.9 7.8
Fendimento: F. unitária rotura (Kgf / cm) 15 - - - 20 15 9 - Dureza (KN) 1.79 3.2 - - - - - 3.7
Valores médios de propriedades físicas e mecânicasem provetes pequenos e sem defeitospequenos e sem defeitos
LNEC M1 a M9,1997+ usadas
em Portugal
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos sem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Tracção
20 x 20 x 70 mm
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Valores médios (para H=12%)
provetes pequenos e sem defeitos
Pinh
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CÂ
MB
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A
Milí
cia
régi
a
CÂ
MB
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Cri
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Euc
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Tol
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R F R R F F F Propriedades Físicas
Massa volúmica (Kg/m3) 530-600 580 620 400 530 280 750-850 480 520-720 Coeficientes de tangencial 0.36 0.26 0.24 0.19 0.33 0.21 0.36 0.25 0.23
retracção unitária radial 0.21 0.15 0.17 0.11 0.17 0.04 0.21 0.11 0.13 (%/%) volúmica 0.60 0.41 0.41 0.29 0.53 0.26 0.60 0.35 0.36
Propriedades Mecânicas Flexão T. rotura (MPa) 98.5 111 69 98 42 127.5 94 85 estática M. Elasticidade (GPa) - 11.27 9.25 11.76 3.7 17.5 8.11 9.8
Tracção longitudinal: T. rotura (MPa) - 78 - 102 - - - 60 Tracção transversal: T. rotura (MPa) 2.1 2.5 1.7 2.9 1.4 3.4 1.7 2.0
Compressão longitudinal: T. rotura (MPa) 47.3 68 42 54 21 49.1 39 45 Corte: T. rotura (MPa) 9.02 10.8 1.5 9.8 4.6 13.7 7.9 7.8
Fendimento: F. unitária rotura (Kgf / cm) 15 - - - 20 15 9 - Dureza (KN) 1.79 3.2 - - - - - 3.7
Valores médios de propriedades físicas e mecânicasem provetes pequenos e sem defeitospequenos e sem defeitos
LNEC M1 a M9,1997+ usadas
em Portugal
8
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitossem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Fendimentosolicitação à tracção apenas num bordo da superfície;rasgamento)
20 x 20 x 45 mm
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Valores médios (para H=12%)
provetes pequenos e sem defeitos
Pinh
o br
avo
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
régi
a
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
exce
lsa
CA
SQU
INH
A
Red
woo
d
CA
SQU
INH
A
Scot
spin
e
Cri
ptom
éria
Euc
alip
to c
omum
Tol
a br
anca
Und
ianu
no
R F R R F F F Propriedades Físicas
Massa volúmica (Kg/m3) 530-600 580 620 400 530 280 750-850 480 520-720 Coeficientes de tangencial 0.36 0.26 0.24 0.19 0.33 0.21 0.36 0.25 0.23
retracção unitária radial 0.21 0.15 0.17 0.11 0.17 0.04 0.21 0.11 0.13 (%/%) volúmica 0.60 0.41 0.41 0.29 0.53 0.26 0.60 0.35 0.36
Propriedades Mecânicas Flexão T. rotura (MPa) 98.5 111 69 98 42 127.5 94 85 estática M. Elasticidade (GPa) - 11.27 9.25 11.76 3.7 17.5 8.11 9.8
Tracção longitudinal: T. rotura (MPa) - 78 - 102 - - - 60 Tracção transversal: T. rotura (MPa) 2.1 2.5 1.7 2.9 1.4 3.4 1.7 2.0
Compressão longitudinal: T. rotura (MPa) 47.3 68 42 54 21 49.1 39 45 Corte: T. rotura (MPa) 9.02 10.8 1.5 9.8 4.6 13.7 7.9 7.8
Fendimento: F. unitária rotura (Kgf / cm) 15 - - - 20 15 9 - Dureza (KN) 1.79 3.2 - - - - - 3.7
Valores médios de propriedades físicas e mecânicasem provetes pequenos e sem defeitospequenos e sem defeitos
LNEC M1 a M9,1997+ usadas
em Portugal
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitossem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Corte
50 x 50
x 64 mm
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Valores médios (para H=12%)
provetes pequenos e sem defeitos
Pinh
o br
avo
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
régi
a
CÂ
MB
AL
A
Milí
cia
exce
lsa
CA
SQU
INH
A
Red
woo
d
CA
SQU
INH
A
Scot
spin
e
Cri
ptom
éria
Euc
alip
to c
omum
Tol
a br
anca
Und
ianu
no
R F R R F F F Propriedades Físicas
Massa volúmica (Kg/m3) 530-600 580 620 400 530 280 750-850 480 520-720 Coeficientes de tangencial 0.36 0.26 0.24 0.19 0.33 0.21 0.36 0.25 0.23
retracção unitária radial 0.21 0.15 0.17 0.11 0.17 0.04 0.21 0.11 0.13 (%/%) volúmica 0.60 0.41 0.41 0.29 0.53 0.26 0.60 0.35 0.36
Propriedades Mecânicas Flexão T. rotura (MPa) 98.5 111 69 98 42 127.5 94 85 estática M. Elasticidade (GPa) - 11.27 9.25 11.76 3.7 17.5 8.11 9.8
Tracção longitudinal: T. rotura (MPa) - 78 - 102 - - - 60 Tracção transversal: T. rotura (MPa) 2.1 2.5 1.7 2.9 1.4 3.4 1.7 2.0
Compressão longitudinal: T. rotura (MPa) 47.3 68 42 54 21 49.1 39 45 Corte: T. rotura (MPa) 9.02 10.8 1.5 9.8 4.6 13.7 7.9 7.8
Fendimento: F. unitária rotura (Kgf / cm) 15 - - - 20 15 9 - Dureza (KN) 1.79 3.2 - - - - - 3.7
Valores médios de propriedades físicas e mecânicasem provetes pequenos e sem defeitospequenos e sem defeitos
LNEC M1 a M9,1997+ usadas
em Portugal
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitossem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
σtracção// = 2×σcompressão//
1 2 3 4 50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0Extensão /0 00
MPa
tracção axial (// fibras)( 2 vezes comp. axial)
compressão axial (// fibras)
compressão transversal ( fibras)
tracção transversal ( fibras)
Diagrama σ/ε tracção //tracção // é praticamente rectilíneo
DIAGRAMA TENSÕES/EXTENSÕESDIAGRAMA TENSÕES/EXTENSÕES
σtracção ≈ 0evitar que
fique sujeita a estes
esforços na construção
σcompressão// >> σcompressão
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos(20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitossem defeitos
Provetespequenos s/ defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Na prática os valores têm que ser reduzidos reduzidos com factores de correcçãocom factores de correcção devido aos defeitos como os nós, descaio, fendas, empeno e outras imperfeições.
madeira absolutamente perfeitaabsolutamente perfeita, sendo possível, nestas condições, fazer comparações entre diferentes espécies
9
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Apresentam uma grande variabilidadegrande variabilidade devido a
•à estrutura não homogénea, •da presença de defeitos,•do grau de humidade e •das condições de ensaio.
Propriedades mecânicas
2 modos de avaliar a resistência mecânica da madeira
O primeiro, usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenospequenos (20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitossem defeitos
classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos)
Provetes pequenos e sem defeitos
Coeficientes de segurança
peças de dimensão estrutural com
defeitos
CLASSES
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
MPaCompressão axial VERSUS quantidade de defeitos
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos)
Classificar medindo σem peças estruturais com defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
•A abordagem alternativa mais recente(> 1975)
•Elimina-se a necessidade de factores de correcção devido a nós e outros defeitos
A desvantagem deste método é que os ensaios exigem
• maior quantidade de madeira
• equipamento de ensaio muito mais sofisticado
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos)
Classificar medindo σem peças estruturais com defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
avaliação a olho nu dos defeitos da madeira em provetes de dimensão estrutural EN 518: 1995
Determina-se σem peças estruturais com defeitos, a partirda medição da flecha
num ensaio de flexão EN 519, 1995
classificação de madeiras para estruturas
lote
s de
mat
eria
l com
co
mpo
rtam
ento
mec
ânic
o +
prev
isív
el
ClassificaçãoClassificaçãovisualvisual
ClassificaçãoClassificaçãomecânicamecânica
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Que madeira usar? Que resistência especificar?
1. Se a espécie está defenida
2. Se a espécie não está defenida
Classificar medindo σ em peças estruturais com defeitos
pressupondo-se o conhecimento das
respectivas propriedades mecânicas
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Especificar
Classe de RESISTÊNCIAClasse de RESISTÊNCIA
Especificar
CLASSE de QUALIDADECLASSE de QUALIDADE
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Que madeira usar? Que resistência especificar?
1. Se a espécie está defenida
Classificar medindo σ em peças estruturais com defeitos
pressupondo-se o conhecimento das respectivas propriedades mecânicas
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Especificar
CLASSE de QUALIDADECLASSE de QUALIDADE
Classe de QualidadeClasse de Qualidade - madeira de
•uma dada espécie ou grupo de espécies
•com comportamento mecânico equivalente
•classificação em classes segundo regras de: limitação de defeitos (ex. nós ou o fio inclinado) avaliação de uma p. mecânica (ex. m. elasticidade).
EN 518 (classificação visual) ou EN 519
(classificação mecânica)
10
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
CLASSE de QUALIDADECLASSE de QUALIDADE
Ex: Pinheiro bravo produzida em Portugal
Classe EE (Especial para Estruturas)
Classe E (Estruturas)
NP 4305
NP EN 1912 (2003) - Madeira para estruturas. Classes de resistência. Atribuição de classes de qualidade e espécies.
características mecânicas na Ficha
LNEC M2: "Pinho bravo para estruturas".
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
CLASSE de QUALIDADECLASSE de QUALIDADE
* Para a classe E do Pinho bravo, recomenda-se a adopção dos valores indicados na Ficha LNEC M2: "Pinho bravo para estruturas".
D40HS (BS 5756)Câmbala (Milicia excelsa A. Chev. Ou M. regia A. Chev.)
C30C24C16
S13 (DIN 4074)S10 (DIN 4074)S7 (DIN 4074)
Espruce (Picea abies Karst.)
C24C16
SS (BS 4978)GS (BS 4978)
Casquinha (Pinus silvestris L.)
C18*E (NP 4305)Pinho bravo (Pinus pinaster Ait.)
Classe de Resistência
Classe de Qualidade(norma)
Madeira
Classe de Qualidade / Classe de Resistência para algumas madeiraClasse de Qualidade / Classe de Resistência para algumas madeiras utilizadas s utilizadas em estruturas (LNEC M1,1997)em estruturas (LNEC M1,1997)
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
Que madeira usar? Que resistência especificar?Classificar medindo σ em peças estruturais com defeitos
Prop
rieda
des
mec
ânic
as
Classe de Resistência Classe de Resistência - conjunto de classes de conjunto de classes de qualidadequalidade, decorrentes de sistemas de classificação (visual ou mecânica) de madeiras para estruturas, representado para fins de dimensionamentopara fins de dimensionamento
pelas mesmas propriedades físicas e mecânicasmesmas propriedades físicas e mecânicas.
EN 338 9 classes para Resinosas e 6 para Folhosas
2. Se a espécie não está defenida
Especificar
Classe de RESISTÊNCIAClasse de RESISTÊNCIA
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
420400380370350340320310290característico 500480460450420410380370350Massa volúmica médio
9,48,78,08,07,46,76,05,44,7característico ||141312121110987Eo (GPa) médio ||3,83,43,02,82,52,42,01,81,7- corte
266,3
256,0
235,7
225,6
215,3
205,1
184,8
174,6
164,3
- compressão ||⊥
240,4
210,4
180,4
160,4
140,4
130,3
110,3
100,3
80,3
- tracção ||⊥
403530272422181614Resistência característica (MPa)- flexão
C40C35C30C27C24C22C18C16C14Classe:
Classes de resistência da madeira de resinosas segundo EN 338
Classificar medindo σ em peças estruturais com defeitos
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
900700650590560530característico 1080840780700670640Massa volúmica médio
16,814,311,89,48,78,0característico ||
201714111010Eo (GPa) médio ||6,05,34,63,83,43,0- corte
3413,5
3210,5
299,7
268,8
258,4
238,0
- compressão ||⊥
420,9
360,7
300,6
240,6
210,6
180,6
- tracção ||⊥
706050403530Resistência característica (Mpa):- flexão
D70D60D50D40D35D30Classe:
Classificar medindo σ em peças estruturais com defeitos
Classes de resistência da madeira de folhosas segundo EN 338
••Nesta abordagemNesta abordagem provetes de dimensão estrutural que incluem os defeitos
σcompressão ≈ (ou > ) σtracção
••Na 1ª abordagemNa 1ª abordagem provetes pequenos e s\ defeitos
σ tracção// = 2 a 4 × σcompressão//
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho
FIMMadeiras
Feliz NatalFeliz Natal