A árvore. Estrutura - Função

“Árvores crescem em altura para interceptar a luz do Sol”

“Problemas da altura:

• precisa suportar grande peso: biomassa e HOH

• movimento da água/seiva em grande distância contra a gravidade

• estrutura exposta ao vento, muitas vezes forte.

Prof. Umberto Klock – AT073

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

Madeira Juvenil x Madeira Adulta

5-20 cernesMOELLE ECORCE

BOISJUVENILE

BOISADULTE

5-20 cernesMOELLE ECORCE

BOISJUVENILE

BOISJUVENILE

BOISADULTE

BOISADULTE

5-20 cernesMOELLE ECORCE

BOISJUVENILE

BOISADULTE

5-20 cernesMOELLE ECORCE

BOISJUVENILE

BOISJUVENILE

BOISADULTE

BOISADULTE

Angle des microfibrillesRetrait longitudinalTaux d’humiditéAngle du fil

Densité du boisLongueur des fibresRésistanceÉpaisseur des paroisRetrait tangentielPourcentage de bois d’été

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96Année de végétation

Lo

ng

ueu

r d

es f

ibre

s (m

m) Bois d'été

Bois de printemps

• 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

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]

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.

Direções de corte

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

Resis

t. M

áxim

a a

Com

pre

ssão

(N/m

m2)

Relação entre a Resistência a Compressão Longitudinal e o Teor de Umidade

0Teor 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 elasticidadeic 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.

Grã da madeira

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

•Ângulos são maiores próximo a medula.

A Orientação dos Elementos

longitudinaisMuda da direita para

a esquerda, ou esquerda para a

direita sucessivamente.