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1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho Madeiras cont. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DAS MADEIRAS Que madeira para determinado uso? definem o seu comportamento físico comportamento físico e resistência às solicitações mecânicas resistência às solicitações mecânicas com Economia e segurança numerosos ensaios numerosos ensaios sobre amostras representativas de madeira da espécie lenhosa em questão Necessário conhecer os valores médios que MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho Tem de ser considerados os factores naturais factores naturais ( natureza do material) os factores tecnológicos factores tecnológicos (técnica de execução) numerosos ensaios numerosos ensaios factores naturais factores naturais 1. 1. a espécie botânica da madeira a espécie botânica da madeira 2. 2. a massa volúmica do material a 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 lenhoso tecido lenhoso 3. 3. a localização da peça no lenho a localização da peça no lenho Resultados Resultados s se o se o provete provete é é extraído do cerne, do borne, extraído do cerne, do borne, próximo das raízes ou próximo das raízes ou próximo da copa próximo da copa 4. 4. a presença de defeitos a 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 físico físico-mecânico mecânico da peça da peça 5. 5. a humidade a humidade MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho factores naturais factores naturais 5. 5. a humidade a humidade a madeira fibras de paredes celulósicas hidrófilas, pelo que o grau de humidade determina profundas alterações nas propriedades do material. Assim: resistência mecânica MÁXIMA MÁXIMA quando completamente seca completamente seca resistência mecânica MÍNIMA MÍNIMA quando completamente saturada completamente saturada e valores intermédios para diferentes teores de humidade entre esses dois extremos. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho Tem de ser considerados os factores naturais factores naturais ( natureza do material) os factores tecnológicos factores tecnológicos (técnica de execução) numerosos ensaios numerosos ensaios factores tecnológicos factores tecnológicos (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 Madeira estrutura fibrosa orientada Determinada distribuição de tensões internas anisotropia MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004 Madeiras Joana de Sousa Coutinho normalização (+ importante) Ensaios de caracterização mecânica e física Ensaios 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 madeira Parte 1.1: Regras gerais e regras para edfícios

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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.

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

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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).

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

PROPRIEDADES FÍSICAS

•Humidade•Retracção•Massa volúmica•Dilatação térmica•Condutibilidade eléctrica•Condutibilidade térmica•Inflamabilidade

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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%

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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:

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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 %

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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:

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

PSF

≈0

Tangencial ≈ 2×radial

volumétrica ≈axial+radial+ tangencial

Variação das dimensões VERSUS humidadeRetracção

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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).

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1 2004Madeiras Joana de Sousa Coutinho

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

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 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

MB

AL

A

Milí

cia

régi

a

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 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

MB

AL

A

Milí

cia

régi

a

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 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

o br

avo

MB

AL

A

Milí

cia

régi

a

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

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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

MB

AL

A

Milí

cia

régi

a

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

MB

AL

A

Milí

cia

régi

a

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

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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)

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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//

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FIMMadeiras

Feliz NatalFeliz Natal