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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL FEC/ITEC/UFPa GRUPO DE ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS E MATERIAIS. ESTRUTURAS DE MADEIRA : PROPRIEDADES MECÂNICAS. Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL FEC/ITEC/UFPa
GRUPO DE ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS E MATERIAIS
Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo
“As Propriedades Mecânicas são responsáveis pela
resposta do material quando submetido à ação de
forças externas”, e podem ser divididas em duas
categorias:
* As Propriedades de Rigidez ou Elasticidade;
* As Propriedades de Resistência.
Rigidez ou Módulo de Elasticidade• A rigidez corresponde ao valor médio do módulo de elasticidade
determinado na fase de comportamento elástico-linear, NBR 7190/97;
• A madeira pode ser considerada como material elástico-linear para a
maioria das aplicações estruturais;
• A madeira é um material anisotrópico, suas
propriedades de elasticidade são diferentes, variando de
acordo com a direção das fibras em relação à direção de
aplicação da força;
• Módulos de Elastcidade - NBR 7190/97 :
O módulo de elasticidade longitudinal (Ec0), determinado através do
ensaio de compressão paralela;
O módulo de elasticidade normal (Ec90 = G), que pode ser determinado
através de ensaio ou representado como uma fração do módulo longitudinal:
Ec90 = Eco/20;
O módulo de elasticidade à flexão (EM) pode ser determinado através de
ensaios (NBR 7190/97), podendo também pode ser relacionado com o
módulo de elasticidade longitudinal:
- Coníferas EM = 0,85 Ec0
- Dicotiledôneas EM = 0,90 Ec0
*- Poisson nenhuma consideração.
Resistência• A norma NBR 7190/97 define resistência como sendo “a aptidão da
matéria de suportar tensões”;
• Esta corresponde a máxima tensão aplicada a corpos de prova isentos
de defeito até a ruptura ou deformação especifica excessiva, e são
diferentes em relação aos três eixos principais:
a) Compressão
• Existem três tipos solicitações que podem submeter a madeira à
compressão, são elas:
a paralela; a normal; a inclinada em relação às fibras.
• Devido à ação conjunta das fibras, a madeira apresenta maior resistência à
compressão quando a solicitação é paralela às fibras;
• No caso da solicitação normal, o que ocorre é o esmagamento das células,
e conseqüentemente uma menor resistência (fc90 = 0,25 fc0);
• A compressão inclinada às fibras é um misto de compressão normal e
compressão paralela, sendo determinados a partir da equação de
Hankinson.
290
20
900
cos
cc
ccc fsenf
fff
fibras.das direção e esforço o entre ângulo o é
fibras;às normal compressão à aresistênci a é
fibras;às paralela compressão à aresistêncio é
f
f
90c
0c
• As Figuras a seguir, ilustram de forma simplificada o comportamento da
madeira quando solicitada à compressão:
Compressão paralela
Compressão
Normal
Compressão paralela
Compressão Normal
Paralela
Normal
Inclinada
b) Tração
Na tração existem dois tipos solicitações que podem ocorrer nas
peças de madeira:
a normal
a paralela
• As propriedades da madeira p/
estas solicitações variam signifi-
cativamente;
• A ruptura p/ tração paralela
pode ocorrer devido ao
deslizamento entre células ou p/
alongamento e poste-rior ruptura
da parede celular;
• A ruptura p/ tração normal
ocorre por separação ou arranca-
mento das células.
• Em todos os casos a madeira apresenta baixos valores de deformação.
Paralela
Normal
c) Cisalhamento
Três são os tipos de cisalhamento que podem ocorrer nas peças de
madeira:
cisalhamento vertical;
cisalhamento horizontal (longitunal ou paralelo);
cisalhamento perpendicular Horizontal
Perpendicular
Vertical
cisalhamento vertical caracterizado pela deformação das células de madeira
perpendicularmente ao eixo longitudinal (não é crítico);
cisalhamento horizontal refere-se a força aplicada no sentido paralelo às
fibras, conduzindo à ruptura através do escorregamento entre as células
madeira (o mais crítico);
cisalhamento perpendicular refere-se a força perpendicularmente às linhas
dos anéis de crescimento (tendência das células de madeira rolarem
transversalmente uma sobre as outras).
Vertical Horizontal
Cisalhamentos mais comuns em peças Estruturais
d) Flexâo
Flexão simples, ação conjunta
de esforços de compressão
paralela às fibras, tração
paralela às fibras, cisalhamento
hori-zontal e nas regiões de
apoio compressão normal.
Tipos de Esforços gerados pela Flexão
Tipos de Esforços na Madeira
Tipos de caracterização
• Podem ser divididos em duas categorias: a caracterização da resistência e
a caracterização da rigidez (Anexo B da NBR 7190/97).
Caracterização da resistência
• Na classificação de um lote de madeira p/ a utilização estrutural, a NBR
7190/97 específica três procedimentos q/ podem ser adotados p/ a
caracterização das propriedades de resistência da madeira:
a) Caracterização Completa;
b) Caracterização mínima;
c) Caracterização simplificada.
a) Caracterização completa da resistência da madeira
Recomendada para espécies de madeira desconhecidas:
Resistência à compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc,0);
Resistência a tração paralela às fibras (fwt,0 ou ft,0);
Resistência à compressão normal às fibras (fwc,90 ou fc,90);
Resistência à tração normal às fibras (fwt,90 ou ft,90);
Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras (fwv,0, ou fv,0);
Resistência ao embutimento paralela às fibras (fwe,0 ou fe,0);
Resistência ao embutimento normal às fibras (fwe,90 ou fe,90);
Densidade básica (bas);
Densidade aparente (ap).
b) Caracterização mínima da resistência de espécies pouco
conhecidas
Este tipo de caracterização é recomendado para espécies de madeira pouco
conhecidas, e consiste na determinação das seguintes propriedades:
Resistência à compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc,0);
Resistência à tração paralela às fibras (fwt,0 ou ft,0);
Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras (fwv,0 ou fv,0);
Densidade básica (bas);
Densidade aparente (bas).
c) Caracterização simplificada da resistência
Tipo de caracterização utilizado para espécies usuais de madeira. Segundo a
NBR 7190/97 esta caracterização pode ser feita a partir dos ensaios de
compressão paralela às fibras, adotando-se as seguintes relações para os
valores característicos das resistências:
25,0f
f
0,1f
f
ff
77,0f
f
k,0c
k,90c
k,0c
k,0e
k,0tk,tM
k,0t
k,0c
- Para coníferas: 15,0
f
f
k,0c
k,0v
- Para dicotiledôneas: 12,0
f
f
k,0c
k,0v
Caracterização da rigidez
*Pode ser realizada de duas maneiras: a caracterização completa e
caracterização simplificada, podendo ainda ser feito através de ensaios de
flexão.
a) Caracterização completa
De acordo com a NBR 7190/97, este tipo de caracterização deve ser feito
através da determinação dos seguintes valores (U = 12%), com a realização
de pelo menos dois ensaios:
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão paralela às
fibras (Ec0,m);
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão normal às fibras
(Ec90,m);
Admite-se Ec0,m = Et0,m.
b) Caracterização simplificada
* Pode ser feita apenas na compressão paralela às fibras:
Valor médio do módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras
(Ec0,m);
Na direção normal vale a relação Ec90 =Ec0 /20
c) Caracterização por meio de ensaio de flexão
*Na impossibilidade de realização de ensaio de compressão simples, a
NBR7190/97 permite avaliar o módulo de elasticidade Ec0,m por meio de ensaio
de flexão, admitindo-se as seguintes relações:
-Para coníferas: EM = 0,85 Ec0;
- Para dicotiledôneas: EM = 0,90 Ec0