Avaliação da resistência à tração perpendicular às fibras da madeira nas direções radial e tangencial

Nilson Tadeu Mascia

ORCID iD Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) Brasil

David E. Kretschamnn

American Lumber Standard Committee Estados Unidos da América do Norte

Alexia Brandão Ribeiro

ORCID iD Universidade de Coimbra Portugal

Resumo

A discussão sobre a importância do conhecimento da resistência à tração perpendicular às fibras para uma melhor compreensão do comportamento mecânico da madeira em diversas situações, tais como na análise de retração, na análise de falhas de peças de madeira laminadas coladas ou na formulação de critérios de resistência para materiais anisotrópicos aplicados à madeira, torna evidente que a investigação dos valores dessas resistências é necessária. Neste trabalho foi avaliada a resistência à tração perpendicular às fibras para as direções radial e tangencial, considerando-se uma amostra de 83 corpos de prova da espécie de madeira Acer saccharinum, comumente conhecida como Sugar Maple. A metodologia usada para o ensaio de tração seguiu a norma americana ASTM D143. Além disso, foi analisada a influência da densidade nos valores de resistência para cada direção. Os modos de ruptura verificados nos corpos de prova nas direções pesquisadas são acompanhados por uma simulação numérica via software Ansys. A partir da análise estatística realizada, pode-se concluir que os resultados experimentais de resistências à tração perpendicular às fibras nas direções radial e tangencial apresentam uma diferença estatística significativa. Observou-se também que a densidade não teve influência estatisticamente relevante nos valores de resistência nas duas direções avaliadas.

Palavras-chave


Tração perpendicular; Resistência; Direção radial; Direção tangencial; Densidade


Texto completo:

Referências


ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Rio de Janeiro. NBR 7190 – projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997.

ASTM. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D143: standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber. Philadelphia, PA (US), 2014.

BODIG, J.; JAYNE, B. A. Mechanics of wood and wood composites. New York (US): Van Nostrand, 1982.

CEN. EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. Brussels. EUROCODE 5: design of timber structures – Part 1.1: general rules and rules for buildings. Brussels (Belgium), 2004.

FORTIN-SMITH, J. et al. Characterization of maple and ash material properties for the finite element modeling of wood baseball bats. Applied Science, v.8 (11), 2256, 2018.

FRANKE, S.; FRANKE, B.; HARTE, A. M. Failure modes and reinforcement techniques for timber beams - state of the art. Construction and Building Materials, v. 97, p.2–13, 2015.

FUSCO, P. B. Resistência dos materiais anisotrópicos. In: 1º ENCONTRO REGIONAL EM MADEIRAS E EM ESTRUTURAS DE MADEIRA, 1993, São Paulo. Anais... São Paulo: USP, 1993. v.1, p. 159-188.

HELANDERSSON, S.; LARSEN, H. J. Timber engineering. London (United Kingdom): Wiley, 2003.

KRETSCHMANN, D. E. Influence of juvenile wood content on shear parallel, compression, and tension transverse to grain strength and mode I fracture toughness for loblolly pine. Research Paper FPL-RP-647. Madison: U.S. Department of Agriculture: Forest Service: Forest Products Laboratory (US), 2008.

KRETSCHMANN D. E.; BRIDWELL J. J.; NELSON T. C. Effect of changing slope of grain on ash, maple, and yellow birch bending strength. In: WORLD CONFERENCE ON TIMBER ENGINEERING, 11., 2010, Riva Del Garda (Italy). Proceedings… Riva Del Garda (Italy): Curran Associates, Inc (US), 2010. p. 1-10.

MASCIA, N. T. Estudo de parâmetros de elasticidade e de resistência da madeira para utilização na análise de vigas de madeira laminada colada reforçadas por fibras. Relatório de pós-doutorado. Madison (Estados Unidos): Fapesp: Forest Products Laboratory, 2015.

MASCIA, N. T.; LAHR, F. A. R. Remarks on orthotropic elastic models applied to wood. Materials Research-Ibero-american Journal of Materials, v. 9, n.3, p. 1-10, 2006.

MASCIA, N. T.; SIMONI, R. A. Analysis of failure criteria applied to wood. Engineering Failure Analysis, v. 35, p. 703-712, 2013.

MASCIA, N. T.; KRESTCHMANN, D.; RIBEIRO, A. Evaluation of tension perpendicular to grain strengths in small clear samples of sugar maple for radial, tangential and 45-degree loading directions. Materials Research-Ibero-american Journal of Materials, v. 23, p. 1-14, 2020.

NICOLAS, E. A. Critérios de resistência de materiais anisotrópicos aplicados à madeira. 2006. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.

RIBEIRO A.; MASCIA, N. T. Numerical and experimental study of shear stress behavior of NBR and ASTM standard test specimens for FRP-wood bonds. Composite Structures, v. 224, p. 1-14, 2019.

RYAN, B. F.; JOINER B. L. Minitab 5: Minitab Handbook. Belmont (US): Duxbury Press, 1994.

SAS. SWANSON ANALYSIS SYSTEMS INC. ANSYS Reference Manual (version 12). Canonsburg, US: Ansys Inc., 2009.

WOOD HANDBOOK. Wood as an engineering material General Technical. Report FPL-GTR-190. Madison (U.S.): Department of Agriculture: Forest Service: Forest Products Laboratory (US), 2010.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5773

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Visitas a este artigo: 918

Total de downloads do artigo: 977