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UNIP-UNIVERSIDADE PAULISTA Cinthia Siqueira de Paiva T738342 Felipe Menezes de Araújo C54EFJ5 Rafael Fernando Frigo C690CE5 Roberta Rosa Siqueira T584450 Thamiris Caroline Camargo B792GG4 FLAMBAGEM HASTE DE MADEIRA ARARAQUARA 2017 Sumário 1. INTRODUÇÃO 1 1.1. MADEIRAS 1 1.2. INTRODUÇÃO DO TRABALHO 8 2. OBJETIVO 11 3. MATERIAIS E MÉTODOS 12 3.1. MATERIAIS UTILIZADOS 12 3.2. REALIZAÇÃO 15 3.3. CÁLCULOS E FORMULAÇÕES 18 4. CONCLUSÕES 24 5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 41 1. INTRODUÇÃO 1.1. MADEIRAS MADEIRA GARAPEIRA Popularmente conhecida como amarelinho, a garapeira é encontrada no Brasil nos estados de Amazônia, Mata Atlântica, Acre, Amapá, Amazonas, Bahia, Espírito Santo, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, Pará, Paraná, Rio Grande do Sul, Rondônia e São Paulo, ainda existem relatos de ocorrência na Argentina, Paraguai e Uruguai. Floresce nos meses de agosto e setembro, quando a planta está completamente sem folhas. Seus frutos amadurecem em janeiro e fevereiro. Madeira Garapeira (Google Imagens, 2017) Seu cerne e alburno são distintos pela cor, cerne variando de bege-amarelado a castanho amarelado, superfície lustrosa e lisa ao tato, cheiro e gosto imperceptíveis, densidade média, dura ao corte, grã revessa e textura média. O cerne apresenta resistência moderada ao ataque de fungos apodrecedores e alta resistência ao cupim-de-Madeira-seca. Em ensaio laboratorial, esta Madeira foi considerada resistente aos fungos apodrecedores Glocophyllum trabum, Coriolus versicola e Poria monticola. Em ensaio de campo, com estacas em contato com o solo, esta Madeira apresentou vida média inferior a 9 anos. TRABALHABILIDADE A Madeira de garapa é fácil de ser trabalhada desde que se use ferramentas apropriadas devido à presença de sílica; porém cola bem e proporciona bom acabamento. Quanto a secagem, é difícil de secar ao ar, a secagem deve ser lenta e bem controlada para evitar alta incidência de defeito PROPRIEDADE Densidade de massa (r): •Aparente a 15% de umidade: 830 kg/m³ •Básica: 670 kg/m³ •Radial: 4,4 % •Tangencial: 8,5 % •Volumétrica: 14,0 Flexão: •Resistência: •Madeira verde: 93,8 MPa •Madeira a 15% de umidade: 125,3 MPa •Limite de proporcionalidade- Madeira verde: 43,1 MPa •Módulo de elasticidade- Madeira verde: 14107 MPa Compressão paralela às fibras: •Resistência (fc0): •Madeira verde: 37,3 MPa •Madeira a 15% de umidade: 54,3 MPa •Coeficiente de influência de umidade: 5,1 % •Limite de proporcionalidade - Madeira verde: 29,7 MPa •Módulo de elasticidade - Madeira verde: 14460 MPa •Resistência ao impacto na flexão - Madeira a 15% (choque): •Trabalho absorvido: 40,0 •Cisalhamento - Madeira verde: 12,7 MPa •Dureza janka - Madeira verde: 7257 N •Tração normal às fibras - Madeira verde: 9,6 MPa •Fendilhamento - Madeira verde: 1,0 MPa Resultados obtidos de acordo com a Norma ABNT MB26/53 (NBR 6230/85). UTILIZAÇÃO CONSTRUÇÃO CIVIL: • Pesada externa: -pontes -estacas -dormentes ferroviários -cruzetas -mourões -postes • Pesada interna: -vigas -caibros • Leve em esquadrias: -portas -venezianas -caixilhos • Leve interna, decorativa: -cordões -guarnições -forros -rodapés OUTROS USOS -tacos -tábuas -parquetes -degraus de escada -móveis decorativos -cabos de ferramentas -transporte MADEIRA PEROBA Peroba-rosa é um dos nomes comuns da espécie Aspidosperma polyneuron. Essa espécie encontra-se na lista das espécies para conservação no Brasil e na Venezuela. Árvore brasileira caducifólia, de desenvolvimento lento, de madeira dura, que chega a atingir de 20 a 30 m de altura com o tronco ereto o que lhe confere a categoria de madeira de corte. Tem folhas elípticas. As flores são esbranquiçadas ou esverdeadas. Apresenta folículos clavado-oblongos. Nativa da floresta clímax , mas que também pode ser encontrada em formações vegetais abertas, a peroba fornece madeira de cor rosa, embora conste outro tipo de tonalidade alaranjado. Ocorre nos estados da Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, São Paulo, Goiás, Mato Grosso do Sul, Paraná e Rondônia. Embora mais densa (afunda) do que a água é muito solicitada na construção de embarcações marítimas por não ser facilmente atacada por gusanos. A super-exploração econômica levou a peroba-rosa ao estado de perigo. Para isso contribuiu a destruição dos ecossistemas da Mata Atlântica, seu bioma de origem, onde ocorre nas florestas latifoliadas semidecídupluvial atlântica. Os frutos da peroba-rosa dispersam suas sementes imediatamente após a modificação da coloração do verde para o marrom escuro. Por isso, devem ser coletados antes da dispersão para evitar a perda de sementes. A coleta dos frutos geralmente é trabalhosa devido à altura das árvores. MADEIRA PEROBA (Google Imagens, 2017) UTILIZAÇÃO A madeira de PEROBA-ROSA, por ser de resistência mecânica e retraibilidade médias, é indicada , principalmente, em construção civil, como vigas, caibros, ripas, marcos de portas e janelas, venezianas, portas, portões, rodapés, molduras, tábuas e tacos para assoalhos, degraus de escadas, móveis pesados, carteiras escolares, produção de folhas faqueadas, construção de vagões, carrocerias, dormentes, formas para calcados. Dormentes dessa madeira, sem tratamento preservante apresentam uma vida útil média de 6 anos. CURIOSIDADE A árvore é ornamental, podendo ser usada no paisagismo em geral. Também não deve faltar nos reflorestamentos mistos destinados à recomposição de áreas degradadas de preservação permanente. ÁRVORE MADEIRA PEROBA (Google Imagens, 2017) MADEIRA CEDRINHO Popularmente conhecida como Bruteiro ou Jaboti, a madeira cedrinho é encontrada no Brasil na Amazônia, Acre, Amapá, Mato Grosso, Pará e Rondônia, também há ocorrência em outro países como Guiana, Guiana Francesa, Suriname, Venezuela MADEIRA CEDRINHO (Google Imagens, 2017) CARACTERÍSTICASCaracterísticas sensoriais: cerne e alburno pouco distintos pela cor, cerne bege rosado tendendo para castanho, em alguns espécimes observam-se pequenas manchas longitudinais de coloração castanha mais escura, cheiro e gosto imperceptíveis, densidade média, moderadamente dura ao corte, grã irregular; textura média; superfície lustrosa. Madeira susceptível ao ataque de perfuradores marinhos, mas moderadamente resistente aos térmitas.Moderadamente resistente aos organismos xilófagos. Boa resistência aos fungos de podridão parda e branca, não susceptível ao ataque de Lyctus e baixa a média resistência ao cupim subterrâneo (Reticulitermes santonensis). Alburno permeável à impregnação e cerne impermeável. UTILIZAÇÃO É utilizada na construção de telhados, forros, assoalhos, paredes de madeira, tem uma alta durabilidade, porém é uma madeira que exige um pouco mais de trabalho na sua utilização, é uma madeira de grande beleza, e que vem a substituir a imbuia nos tempos atuais. Atualmente é uma das madeiras de maior custo, porém sua relação custo beneficio é uma das maiores. Semelhante à madeira de teca, com ampla aplicação para fins nobres como na carpintaria onde não se exige alta existência mecânica, na construção naval, na produção de peças para uso em ambientes expostos, e na confecção de móveis finos, peças torneadas, pisos, lâminas para o interior de compensados e muitas outras Um madeiramento muito utilizado nas aplicações em marcenaria, como também na construção civil, industrial e residencial. Pode ser utilizado na forma “bruta” ou “aparelhada”, o que lhe proporciona uma infinidade em utilizações. O cedrinho possui uma boa aceitação em pregos e parafusos, por se tratar de um madeiramento leve e macio. A madeira de Cedrinho é alternativa para madeiramento de telhados com preço mais acessível, também é utilizada em obras e estruturas à serem revestidas, disponibilizada em tábuas, vigas, pernas, etc. Aceita acabamentos com corantes e vernizes. 1.2. INTRODUÇÃO DO TRABALHO JAREK, A. ressalta que o estudo da flambagem vem sendo desenvolvido desde o século XVIII, quando obteve a primeira carga crítica de uma barra biapoiada sob a ação de uma carga axial de compressão aplicada no seu topo. A partir daí,o estudo da estabilidade vem sendo realizado para diversos tipos de estruturas, sob vários tipos de carregamento e condições de contorno, uma questão de grande importância para o desenvolvimento de um projeto estrutural. SANTOS,W. fala em sua dissertação de mestrado que na maior parte das estruturas, os pilares são elementos de fundamental importância. A resistência dos pilares na estrutura que os contêm, pode ser determinista no colapso da mesma como um todo. Ele nos diz que a flambagem é uma curva de deformação do lado de um elemento estrutural comprimido pela carga pesada. Tomamos dois pedaços de barra como exemplo, assumiremos que cada barra é um pilar e iremos colocar uma pressão vertical sobre eles, com a mesma intensidade de pressão em cada um até vermos como eles começam a deformar-se, assim é um exercício de flambagem. Nota se que, PFEIL,W. e PFEIL, M. definiram curvaturas iniciais em peças esbeltas sob compressão axial ou deslocamentos laterais realizados por ação de um momento fletor aplicado, ampliados pelo esforço de compressão em um processo denominado flambagem por flexão, o qual reduz a resistência da peça. Como as formas de equilíbrio instável não se mantêm a barra, se encurva e adquire então uma outra forma de equilíbrio estável. O valor de P para o qual ocorre a passagem entre as duas formas de equilíbrio estável chama-se carga de flambagem. R.C. Hibbeler, acredita que sempre que se projeta um elemento estrutural, é necessário que ele satisfaça requisitos epecíficos de resistência, deflexão e estabilidade. Alguns elementos estruturais no entanto, podem estar sujeitos a cargas de compressão e, se forem comprimidos e esbeltos, a carga poderá ser grande o suficiente para provocar uma deflexão ou uma oscilação lateral. Mais especificamente, elementos estruturais compridos e esbeltos sujeitos a uma força de compressão axial, são denominados flambagem. A carga axial máxima que uma coluna pode suportar quando está na iminência de sofrer flambagem é denominada carga crítica, assim sendo, qualquer carga adicional provocará flambagem na coluna e, portanto, deflexão lateral. Tentando imaginar e colocando em prática a idéia de R.C. Hibbeler, uma barra na vertical, a mola de rigidez k não está sendo esticada e uma pequena força vertical P é aplicada ao topo dela, perturbando esta posição de equilibrio, ao deslocar o pino até uma distancia, percebendo que quando a barra é deslocada, a mola produz uma força de recuperação F=K/\, enquanto a carga P desenvolve duas componentes horizontais, Px=Ptg, que tende a empurrar o pino ainda mais para fora da posição de equilibrio. Visto que o equilibrio estavél seria P<kl/4 e P>kl/4 equilibrio instavél. O valor intermediário de P=kl/4 seria o equilibrio neutro. Esta carga representa um caso de mecanismo que está em equilibrio neutro. Como P é independente do (pequeno) deslocamento das barras, qualquer leve perturbação aplicada ao mecanismo não fará com que eles se afaste mais do equilíbrio, nem que retorne a sua posição original defletida. O ponto de transição onde a carga é igual ao valor crítico P=Pcr, é denominado ponto de bifurcação. Neste ponto o mecanismo estará em equilibrio para qualquer valor pequeno, medido para a direita ou para a esquerda da vertical. Em termos físicos Pcr representa a carga sob a qual o mecanismo está na iminência de sofrer flambagem. É bastante válido determinar esse valor considerando pequenos deslocamentos, entretanto, é preciso entender que Pcr pode não ser o maior valor de P que o mecanismo pode suportar. De fato, se uma carga maior for colocada nas barras, pode ser que o mecanismo tenha de sofrer uma deflexão adicional, antes que a mola seja comprimida ou alongada o suficiente para manter o mecanismo de equilibrio. Assim, podemos obter as cargas de flambagem críticas para colunas suportadas de vários modos. Apesar de no projeto de engenharia a carga crítica possa ser considerada como a maior carga que a coluna possa suportar, se uma coluna estiver em posição fletida ou flambada, ela poderá suportar uma carga maior ainda do que Pcr, embora, infelizmente esta carga pode exigir que a coluna sofra uma grande deflexão que, em geral, não é tolerada em estruturas de engenharia. Por exemplo, pode ser que apenas alguns newtons de força bastem para provocar flambagem em uma barra demedição, mas a carga adicional que ela pode suportar só pode ser aplicada, após ela ter sofrido uma deflexão lateral relativamente grande. R.C. Hibbeler, ainda argumenta que a coluna a ser considerada é uma coluna ideal, significando uma coluna perfeitamente reta antes da carga, feita de material homogêneo e na qual a carga é aplicada no centróide da seção transversal. Consideramos ainda que o material comporta se de uma maneira linear elástica e que a coluna sofre flambagem ou flexão em único plano. Na realidade, as condições de perfeita retidão da coluna e aplicação de carga nunca são cumpridas; todavia, a análise a ser realizada em uma coluna ideal é semelhante à usada para analisar colunas inicialmente fletidas(tortas) ou sobre as quais são aplicadas cargas excêntricas. Visto que uma coluna ideal é reta, teoricamente a carga axial P, poderia ser aumentada até ocorrer falha por ruptura ou escoamento do material. Contudo, quando a carga crítica Pcr é atingida, a coluna está na iminência de tornar-se instavél, de modo que pequena força lateral F, fará com que ela permaneça na posição defletida quando F for removida. Qualquer ligeira redução na carga axial P em relação a Pcr, fará com que a coluna endireite-se, e qualquer ligeiro aumento em P, que ultrapasse Pcr, provocará aumentos adicionais na deflexão lateral. O fato de a coluna continuar estavél ou tornar se instavél quando sujeita a uma carga axial dependerá de sua capacidade de restauração, que é baseada em sua resistência a flexão. Nas construções, as peças que compõem as estruturas devem possuir geometria adequada e adaptadas, para que possam resistir às forças existentes e peso e a ações naturais, como o vento, sobre elas, desta maneira, MASCIA, T. diz que as paredes precisam ter resistência apropriada para suportar a pressão interna e que um pilar de um edifício tem resistência para suportar as cargas das vigas, fazendo uma analogia a asa de um avião, que deve suportar com segurança as cargas aerodinâmicas que surgem durante o voo ou sua decolagem. Continuando seu raciocínio, se o material não resistir às ações, atingirá um Estado Limite Último por Ruptura, sendo que da mesma forma, um piso de edifício deve ser rígido para evitar uma flecha excessiva, o que em alguns casos pode provocar fissuras no teto, tornando-se inadequado em seu aspecto funcional (Estado Limite de Utilização). Por fim, uma peça pode ser tão delgada que submetida a uma ação compressiva atingirá o colapso por perda de estabilidade (flambagem). Na engenharia, tais requisitos acima devem ser preenchidos com a máxima habilidade e o menor custo, pois MASCIA, T. nos conta em sua pesquisa, que a seleção dos elementos estruturais de uma construção se baseia nas três seguintes características: • Resistência; • Rigidez; • Estabilidade. O Conceito de resistência e rigidez já abordado, observando que o conceito de estabilidade Elástica, denota a estabilidade, ou seja, a propriedade do sistema (estrutura) de manter o seu estado inicial de equilíbrio nas condições de aplicação de ações. Quando um sistema não tem esta propriedade, ele é considerado instável. Definimos dois estados de equilíbrio, o equilíbrio estável, quando um sistema sofre uma pequena perturbação, após eliminada suas causas de perturbação, o sistema volta ao seu estado inicial de equilíbrio. E o equilíbrio instável, onde um sistema sofre uma pequena perturbação, e após eliminada sua perturbação, o sistema não volta ao seu estado inicial, como já citado em Hebbeler. MASCIA T. reafirma os autores anteriores que dizem que, na engenharia estrutural, o fenômeno surge principalmente nos pilares e colunas, e possuí a aparência de um adicional de flexão no pilar quando este sofre a ação de um esforço axial de alguma importância. O valor de uma carga axial de compressão, é chamado de carga crítica de flambagem, e gera instabilidade elástica com alguma deformação, gerando tensões adicionais que excedem a tensão de ruptura, tendo como resultado a ruína do elemento estrutural. R,J, PIMENTA, apresenta em sua tese de mestrado, o comportamento, a resistência e projeto de barras submetidas à compressão, como constituintes a área que tem recebido ao longo do tempo, a maior atenção por parte dos pesquisadores da engenharia estrutural. Tais elementos estruturais são raramente encontrados suportando apenas carga axial, visando que, estão interligados a elementos que induzem o surgimento de outras solicitações, como a flexão e torção, entretanto, quando o sistema estrutural sofre a restrição à rotação das extremidades da coluna e desprezível carregamento, seja simetricamente aplicado por meio dos outros elementos que estão ligados às suas extremidades, a barra poderá ser projetada como elemento sujeito apenas à carga axial. D 2. OBJETIVO Este experimento visa à análise de uma coluna, representada por três madeiras diferentes, sujeitas a uma carga axial que irá provocar o fenômeno da flambagem. Será possível calcular a tensão crítica e a carga crítica que a coluna suporta sem sofrer flambagem de forma teórica e prática, além da determinação do gráfico de Euler, que relaciona a tensão com o índice de esbeltez da coluna. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. MATERIAIS ULTILIZADOS CELULAR PRENSA HIDRÁULICA RÉGUA PAQUIMETRO MADEIRA GARAPEIRA MADEIRAS PEROBA MADEIRA CEDRINHO 3.2. REALIZAÇÃO Primeiro escolhemos para o teste três tipos de madeiras sendo ( Peroba, Cedrinho e Garapeira),em seguida medimos largura, base e comprimento tirando três vezes essas medidas para tirar a média das dimensões. Depois colocamos as madeiras em uma prensa hidráulica para verificar o Pcr (Ponto Crítico) de cada madeira. E em qual momento ocorre a flambagem. Como a prensa exerce uma carga axial que irá provocar o fenômeno da flambagem na madeira levando a ruptura. Depois que se obtém o Pcr junto com as medidas da área transversal conseguimos achar o momento de Inércia das madeiras e com isso jogamos na formula conseguindo o modulo de elasticidade da madeira é possível também calcular a tensão crítica e a carga crítica 3.3.CÁLCULOS E FORMULAÇÕES ● P < 4 KL Equilíbrio estável ● P > 4 KL Equilíbrio instável ● Equilíbrio neutrocrP = 4 KL Carga crítica para colunaé definida pela equação. ● crP = L2 π EI2 ● xI = 12bh 3 Para seção retangular.yI = 12 hb3 Onde: Carga crítica ou carga axial máxima na coluna imediatamente antes do ìnicio daP = flambagem. Essa carga não deve bastar para que a tensão na coluna exceda o limite de proporcionalidade. Módulo de elasticidade para o material.E = Menor momento de inércia para a área da seção transversal da coluna. I = Comprimento da coluna sem apoio, cujas extremidades estejam presas por pinos.L = ● crσ = ( L r)2 π E2 hA = b Tensão crítica que é uma tensão média na coluna imediatamente antes da flambagem.σ = Essa é uma tensão elástica e portanto cr≤σeσ Módulo de elasticidade para o material.E = Comprimento da coluna sem apoio, cujas extremidades estejam presas por pinos.L = Menor raio de giração da coluna, determinado por , onde I é o menor momentor = r = √ IA de inércia da área da seção transversal da coluna, A. A relação geométrica na equação acima é conhecida como índice efetivo de esbeltez.r L Deformação Específica ● ε = σE Fórmula de Euler para Colunas com variações de apoios ● A única alteração para esta formula da anterior, é Le= comprimentocrP = Le2 π EI2 efetivo de flambagem estará relacionado a variações de extremidade. A figura abaixo indica vários casos de condição de extremidade considerados nesta seção e os correspondentes comprimentos efetivos de flambagem. TESTE PRÁTICO DE FLAMBAGEM HASTE DE MADEIRA. Determinar uma força axial de ruptura por flambagem em hastes bi – articulada de três amostras de madeiras (Garapeira, Cedrinho, Peroba) com seção transversal retangular. Utilizamos a fórmula de força crítica ( ) essa fórmula relaciona momento de inércia crP = Le2 π EI2 da seção transversal, módulo de elasticidade, e comprimento equivalente sendo assim seguiremos com os cálculos a seguir. 1- GARAPEIRA Dados Coletados L=0,343m cr 30 kgP = 4 , g = 9 8 s² m eção b , 6×10 m e h , 193 mS = 9 8 −3 = 0 0 Área Transversal e Pcr ● hA = b , 6×10 m×(0, 193)m , 0298×10 m²A = 9 8 −3 0 = 1 9 −4 ● °lei de Newton F ×g 2 = m Portanto como temos Pcr = kg e g , = 9 8 s² m temos:cr 30 kg×9, 214Kg×P = 4 8 s² m = 4 s² m 214Kg× 214N 4 s² m = 4 Momento de Inércia Seção Retangular x , 8×10 mI = 12 bh3 = 12 9,86×10 ×(0,0193)−3 3 = 5 8 −9 4 y , 417×10 mI = 12 hb3 = 12 0,0193×(9,86×10 )−3 3 = 1 5 −9 4 Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o .crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 5×10E = π I2 P crLe2 = 4214×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 Nm2 Tensão Crítica ● crσ = ( L r)2 π E2 cr 2030864σ = ( 0,343 2,846×10 )−3 2 π ×3,25×102 10 = 2 Nm2 Raio de Giração , 46×10 m r = √ IA = √ 1,5417×10−91,90298×10−4 = 2 8 −3 Deformação Específica ● ε = Eσcr , 94×10 mε = 220308643,25×1010 = 6 7 −4 2- CEDRINHO Dados Coletados L=0,343m cr 20kgP = 3 , g = 9 8 s² m eção b , 1073m e h , 224mS = 0 0 = 0 0 Área transversal e Pcr ● hA = b , 1073m×0, 224m , 0×10 mA = 0 0 0 = 2 4 −4 ● °lei de Newton F ×g 2 = m Portanto como temos Pcr = kg e g , = 9 8 s² m temos:cr 20kg×9, 136Kg×P = 3 8 s² m = 3 s² m 136Kg× 136N 3 s² m = 3 Momento de Inércia Seção Retangular x , 04×10 mI = 12 bh3 = 12 0,01073×(0,0224)3 = 1 0 −8 4 y , 06×10 mI = 12 hb3 = 12 0,0224×(0,01073)3 = 2 3 −9 4 Módulo de Elasticidade , 21×10E = π I2 P crLe2 = 3136×0,343 2 π ×2,306×102 −9 = 1 6 10 Nm2 Tensão Crítica cr 2984762, 2σ = ( 0,343 3,09×10 )−3 2 π ×1,621×102 10 = 1 4 Nm2 Raio de Giração , 9×10 m r = √ IA = √ 2,40×10−42,306×10−9 = 3 0 −3 Deformação Específica , 1×10 mε = 1,621×1010 12984762,42 = 8 0 −4 3- PEROBA Dados L=0,345m cr 90 kgP = 3 , g = 9 8 s² m eção b , 3×10 m e h , 203mS = 9 8 −3 = 0 0 Área transversal e Pcr ● hA = b , 3×10 m×0, 203m , 9549×10 mA = 9 8 −3 0 = 1 9 −4 ● °lei de Newton F ×g 2 = m Portanto como temos Pcr = kg e g , = 9 8 s² m temos:cr 90kg×9, 822Kg×P = 3 8 s² m = 3 s² m 822Kg× 822N 3 s² m = 3 Momento de Inércia Seção Retangular x , 5×10 mI = 12 bh3 = 12 9,83×10 ×(0,0203)−3 3 = 6 8 −9 4 y , 06×10 mI = 12 hb3 = 12 0,0203×(9,83×10 )−3 3 = 1 6 −9 4 Módulo de Elásticidade , 7×10E = π I2 P crLe2 = 3822×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 Nm2 Tensão Crítica cr 9190892, 6σ = ( 0,345 2,84×10 )−3 2 π ×2,87×102 10 = 1 4 Nm2 Raio de Giração , 4×10 m r = √ IA = √ 1,99×10−41,606×10−9 = 2 8 −3 Deformação Específica , 86×10 mε = 2,87×1010 19190892,46 = 6 6 −4 4. CONCLUSÕES Em relação aos dados fornecidos ao teste prático no laboratório cada madeira obteve-se, força axial crítica (Pcr), módulo de elasticidade (E), menor momento de inércia da área transversal (I), e a tensão crítica ( . O Pcr obtido de cada madeira analisa –se uma cr)σ condição de relação de tensão crítica com o módulo de elasticidade ( .Considerando cr×E)σ uma variação de apoio com perfil bi- articulado , o teste de flambagem na haste de madeira, com a prensa hidráulica apoio fixo nas extremidades e móvel no topo. 1. GARAPEIRA CRÍTICO(1) P cr 214N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 44×10σ = 42141,90298×10−4 = 2 1 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 58×10E = 4214×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico (2) P cr 204N P = 4 , 0298×10 mA = 1 9 −4 2 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 91×10σ = 42041,90298×10−4 = 2 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 50×10E = 4214×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico(3) P cr 194N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 39×10σ = 41941,90298×10−4 = 2 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 42×10E = 4194×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico (4) P cr 184N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 1, 86×10σ = 41841,90298×10−4 = 2 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2, 35×10E = 4184×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico (5) P cr 174N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 1, 34×10σ = 41741,90298×10−4 = 2 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 27×10E = 4174×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico (6) P cr 164N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 1, 81×10σ = 41641,90298×10−4 = 2 8 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 19×10E = 4164×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 crítico (7) P cr 154N P = 4 , 0298×10 m²A = 1 9 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 1, 28×10σ = 41541,90298×10−4 = 2 8 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 11×10E = 4154×0,343 2 π ×1,5417×102 −9 = 3 2 10 IAGRAMA T ENSÃO E DEF ORMAÇÃO ELÁST ICA DA MADEIRA D 2. CEDRINHO CRÍTICO(1) P cr 136N P = 3 , 0×10 m²A = 2 4 −4 x , 04×10 mI = 1 0 −8 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 3, 66×10σ = 31362,40×10−4 = 1 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 23×10E = 3136×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 7 9 crítico (2) P cr 126N P = 3 , 0×10 m²A = 2 4 −4 x , 04×10 mI = 1 0 −8 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 3, 25×10σ = 31262,40×10−4 = 1 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 11×10E = 3126×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 7 9 crítico(3) P cr 116N P = 3 , ×10 m²A = 2 4 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 84×10σ = 31162,4×10−4 = 1 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 99×10E = 3116×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 6 9 critico (4) P cr 106N P = 3 , ×10 m²A = 2 4 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 41×10σ = 31062,4×10−4 = 1 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 87×10E = 3106×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 6 9 crítico (5) P cr 096N P = 3 , ×10 m²A = 2 4 −4 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 00×10σ = 30962,4×10−4 = 1 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 27×10E = 3096×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 2 9 crítico (6) P cr 086N P = 3 , ×10 mA = 2 4 −4 2 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 58×10σ = 30862,4×10−4 = 1 8 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 19×10E = 3086×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 2 9 crítico (7) P cr 076N P = 3 , ×10 mA = 2 4 −4 2 y , 417×10 mI = 1 5 −9 4 e , 43mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 2, 16×10σ = 30762,4×10−4 = 1 8 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 52×10E = 3076×0,343 2 π ×1,004×102 −8 = 3 6 9 IAGRAMA T ENSÃO E DEF ORMAÇÃO ELÁST ICA DA MADEIRA D 3. PEROBA CRITICO(1) P cr 822N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 9, 53×10σ = 38221,99549×10−4 = 1 1 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 70×10E = 3822×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 crítico(2) P cr 812N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 9, 03×10σ = 38121,99549×10−4 = 1 1 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 62×10E = 3812×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 crítico(3) P cr 802N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 9, 53×10σ = 38021,99549×10−4 = 1 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 55×10E = 3802×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 crítico(4) P cr 792N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 9, 00×10σ = 37921,99549×10−4 = 1 0 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 47×10E = 3792×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 crítico(5) P cr 782N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 8, 53×10σ = 37821,99549×10−4 = 1 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 39×10E = 3782×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 crítico(6) P cr 772N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 8, 02×10σ = 37721,99549×10−4 = 1 9 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 32×10E = 3772×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 critico(7) P cr 762N P = 3 , 9549×10 mA = 1 9 −4 2 y , 06×10 mI = 1 6 −9 4 e , 45mL = 0 3 Tensão Crítica ● crσ = A P cr cr 8, 52×10σ = 37621,99549×10−4 = 1 8 6 N m² Módulo de Elasticidade Manipulando a fórmula para isolar o crP = Le2 π EI2 E ● E = π I2 P crLe2 , 25×10E = 3762×0,345 2 π ×1,606×102 −9 = 2 8 10 IAGRAMA T ENSÃO E DEF ORMAÇÃO ELÁST ICA DA MADEIRA D Módulo de Young ou Módulo de Elasticidade (Y ou E) É uma grandeza proporcional à rigidez de um material quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão. Basicamente, é a razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida pelo corpo, quando o comportamento é linear,como mostra a equação E=δ/ε, em que: E= Módulo de elasticidade ou módulo de Young (Pascal) δ= Tensão aplicada (Pascal) ε= Deformação elástica longitudinal do corpo de prova (adimensional). Em um teste de tração, se a deformação observada no material for do tipo elástica, então a relação entre a tensão e a deformação é dada pela lei de Hook. O que acontece quando um material é deformado? Quando uma força é aplicada em um material, o material pode esticar ou comprimir como resultado da força. Estamos acostumados com materiais que podem esticar facilmente, como a borracha. Em mecânica, o que realmente importa é a tensão, definida como a força aplicada por unidade de área, sendo comumente representado pela letra grego sigma (σ\sigma). A magnitude do alongamento/compressão produzido a medida que o material responde a tensão aplicada é chamada de deformação , comumente representada pela letra grega epsilon (ϵ). A deformação é medida pela razão entre a variação do comprimento e o comprimento inicialLo ∆L do objeto L0, ao longo da direção de aplicação da tensão, i.e. L/L0 ϵ = Δ COMPARAÇÃO DE RESISTÊNCIA. Imaginando-se a madeira garapeira e a madeira cedrinho, e aplicando-se a tensão nas suas respectivas área transversal, verificamos uma deformação elástica muito maior por parte da madeira garapeira comparada ao da madeira cedrinho. Isto mostra que o módulo de elasticidade é mais alto por causa da intensidade da força aplicada entre ambos e, portanto, é necessário aplicar uma força axial sem ocorrer ruptura maior na madeira cedrinho para que ela sofra a mesma deformação verificada na madeira garapeira. Nos gráficos obtidos pode se verificar que a madeira garapeira começa a sofrer elasticidade com uma tensão de e módulo , já no gráfico da madeira cedrinho obteve-se umacr 2, 50σ = 2 1 Nm² 000E = 3 tensão e módulo , portanto em anexo a deformação longitudinalσcr 3, 51 = 1 0 Nm² , 00E = 3 6 em relação ao ponto de maior tensão crítica no gráfico ( )cr×Eσ Deformação Específica Garapeira ● assim temos:ε = Eσcr =7,38mε = 3000 22,150 Nm² Deformação Específica Cedrinho ● assim temos:ε = Eσcr =3,62mε = 3,600 13,051 Nm² Entende- se que a madeira garapeira sofre mais deformação ao longo da seção transversal por que sua tensão axial critica tem maior intensidade no ponto do gráfico e isso faz com que haste bi articulada de madeira sofra uma força axial maior de ruptura em relação e comparação com a madeira cedrinho. Quanto maior a tensão critica aplicada no gráfico maior as deformações então concluíram através dos gráficos que a madeira com mais resistência de flambagem, deformação e tensão é a madeira Garapeira. Tudo o que se falou sobre o módulo de elasticidade se baseia no comportamento linear dos materiais. Isso somente acontece para valores pequenos das tensões aplicadas. A realidade se mostrou muito diferente para tensões maiores do que 50 % das tensões de ruptura. Para a madeira cedrinho, em particular, a falta de linearidade começa com valores muito menores de tensões. Por isso atualmente se prefere falar em “módulo de deformação” e não em “módulo de elasticidade”. O conceito de elasticidade não depende do comportamento linear, se bem que muitas vezes é assim confundido. A elasticidade pressupõe que, cessada a solicitação, a deformação desaparece em qualquer nível de carregamento. O diagrama tensão-deformação pode ser curvo (não linear) mas é descrito pela mesma curva tanto na aplicação das tensões crescentes como decrescentes. Não havendo resíduos com a supressão do carregamento, o material é denominado elástico. Se, além disso, o diagrama for retilíneo, o material é elástico linear. Somente neste caso é que se pode falar de módulo de elasticidade. Madeira Peroba sofre menos variações de deformação por isso seu gráfico tem perfil tensional constante em relação ao módulo de elasticidade pelo fato de que a madeira peroba sofre menos linearidade ao decorrer de sua seção transversal, porque a diferença entre a tensão e o módulo de elasticidade está variando pouco assim mesmo sem que o gráfico apresentado ofereça qualquer inconformidade de deformação específica. 5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA < >. Acesso em 25 de outubro de 2017 <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/PASA->. Acesso em 25 de outubro de 2017 http://livros01.livrosgratis.com.br/cp036863.pdf CARVALHO, Paulo Ernani Ramalho de. Peroba-Rosa - Aspidosperma polyneuron. Taxonomia e Nomenclatura. Circular técnica 96. Dezembro de 2004. Disponível em: <http://www.cnpf.embrapa.br/publica/circtec/edicoes/circ-tec96.pdf>. Acesso em: 28 de outubro de 2017. IPT. Disponível em <http://www.ipt.br/informacoes_madeiras/35.htm>. Acesso em 29 de outubro de Atacadão da madeira. Disponível em <http://www.atacadaodamadeira.com.br/produtos/materiais-pre-obra/tabuas-para-construcao/t abuado-de-cedrinho/tabuado-de-cedrinho/>. Acesso em 28 de outubro de 2017. Global Wood. Disponível em < http://globalwood.com.br/ficha-tecnica-madeira-de-pinus/>. Acesso em 28 de outubro de 2017. Semente Caiçara. Disponível em <http://www.sementescaicara.com/ImagensDiversas/file/Pau%20de%20Balsa.pdf>. Acesso em 28 de outubro de 2017. Madeireira Nova Paulista. Disponível em <https://madeireiranovapaulista.com.br/caixeta/>. 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