Fís Madeira p3

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Propriedades Térmicas da Madeira:
Dilatação Térmica: por a madeira ser um material higroscópico em sua composição, apresenta uma dilatação pelo aumento de temperatura, porém contrai devido sua secagem (retirada de água). No processo de dilatação o material não irá dilatar uniformemente pois existem diferentes coeficientes de dilatação linear (axial, radial e tangencial) que acordo com eixos e espécie utilizada. 
O coeficiente de dilatação linear AXIAL representa o “esticamento” da camada de celulose β1-4. Sendo que este valor independe da densidade e da espécie e será sempre menor que as dilatações radiais e tangenciais. 
O coeficiente de dilatação RADIAL depende da densidade, sendo que quanto maior a densidade, maior o valor da dilatação.
O coeficiente de dilatação linear TANGENCIAL é maior que o radial, devido a presença de pontuações que na parede radial é maior, logo há mais espaços vazios e por isso dilata menos. A presença de lignina que é maior na parede tangencial (a molécula de lignina é mais energética, conservando melhor a temperatura).
Porque saber a dilatação da madeira? A madeira possui baixa dilatação térmica comparada a outros materiais. Fabricação de compensados. 
Condutibilidade térmica: é a capacidade de condução/transporte de calor em 1m³ de material em um corpo qualquer. Quando existe uma variação de temperatura de 1º C de um lado para outro. Sendo que a temperatura é conduzida de fora para dentro do material. Quando possuem baixa condutibilidade térmica são isolantes térmicos.
Importância de conhecer a condutibilidade térmica da madeira na confecção de painéis compensados: saber qual tempo e temperatura necessário para o cozimento da madeira ate que se alcance o ponto em que é possível fazer a laminação. 
Fatores que afetam a condutibilidade térmica da madeira: 
- Temperatura
-Densidade: Quanto maior a densidade, maior a condução de calor
- Teor de Lignina: quanto maior o teor de lignina, maior a condução
- Umidade: Quanto mais úmida, maior a condução para capacidade condutora de calor da água é maior que a da madeira, e ar e mais isolante térmico. 
	Material
	Condutibilidade
	Vácuo
	0
	Ar
	0,0216
	Isopor/lã de vidro (chapa isolante)
	0,035
	Araucária
	0,12
	Pau balsa
	0,054
	Tijolo
	0,4
	Água
	0,5
	Cobre
	50
	Ferro
	330
	Concreto
	1,75
	Chapa aglomerada**
	0,07-0,12
** esta variação ocorre em função da pressão utilizada, quanto maior a taxa de pressagem, menos ar o material possui, logo, menor a condução térmica. 
Madeira de baixa densidade possui menos matéria e mais ar, o qual funciona como isolante térmico, logo a condutibilidade térmica é menor.
Quando utiliza-se um material com alta condutibilidade deve-se aumentar a espessura da estrutura, como exemplo, um fogão normal (lã de vidro) e um fogão à lenha (paredes espessas de tijolo). 
Madeiras úmidas conduzem mais calor, pois a água passa a dominar a condução do calor. Qualquer alteração água-ar influencia na alteração da condutibilidade térmica. Quando se quer isolar calor utiliza-se madeira seca, com umidade entre 6 e 9%. Logo quando se conhece os processos de secagem da madeira é possível controlar sua condutibilidade. As células da superfície secam mais rápido isolando a condução térmica para o interior da madeira, dificultando sua secagem, com isso durante a secagem se umedece a madeira para expandi-la e facilitar a saída de água do interior. Quando se trabalha com partículas de madeira (chapa) a secagem é facilitada, pois a partícula em si é menos condutora de calor. 
Resistencia a transmissão de calor (1/k): 
EXERCICIO : Calcular o coeficiente de resistência de transmissão térmica de uma parede formada por 10cm de tijolo, 2cm de chapa isolante, um forro de araucária de 2,4cm. E os coeficientes entre ar e parede são 7 e 20 para externa e interna respectivamente. Calcular a participação no isolamento de cada camada para uma diferença de temperatura de 20ºC.
Propriedades mecânicas da madeira: comportamento do material quando submetido uma força externa junto a sua força interna, mas sem que ocorra ruptura nem deformação excessiva, de modo a se ter uma resistência adequada. Esta resistência depende da umidade, do ensaio feito e a direção de aplicação deste ensaio. 
TENSÃO = FORÇA/ÁREA
Objetivos: caracterização para determinados usos, dimensionamento de peças estruturais, predizer a força necessária para romper o material durante o processamento mecânico da madeira (ex: corte). 
Fatores que afetam as propriedades mecânicas:
UMIDADE: quanto mais seca a madeira (abaixo do PSF), mais resistente é a mesma devido a atração entre as microfibrilas a qual aumenta quando se retira água do material. Para tração perpendicular à fibra o efeito de umidade não influencia no mesmo, pois a madeira é pouco resistente a tração perpendicular, pois neste ensaio só rompe a lamela média que é formada por lignina que é hidrofóbica. 
DENSIDADE: demonstra a quantidade de matéria (parede celular) na madeira, logo, quanto maior a densidade maior a resistência do material. 
TEMPERATURA: relacionada com a umidade. Quanto maior a temperatura, menor a umidade e maior a resistência. Temperaturas baixas pode causar ruptura da parede celular.
GRÃ: disposição dos elementos axiais do lenho. Quant mais paralelo é a aplicação da força em relação a grã, mais resistente o material
PRESENÇA DE NÓS: quanto maior a quantidade de nós, menor a resistência, pois o nó representa uma descontinuidade das células, relacionada a grã do material, pois há uma variação no ângulo da grã com a formação dos nós. Depende do número, dimensão e disposição dos nós da madeira.
DURAÇÃO DA TENSÃO: quanto maior o tempo de tensão, menor a resistência. Como exemplo uma viga de telhado onde a tensão ocorre por um longo tempo o material irá resistir menos, assim como as prateleiras (o peso dos livros com o tempo vão diminuindo a resistência do material). 
FADIGA: quanto maior o fadiga, maior a resistência. Submeter o material a diversas forças, impondo a fadiga no material para se romper. 
APODRECIMENTO: Decomposição biológica de lignina e celulose por parte dos fungos. Ataque a parede celular, faz com que a resistência da madeira diminua.
MICROESTRUTURA DA PAREDE CELULAR: depende do tipo de ensaio que está sendo realizado, pois quanto mais paralelo for a aplicação da força em relação ao AMF, maior a resistência tanto a compressão (lignina) quanto a tração (celulose)
MACROESTRUTURA DA MADEIRA: depende das proporções entre LI e LT, Cerne/Alburno/Medula, Madeira juvenil/adulta, base/topo. Sendo que quanto maior a proporção de LT mais resistente é madeira (pois as paredes celulares são mais espessas), logo madeiras adultas são mais resistentes assim como a medida que se afasta da medula se aumenta a resistência. 
POSIÇÃO DA ÁRVORE:
Longitudinal (Base-Topo)
Radial (Medula-Casca)
A base possui maior resistência mecânica, tendo a maior densidade. Tronco > Galhos > Raízes 
IDADE: Quanto mais velha for a arvore, mais madura, mais resistente.
DANOS CAUSADOS POR PASSAROS E INSETOS: Se o inseto causar retirada da parede celular, a resistência cai
TRATAMENTOS PRESERVATIVOS: Não afetam a resistência mecânica da madeira, mas diminuem e eliminam o ataque por organismos xilófagos.
Conceitos Fundamentais: 
ELASTICIDADE: Capacidade do corpo de voltar ao estado inicial após a aplicação de uma força e sua retirada. A configuração da fase elástica é uma reta para cada força uma deformação proporcional.
PLASTICIDADE: Permanência de uma deformação em um material após a aplicação de uma força sobre o mesmo sem que haja rompimento. A fase elástica na madeira é maior do que a plástica, e nela não há mais proporcionalidade entre a força aplicada e a deformação do material. A aplicação de forca deforma mais do que o proporcional a partir do LP (limite de proporcionalidade).
LIMITE DE PROPORCIONALIDADE: è o ponto qeu define o limite entre aproporcionalidade e a não proporcionalidade entre a força e a deformação. É o ponto teórico de segurança do material. (Altera como fatores como: grã, nós ...)
RUPTURA: Ocorrência de deslocamento celular, perda da continuidade estrutural, Na madeira, a ruptura não configura necessariamente a “quebra”, por isso é um material seguro para construções civil, mesmo rompida, não se solta. A madeira gasta muito menos para sua própria carga, do que materiais, como o concreto por exemplo, que precisa de dimensões bem maiores para suportar seu próprio peso. 
FLAMBAGEM: Deslocamento (deformação causada) lateral de peças esbeltas Comprimidas. Em peças esbeltas há que se toar cuidado com a flambagem, porque a resistência mecânica fica comprometida. A peça sofre flexão transversalmente á compressão axial.
Ensaios mecânicos 
COMPRESSÃO: Aplicação de 2 forças na superfície da madeira, de fora para dentro, em direção ao interior da madeira, com mesmo modulo e sentidos opostos.
Paralela: à grã da madeira 
Perpendicular: à grã da madeira
- FORÇA/ÁREA= RESISTÊNCIA DA MADEIRA
- Toda coluna tem compressão paralela, dormentes de trilho de trem têm compressão paralela.
2) TRAÇÃO: Ação de duas forças em sentidos opostos em direção do centro para as extremidades.
a) Paralela: Na direção das fibras, muito mais resistente.
b) Perpendicular: à direção das fibras, menos resistente.
-Para medir a tração paralela, se usa um aparelho chamado deflectômetro para evitar leituras erradas no aparelho, já que o mero distanciamento entre as garras, pode –se dever a deformação da madeira no local em que a máquina a segura.
3) CISALHAMENTO: Deslizamento das fibras, análise feita para evitar o deslizamento.
a) Cisalhamento paralelo: a força é aplicada na direção das fibras.
b) Cisalhamento perpendicular: não é muito eficiente porque antes de cisalhar nesta direção, perpendicular às fibras, a madeira se rompe por compressão.
 
 
4) FENDILHAMENTO: Perpendicular à força, paralelo à grã, sempre. 
- Madeira é mais forte a compressão do que ao fendilhamento.
- Fendilhamento gasta menos energia para ser atingido.
- Testa-se a madeira para o fendilhamento para conhecer sua resistência à penetração, por exemplo, pregos, parafusos.
5) DUREZA: A máquina aplica uma força sobre um acessório com uma ponta esférica (de aço) sobre todos os planos da madeira, lentamente, até atingir o raio da esfera. A velocidade de introdução do acessório na madeira é padronizado, então o que diferenciam os testes entre espécies e planos da madeira são as forças aplicadas.
- Dureza é um fator limitante para pisos.
FLEXÃO: Força aplicada perpendicularmente à uma peça de madeira bi apoiada, a flexão pode ser:
Estática: força aplicada lentamente sobre o corpo de prova ate o rompimento.
 Dinâmica: Força aplicada rapidamente
(martelada) sobre o corpo de prova ate o rompimento.
- A madeira se rompe por tração, apesar de o ensaio ser flexão.
- Da linha neutra para cima: Compressão
- Da linha neutra para baixo: Tração 
- Sobre a linha neutra: Cisalhamento
- A madeira se rompe do lado oposto à aplicação à força, por tração.
- Colocar a região mais resistente (b) na zona de tração faz com que se precise exercer mais força para romper o material. 
- A amostra (b) é mais resistente porque o lado oposto à aplicação da força é madeira mais adulta, conseqüentemente mais densa, com menor relação Li/Lt.
-No caso deste ensaio, os raios não são expressivos em oferecer resistência, pois são curtos em relação à aplicação da força.
EXERCICIO: Calcular o módulo de elasticidade (MOE) de uma madeira cuja carga do limite de proporcionalidade foi de 200 kg/f, causando uma deformação de 4,3mm. Dados do CP: Altura= 1,99 cm
Largura= 1,98 cm
Comprimento= 30 cm
Distância do vão livre= 24 cm