TRABALHO CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA CAMBARA

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
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IMAN AL SHAMAA
CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA CAMBARÁ
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Foz do Iguaçu - PR
2019
IMAN AL SHAMAA
CARACTERIZAÇÃO DA MADEIRA CAMBARÁ
Trabalho apresentado ao curso de Graduação em Engenharia Civil, para a disciplina de Estruturas de Madeira, no Centro Universitário Dinâmica das Cataratas – UDC.
Profª. Titulação Adriano Risson
Foz do Iguaçu - PR
2019
SUMÁRIO
1INTRODUÇÃO	�
21. DESENVOLVIMENTO	�
21.1	TEOR DE UMIDADE	�
31.2	DENSIDADE APARENTE	�
41.3	RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS	�
51.3.1	Módulo de elasticidade por compressão paralela às fibras	�
71.4	RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NORMAL ÀS FIBRAS	�
91.4.1	Módulo de elasticidade por compressão normal às fibras	�
101.5	RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR FLEXÃO	�
111.5.1 Módulo de elasticidade por flexão	�
15CONCLUSÃO	�
16REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS	�
�
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INTRODUÇÃO
A madeira é um material de grande variabilidade nas suas propriedades. Essas características conferem algumas vantagens e outras desvantagens em sua utilização. A madeira pode ser empregada em estruturas na Engenharia Civil, fazendo com que seja necessário ter conhecimento sobre suas propriedades para melhor serem utilizadas e dimensionadas nos projetos estruturais, assim não ocorrer falhas na construção que possam ser prejudiciais, até colocar a vida das pessoas em risco. 
O trabalho tem como objetivo caracterizar a espécie de madeira Cambará, de forma experimental, de acordo com os critérios da NBR 7190 (1997).
Para os ensaios foram retiradas nove peças de diferentes dimensões (retiradas da mesma peça de madeira), foram apresentadas as seguintes características: resistência à compressão paralela às fibras, resistência à compressão normal às fibras, resistência à tração por flexão, módulo de elasticidade por compressão paralela às fibras, módulo de elasticidade por flexão, densidade aparente e teor de umidade.
1. DESENVOLVIMENTO 
Teor de umidade
Para a determinação do teor de umidade da madeira, devem ser usadas três peças de 2 x 3 x 5 cm, devido aos cortes as dimensões sofreram alterações: 1 peça de 2,2 x 3,1 x 5 cm, 1 peça de 2,3 x 3,1 x 5 cm e 1 peça de 2,2 x 3,1 x 5 cm.
O teor de umidade da madeira corresponde à relação entre a massa da água nela contida e a massa da madeira seca, dado por:
onde: 
mi é a massa inicial da madeira, em gramas; 
ms é a massa da madeira seca, em gramas.
As três peças foram pesadas antes e depois de 24 horas dentro da estufa, a seguir os dados obtidos:
Tabela 1 – Teor de umidade
	Massa inicial (g)
	Massa seca (g)
	Umidade (%)
	26,0
	22,9
	13,54
	26,3
	23,0
	14,35
	26,5
	23,1
	14,72
	Umidade média: 
14,20 %
Fonte: Elaborada pelo autor
Figura 1 - Corpo-de-prova para determinação da umidade da madeira
Fonte: NBR 7190 (1997)
Densidade Aparente 
Segundo a NBR 7190 (1997) a densidade aparente é uma massa específica convencional, definida pela razão entre a massa e o volume com teor de umidade de 12%.
Foram usados os mesmos corpos-de-prova que foram determinados o teor de umidade e o teor de umidade usado para o cálculo foi de 13,54% (mais próximo de 12%).
 
onde:
m é a massa da madeira a 13,54% de umidade, em quilogramas;
V é o volume da madeira a 13,54% de umidade, em metros cúbicos.
Figura 2 - Corpo-de-prova para determinação da umidade da madeira e densidade aparente
ResistÊncia à compressão paralela às fibras
A resistência à compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc0) é dada pela máxima tensão de compressão que pode atuar em um corpo-de-prova com seção transversal quadrada de 5,0 cm de lado e 15,0 cm de comprimento.
No ensaio devido aos cortes realizados, foram usadas duas peças com dimensões de: 4,75 x 4,7 x 15,07 cm e 4,65 x 5,15 x 15,04 cm. 
onde:
Fc0,máx. é a máxima força de compressão aplicada ao corpo-de-prova durante o ensaio, em newtons;
A é a área inicial da seção transversal comprimida, em metros quadrados;
fc0 é a resistência à compressão paralela às fibras, em megapascals.
Força final: 144,5 Kn
Módulo de elasticidade por compressão paralela às fibras
Segundo a NBR 7190 (1997) o módulo de elasticidade deve ser determinado pela inclinação da reta secante à curva tensão x deformação, definida pelos pontos (σ10%; ε10%) e (σ50%; ε50%), correspondentes respectivamente a 10% e 50% da resistência à compressão paralela às fibras, medida no ensaio, sendo dado por:
onde:
σ10% e σ50% são as tensões de compressão correspondentes a 10% e 50% da resistência fc0; 
ε10% e ε50% são as deformações específicas medidas no corpo-de-prova, correspondentes às tensões de σ10% e σ50%.
Figura 3 - Diagrama tensão x deformação específica para determinação da rigidez à compressão
paralela às fibras
Fonte: NBR 7190 (1997)
Figura 4 - Corpo-de-prova para ensaio de compressão paralela às fibras
Fonte: NBR 7190 (1997)
Figura 5 - Ensaio de compressão paralela às fibras
Figura 6 - Ensaio de módulo de elasticidade por compressão paralela às fibras
Figura 7 - Deformações específicas medidas no corpo-de-prova
ResistÊncia à compressão normal às fibras
Determinação da resistência à compressão normal às fibras da madeira de um lote considerado homogêneo. As dimensões do corpo-de-prova para o ensaio de resistência à compressão normal às fibras devem ser de 5 x 5 x 10 cm.
Para este ensaio foram utilizadas duas peças que sofreram alterações em suas dimensões no corte: uma de 5,14 x 4,61 x 10 cm e outra de 5,17 x 4,62 x 10 cm. Para determinar a resistência à compressão normal às fibras, os corpos-de-prova foram colocados deitados devido ao corte errado das fibras.
Figura 8 - Dimensões do corpo-de-prova para ensaio de compressão normal às fibras
Fonte: NBR 7190 (1997)
Figura 9 - Ensaio de compressão normal às fibras
Módulo de elasticidade por compressão normal às fibras
Segundo a NBR 7190 (1997), para esta finalidade o módulo de elasticidade deve ser determinado pela inclinação da reta secante à curva tensão x deformação, definida pelos pontos (σ10%; ε10%) e (σ50%; ε50%) correspondentes, respectivamente, a 10% e 50% da resistência convencional à compressão normal às fibras fc90, sendo dado por:
onde:
σ10% e σ50% são as tensões de compressão normal correspondentes a 10% e 50% da resistência convencional fc90;
ε10% e ε50% são as deformações específicas medidas na direção normal às fibras correspondentes às tensões σ10% e σ50%.
OBS: Não foi possível realizar o cálculo do módulo de elasticidade por compressão normal às fibras devido a falta de equipamento que fixasse nos 10 cm da madeira para a leitura das deformações específicas na direção normal às fibras.
ResistÊncia à tração por flexão
Como cita a NBR 7190 (1997) a resistência da madeira à flexão (fwM ou fM) é um valor convencional, dado pela máxima tensão que pode atuar em um corpo-de-prova no ensaio de flexão simples, calculado com a hipótese de a madeira ser um material elástico, sendo dado por:
 
 
onde:
Mmáx. é o máximo momento aplicado ao corpo-de-prova, em newtons-metro;
We é o módulo de resistência elástico da seção transversal do corpo-de-prova, dado por bh2/6, em metros cúbicos.
Para o ensaio devem ser usadas peças com 5 x 5 x 115 cm, devido aos cortes realizados, foram usadas duas peças com dimensões de: 5 x 4,74 x 115 cm e 4,77 x 5,14 x 115 cm.
Figura 10 - Corpo-de-prova para ensaio de flexão
Fonte: NBR 7190 (1997)
Força Final: 825 Kgf
1.5.1 Módulo de elasticidade por flexão
Como citado na NBR 7190 (1997) para esta finalidadeo módulo de elasticidade deve ser determinado pela inclinação da reta secante à curva carga x deslocamento no meio do vão, definida pelos pontos (F10%; v10%) e (F50%; v50%) correspondentes, respectivamente, a 10% e 50% da carga máxima de ensaio estimada por meio de um corpo-de-prova gêmeo, sendo dado por:
 
onde: 
FM,10% e FM,50% são as cargas correspondentes a 10% e 50% da carga máxima estimada, aplicada ao corpo-de-prova, em newtons;
v10% e v50% são os deslocamentos no meio do vão correspondentes a 10% e 50% da carga máxima estimada FM,est, em metros, b e h correspondem, respectivamente, à largura e à altura da seção transversal do corpo-de-prova, em metros.
Figura 11 – Ensaio resistência à tração por flexão
Figura 12 – Ensaio resistência à tração por flexão
Figura 13 – Ensaio de módulo de elasticidade por flexão
Figura 14 – Prensa hidráulica usada nos ensaios
Figura 15 – Prensa de compressão usada nos ensaios
CONCLUSÃO
Após realizar todos os ensaios para a caracterização da madeira Cambará conforme a NBR 7190 (1997) e obter os valores de resistência à compressão paralela às fibras, resistência à compressão normal às fibras, resistência à tração por flexão, módulo de elasticidade por compressão paralela às fibras, módulo de elasticidade por flexão, densidade aparente e teor de umidade, foi possível observar que a madeira Cambará possui uma elevada resistência mecânica e pode ser utilizada em estruturas de madeira de médio a grande porte devido ao valor da resistência a compressão paralela às fibras de 70,36 MPa.
REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de madeira. NBR 7190. Rio de Janeiro, 1997.
CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA MADEIRA. Efeito do lenho e umidade na resistência ao embutimento e compressão em madeira de pinus. Fagner Pinheiro da Conceição, Isabel Silveira Camargo, Alexandre Nascimento. Florianópolis, 2017.