A seguir estão apresentados os resultados obtidos nos ensaios de resistência, realizados para obtenção de sua máxima resistência.
Tabela 1: Análise de resultados.
Análise de resultados dos ensaios dado em Mpa
Ensaio Modulo CP 1 CP2 CP3 CP4
Compressão MOR 23,28 23,35 24,38 31,18
MOE 1169,67 1516,05 1631,87 1838,72
Flexão MOR 25,75 24,04 24,64 47,41
MOE 5302,23 4855,54 5277,23 6713,81
Tração x x x x x
Fonte: O autor (2016).
A partir dos resultados apresentados na Tabela observamos existe diferença entre as resistências dos corpos de prova 1, 2 e 3 em relação ao corpo de prova quatro que não continha a emenda finger, as análises de resistência mecânica realizadas permitiram observar que o corpo de prova número quatro foi superior aos demais que continham finger joit.
Isto pode ser justificado pela emenda da madeira, que causa uma redução na sua resistência, à norma ABNT – NBR 7190/1997 trás valores médios para madeira serrada, onde comparando com MLC, ficou abaixo da media.
Análise dos tipos de ruptura 5.1.
Foram analisados os tipos de rupturas visualizadas durante os ensaios mecânicos. Foram observados três tipos básicos de ruptura, sendo: ruptura na emenda de finger joint, ruptura na linha de cola, ruptura na madeira.
5.1.1. Compressão
As Figuras 18 e 19 mostram o principal tipo de ruptura que ocorreu nos ensaios de compressão.
Figura 18: Ruptura compressão 1.
Fonte: O Autor (2016).
Figura 19: Ruptura compressão 2.
Fonte: O Autor (2016).
Podemos observar que as rupturas nos ensaios ocorreram totalmente na lamina na linha da cola, caracterizando uma boa aderência do adesivo e um bom encaixe da emenda finger joint.
Flexão estática 5.2.
As Figuras 20 e 21 mostram o principal tipo de ruptura que ocorreu nos ensaios de flexão estática.
Figura 20: Ruptura flexão 1.
Fonte: O Autor (2016).
Figura 21: Ruptura flexão 2.
Fonte: O Autor (2016).
A partir dos ensaios de flexão pode-se analisar que não existiu ruptura do finger joint, apenas ruptura na madeira. Caracterizando uma boa emenda, com uma colagem adequada.
Considerações finais sobre resultados obtidos 5.3.
Podemos analisar pelos ensaios mecânicos que grande parte das rupturas ocorreram nas emendas do tipo finger joint, as quais segundo Macêdo (2007), são realmente pontos crítico e possuem menor resistência que a madeira maciça.
Para se chegar a uma emenda do tipo finger joint de boa qualidade e resistências adequadas é importante que se tomem cuidados como não usar madeira com defeitos perto das emendas, pois possuem menor resistência.
Outros fatores além do dimensionamento adequado dos dentes da emenda, são a gramatura do adesivo que está sendo utilizado na região da colagem. Outro fator importante é o tempo de prensagem, onde deve-se verificar se o mesmo se encontra nos pontos ótimos das variáveis do processo, como temperatura da prensagem, teor de umidade da madeira e as condições do adesivo
CONCLUSÃO
Com a realização deste trabalho foi observado a importância dos resultados dos ensaios para a empresa, e o que se tornou visível a diferença da madeira com emendas dentadas do tipo finger joint em relação as que não possuem emendas desse tipo.
Os materiais utilizados foram o adesivo ADVANTAGE EP-950A, juntamente com a MLC composto de pinus elliottii ou taeda, que atenderam as expectativas para os ensaios realizados em laboratório. Os métodos utilizados foram a realização de ensaios de compressão paralela às fibras e flexão estática, sendo que a norma utilizada para elas foi a ABNT NBR 7190/1997. Onde apenas o ensaio de tração paralela não foi possível realizar por falta de equipamentos adequados na máquina onde os ensaios foram realizados.
O desempenho mecânico através de ensaios de compressão e flexão estática, foram satisfatórios, sendo que para os ensaios de flexão o módulo de ruptura chegou a uma média de 25% a menos em relação ao corpo de prova isento da emenda finger joint e para o módulo de elasticidade 22% em relação ao corpo de prova isento da emenda finger joint.
Nos testes de flexão estática o módulo de ruptura chegou a uma media de 43% a menos em relação ao corpo de prova isento da emenda finger joint. E uma média de 23% relação ao corpo de prova isento da emenda finger joint, para o módulo de elasticidade.
Os corpos de prova que foram ensaiados inicialmente apresentaram grande deformação nos ensaios de compressão. Com a aplicação da carga observou-se o a perda da estabilidade das lâminas no corpo de prova por falhas decolagem da lamina.
O valor médio obtido da resistência a compressão, foi de 23,67 Mpa para madeira com emenda dentada. Segundo a ABNT NBR7190/1997 a resistência da madeira maciça na direção normal às fibras corresponde a 25% da resistência da madeira na direção das fibras, enquanto para a madeira sem emenda teve o valor de 31,8 Mpa. Com base nos resultados obtidos e analisados anteriormente podemos concluir que os resultados são bem próximos dos resultados existentes e padrões de mercado.
Os comportamentos dos corpos de prova, a partir das forças aplicadas nos ensaios estáticos de flexão estática, obteve uma média de força máxima (ruptura), aplicada neste caso, correspondeu a 1923 kgf para emendas dentadas e a 3227 kgf para o corpo de prova sem emendas dentadas. Verifica-se existe diferença de desempenho estrutural entre as amostras obtidas para realização dos ensaios, principalmente a que não continha o finger joint.
O corpo de prova com emenda dentada apresentou valor médio obtido para o MOE foi de 5145 MPa, e de 6713 MPa para o corpo de prova sem emendas dentadas. O valor médio obtido para o MOR foi de 24,80 Mpa com emendas dentadas e de 43.41 MPa para sem emendas dentadas.
Os resultados já obtidos em testes realizados anteriormente pela empresa, chegaram a uma classificação máxima C20, e com os ensaios realizados neste trabalho, também obteve-se a mesma classificação. Através de estudos realizados pelo autor, observou-se que essa classificação pode chegar a C25 com melhorias nos materiais utilizados.
Nas considerações finais já foi constatado que a maioria das rupturas ocorreu na lâmina da cola, pois as lâminas são regiões de concentração de tensão e influenciam no resultado final obtido. Uma hipótese para melhorar a resistência nessa região seria usar um adesivo de maior resistência.
Diversos fatores podem ser estudados de forma mais detalhada e analisados visando um melhor desempenho, por exemplo: análise das ligações finger joint quanto ao tamanho do dente, gramatura de cola ou ainda pressão aplicada na união das peças dentadas. E quanto ao processo produtivo do MLC sugere-se que análises quanto ao tempo de prensagem, gramatura e qualidade do adesivo, qualidade da madeira utilizada, entre outros podem ser ajustados no processo de modo a melhorar ainda mais seu desempenho.
O objetivo geral desde trabalho era avaliar as propriedades mecânicas das emendas finger joint em painéis de madeira laminada colada (MLC), e o mesmo foi cumprido através dos objetivos específicos, executados através dos passos anteriormente citados.
REFERÊNCIAS
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RHUDE, A.J. Structural glued laminated timber: history of its origins and early development. Forest Products Journal, Madison, v. 46 n. 1, p. 15-22, 1996.
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STRICKLER, M. D. (1980). Finger-jointed dimension lumber – past, present and future. Forest Prod.
ANEXOS
1. Compressão paralela às fibras/ Procedimento
Para a determinação das propriedades de resistência e de rigidez, as medidas dos lados do corpo-de-prova devem ser feitas com exatidão de 0,1 mm.
Para a determinação do módulo de elasticidade devem ser feitas medidas de deformações em pelo menos duas faces opostas do corpo-de-prova.
Para determinação do módulo de elasticidade podem ser utilizados relógios comparadores, com precisão de 0,001 mm, fixados por meio de duas cantoneiras metálicas pregadas no corpo-de-prova, com distância nominal de 10 cm entre as duas linhas de pregação (ver figura B.6).
As medidas das deformações específicas devem ser feitas com extensômetros com exatidão mínima de 50 µm/m
Para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova.
A resistência deve ser determinada com carregamento monotônico crescente, com uma taxa em torno de 10 MPa/min.
Para determinação da rigidez, a resistência da madeira deve ser estimada (fc0,est) pelo ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra a ser investigada.
Conhecida a resistência estimada da amostra fc0,est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento da figura B.7. A taxa de carregamento deve ser de 10 MPa/min.
Os registros das cargas e das deformações devem ser feitos para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura B.7.
Para os ensaios com instrumentação baseada em extensômetros mecânico fixados no corpo-de-prova, as deformações devem ser registradas para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura B.7, até 70% da carga estimada. Em seguida deve-se retirar a instrumentação e elevar o carregamento até a ruptura do corpo-de-prova.
Para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas, devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de-prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com ambiente (seco ao ar). A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos em B.5.
2. Tração paralela às fibras/ Procedimento
Para a determinação das propriedades de resistência e rigidez, as medidas dos lados dos corpo-de-prova devem ser feitas com exatidão de 0,1 mm.
Para determinação do módulo de elasticidade devem ser feitas medidas de deformações em pelo menos duas faces opostas do corpo-de-prova.
Para determinação do módulo de elasticidade podem ser utilizados relógios comparadores, com exatidão de 0,001 mm, para medidas das deformações totais do corpo-de-prova, como indicado na figura B.14. Destas medidas devem ser descontadas deformações intrínsecas da máquina de ensaio.
As medidas das deformações específicas devem ser feitas com extensômetros com exatidão mínima de 50 µm/m.
Para o ajuste do corpo-de-prova na máquina de ensaio, deve-se utilizar uma rótula entre o atuador e o corpo-de-prova.
O carregamento deve ser monotônico crescente correspondente a uma taxa de 10 MPa/min.
Para determinação da rigidez, a resistência da madeira deve ser estimada (fc90,est) por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova gêmeo, selecionado da mesma amostra a ser investigada.
Conhecida a resistência estimada da amostra fc90,est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento especificado no diagrama de carregamento da figura B.7. A taxa de carregamento deve ser de 10 MPa/min.
Os registros das cargas e das deformações devem ser feitos para cada ponto do diagrama de carregamento mostrado na figura B.7.
Para os ensaios com instrumentação baseada em extensômetros mecânicos fixados no corpo-de-prova, as deformações devem ser registradas para cada ponto
do diagrama de carregamento mostrado na figura B.7, até 70% da carga estimada.
Em seguida deve-se retirar a instrumentação e elevar o carregamento até a ruptura do corpo-de-prova.
Para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas, devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de-prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente (seco ao ar). A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos em B.5.
O carregamento deve ser aplicado de preferência na direção tangencial (direção do eixo 3).
3. Flexão/ Procedimento
Para a determinação da resistência convencional à flexão, as medidas dos lados do corpo-de-prova devem ser feitas com exatidão de 0,1 mm.
No ensaio, o corpo-de-prova deve ser vinculado a dois apoios articulados móveis, com vão livre entre apoios de 21 h, sendo o equilíbrio do sistema garantido pelo atrito com o atuador.
O carregamento consiste em uma carga concentrada, aplicada por meio de um cutelo acoplado ao atuador, como indicado na figura B.23.
No ensaio para determinação da resistência à flexão, o carregamento deve ser monotônico crescente, com uma taxa de 10 MPa/min.
Para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas, devem ser utilizadas duas amostras, sendo uma com corpos-de-prova saturados e outra com corpos-de-prova com teor de umidade em equilíbrio com o ambiente. A determinação do teor de umidade deve ser feita por meio dos procedimentos estabelecidos em B.5.
a determinação da rigidez, a resistência deve ser estimada (fM, est) pelo ensaio destrutivo de um corpo-de-prova gêmeo, selecionado da mesma amostra a ser investigada.
Conhecida a resistência estimada da amostra fM, est, o carregamento deve ser aplicado com dois ciclos de carga e descarga, de acordo com o procedimento