Ensaio estático

Segundo ZANGIACOMO (2007), com base nas análises dos resultados de ensaios realizados com peças roliças estruturais versus corpos-de-prova isentos de defeitos, conclui-se que há diferenças significativas entre os valores de módulos de elasticidade obtidos em ensaios de flexão estática, em elementos estruturais, e em corpos-de-prova de dimensões reduzidas, há diferenças significativas entre os valores de módulos de elasticidade obtidos em ensaios de compressão paralela às fibras em elementos estruturais e em corpos-de-prova de dimensões reduzidas, e também há diferenças significativas entre os valores de resistência obtidos em ensaios de compressão paralela às fibras em elementos estruturais e em corpos-de-prova de dimensões reduzidas.

Diante das diferenças significativas resultantes de ensaios com peças roliças estruturais versus corpos-de-prova isentos de defeitos, ZANGIACOMO (2007) recomenda o estabelecimento de metodologia de ensaio específica para peças estruturais roliças, sendo proposta a de ensaios de flexão estática com força concentrada aplicada no meio do vão. Neste método de classificação, um carregamento conhecido é aplicado sobre a peça biapoiada, flexionando a mesma. Com o objetivo de reduzir a influência do esforço cortante no deslocamento vertical e com isso determinar de forma mais precisa o módulo de elasticidade é recomendado uma relação L/deq maior ou igual a 20. Para analisar os resultados dos deslocamentos utilizam-se os relógios comparadores com sensibilidade de um centésimo de milímetro. A figura 2.15 apresenta o esquema estático bi-apoiado para o ensaio à flexão de peças estruturais.

Figura 2.15: Esquema estático do ensaio à flexão de peças estruturais (vigas). Fonte: Base de Dados LaMEM. Onde: L é comprimento entre apoios da peça, vão da peça (m) e deq é o diâmetro equivalente da peça (m).

A NBR 6231:1980 Postes de madeira – Resistência à Flexão, prescreve apenas o método pelo qual deve ser feito o ensaio de resistência à flexão de postes de madeira, supondo a

peça engastada na base e livre no topo, figura 2.16, simulando o sistema estrutural de postes de eletrificação.

Figura 2.16: Dispositivo para ensaios de postes. Fonte: (NBR 6231:1980).

O procedimento de execução do ensaio conforme a NBR 6231:1980, determina que seja aplicada uma carga continuamente a 30 cm do topo do poste, ate ocorrer à ruptura, de tal forma que a velocidade de deformação seja constante e igual ao valor dado pela expressão:

C h K V = ⋅ u

Onde: V é a velocidade de deformação em cm/min; hu é o braço de alavanca em cm;

C é a circunferência na seção de engastamento em cm; K é igual à constante 0,00146.

A medida das forças deve ser efetuada através de um dinamômetro ou dispositivo equivalente, com erro inferior a 5% e cujo mostrador apresente indicador de presença no ponto de carga máxima aplicada após a ruptura do corpo-de-prova.

A medida da flecha (x), no ponto de aplicação de carga, deve ser feita na direção do esforço. Igualmente deve ser medido o deslocamento do ponto de aplicação de carga (y) em direção a base do poste, em conseqüência da deformação do mesmo.

0 limite de resistência da madeira na seção de engastamento deve ser calculado através da expressão: 3 2 F C p 32⋅π ⋅ ⋅l = σ

Onde: σ_F é o limite de resistência da madeira na seção de engastamento em MPa; P é a carga de ruptura em N;

l é à distância da seção de engastamento ao ponto de aplicação da carga menos o valor de (y) em cm;

C é a circunferência na seção de engastamento em cm.

0 Módulo de Elasticidade da madeira roliça deve ser calculado pela expressão:

v 3 2 3 c C 3 64 E ∆ ∆ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ π ⋅ = l ρ

Onde: E é o Módulo de Elasticidade da madeira roliça em MPa

l é a distancia da seção de engastamento ao ponto de aplicação da carga menos o valor de (y) em cm

C é a circunferência na seção de engastamento c é a circunferência no ponto de aplicação de carga

Arruda et al (2006), realizaram um estudo sobre a caracterização de postes de madeira roliça, utilizados em linha de transmissão de energia, através de ensaios de flexão e compressão. Os ensaios de flexão foram realizados segundo a norma: NBR 6231:1980 – Postes de Madeira – Resistência à Flexão. Os postes foram fixos na altura do engastamento em um berço plano. A carga foi então aplicada continuamente até a ruptura, Arruda et al (2006). Os ensaios de resistência à flexão foram realizados em dois postes de cada uma das espécies estudadas. Os parâmetros e resultados do ensaio estão demonstrados na tabela 2.4, onde se pode observar uma considerável variabilidade entre postes da mesma espécie, indicando que uma amostragem de dois postes por espécie é insuficiente para testar a resistência de um lote de nove postes.

Tabela 2.4 - Ensaio de Flexão de postes segundo a NBR6231/1980. Parâmetros e resultados obtidos.

Fonte: ARRUDA et al (2006).

Parâmetros do ensaio, ARRUDA et al (2006): X : Flecha em cm; P : Carga de ruptura, em kg; Hu : Comprimento útil do poste (altura total descontada da área de engastamento e aplicação da carga), em cm; C : Circunferência do poste na região de engastamento, em cm; c : Circunferência do poste na região de aplicação da carga, em cm. Resultados : δf : Limite de resistência à flexão, em Kgf/cm².; Ef : Módulo de elasticidade à flexão, em kgf/cm².

Os valores obtidos de densidade aparente e do teor de umidade foram comparados com os valores de densidade padrão para cada espécie estudada, retirados do banco de dados do IPT e os valores médios presentes no anexo E da NBR 7190:1997. A média dos resultados de cada espécie, comparando com o banco de dados do IPT (valores para madeira verde), são apresentados na tabela 2.5. A espécie Eucalipto Citriodora apresentou resultados muito próximos aos valores teóricos (IPT), porém, as espécies de menor densidade apresentaram uma variação de até (47%) para o módulo de elasticidade.

Tabela 2.5 - Testes de flexão comparados com o banco de dados do IPT para madeira verde.

Fonte: ARRUDA et al (2006).

Arruda et al (2006), constatou a superioridade mecânica do Eucalipto Citriodora, não apenas pelo resultado do ensaio, mas também observando o modo de ruptura durante o ensaio de flexão, apresentado na figura 2.17. O Eucalipto Grandis apresentou uma ruptura “lisa”, o Eucalipto Saligna uma ruptura “fibrosa” ao longo de seu comprimento enquanto o Eucalipto Citriodora uma ruptura “fibrosa” na região de engastamento.

Figura 2.17 : Diferentes modos de ruptura observadas após ensaio de flexão: (a) Eucalipto Grandis – ruptura lisa, (b) Eucalipto Saligna – ruptura fibrosa ao longo do poste e (c) Eucalipto Citriodora – ruptura fibrosa na base.

Fonte: ARRUDA et al (2006).