Falhas dos corpos de prova ao cisalhamento paralelo às fibras

As Figuras 54a, 54b e 54c ilustram as formas de ruptura dos corpos de prova durante os ensaios de cisalhamento paralelo às fibras do Pinus taeda e do Eucalyptus saligna.

Pinus taeda Eucalyptus saligna Pinus taeda Eucalyptus saligna Pinus taeda Eucalyptus saligna (a) 20 ºC (b) 150 ºC (c) 230ºC

Figura 54: Ruptura dos corpos de prova ao cisalhamento do Pinus taeda e do Eucalyptus saligna.

Para as duas espécies ensaiadas, nos diferentes níveis de temperatura, foi constatado que não existem diferenças significativas entre as rupturas dos corpos de prova. As falhas em todos os corpos de prova ocorreram por cisalhamento paralelo às fibras.

Observou-se que a força aplicada provoca cisalhamento puro na secção, devido ao fato de a ruptura ocorrer no plano de cisalhamento paralelo às fibras dos corpos de prova. Manríquez e Moraes (2010) observaram o mesmo comportamento para a espécie Schizolobium amazonicum.

As rupturas dos corpos de prova submetidos a cisalhamento, em diferentes níveis de temperatura, podem ser devidas a falhas que se situam entre as fibras da madeira, especificamente na parede celular. Como a parede celular é composta por fibrilas constituídas por celulose e hemicelulose e arranjadas em camadas delgadas unidas por lignina, as quais se cruzam formando um aspecto de redes, orientadas principalmente no sentido longitudinal, pode-se afirmar que essas falhas ocorrem nessa área.

Sabe-se que a lignina é responsável pela resistência aos esforços cortantes quando a madeira está submetida a uma carga axial. Segundo Ifju (1964), o componente da madeira que suporta carga aplicada na direção paralela às fibras é principalmente a lignina, que se encontra entre as cadeias de celulose e que funciona como uma substância adesiva entre elas. Fengel e Wegener (1989) afirmam que a lignina é uma resina amorfa que atua como um cimento entre as fibrilas e a força de adesão entre as fibras de celulose. Sabe-se que a lignina caracteriza- se pela existência de ligações covalentes entre as cadeias de lignina e os constituintes da celulose e da hemicelulose.

4.3.4 Falhas dos corpos de prova ao embutimento paralelo e perpendicular às fibras

Durante os ensaios de embutimento da madeira, foram observados dois tipos de falhas: por embutimento (Figura 55) e por fendilhamento (Figuras 56 e 57). As falhas por embutimento ocorridas nos corpos de prova de embutimento paralelo às fibras foram semelhantes para o Pinus taeda e para o Eucalyptus saligna. Elas se caracterizaram por um esmagamento das fibras mais próximas ao parafuso, seguido da ruptura destas, o que poderia ser considerado o início do fendilhamento da região. Este tipo de falha foi observado para todas as faixas de temperatura (Figura 55a), com exceção daquelas apresentadas na Tabela 24.

Nos ensaios de embutimento perpendicular às fibras do Pinus taeda e do Eucalyptus saligna também ocorreram falhas por embutimento, sendo observado o esmagamento das fibras na zona de

contato entre a madeira e o pino metálico, com forte adensamento e posterior rasgamento e rompimento por tração das mesmas (Figura

55b). O término dos ensaios de embutimento paralelo às fibras foi

caracterizado pelo embutimento de 10 mm do parafuso na madeira, em todos os níveis de temperatura, com exceção daquelas apresentadas na

Tabela 24 indicando o comportamento plástico acentuado para as duas

espécies. Isso é positivo no comportamento de ligações, pois indica a capacidade de ambas às espécies de absorver deformações sem se romperem.

Pinus taeda Eucalyptus saligna Pinus taeda Eucalytus saligna

(a) Embutimento paralelo (b) Embutimento perpendicular

Figura 55: Ruptura por embutimento.

As falhas por fendilhamento ocorreram nos ensaios de embutimento paralelo, em decorrência da ruptura por tração normal às fibras ao longo de planos paralelos na direção da força transmitida pelo parafuso à madeira (Figura 56). Elas se localizaram entre os anéis de crescimento, na zona do lenho inicial, por esta ser mais fraca do que a zona do lenho tardio. Observou-se que esse tipo de ruptura ocorreu em temperaturas diferentes para as duas espécies estudadas. Para o Pinus taeda ocorreu a 130 ºC, 150 ºC e 170 ºC, enquanto para o Eucalyptus saligna aconteceu a 150 ºC, 170 ºC, 190 ºC, 210 ºC e 230 ºC (Tabela 24).

Tabela 24: Número de corpos de prova fendilhados.

Amostras Temperaturas de ocorrência do fendilhamento (ºC) 130 150 170 190 210 230

Pinus taeda 2 4 2 0 0 0

Figura 56: Ruptura por fendilhamento paralelo as fibras.

A ocorrência da ruptura por fendilhamento em diferentes níveis de temperatura do Pinus taeda e do Eucalyptus saligna pode estar associada à resposta que cada espécie apresenta, graças às suas características anatômicas, aos níveis de tensões internas causadas pela velocidade de aquecimento do corpo de prova (SKAAR, 1984; SIAU, 1995) e também ao comportamento de seu polímero.

Sabe-se que os polímeros da madeira sofrem influência do teor de umidade e da temperatura. O baixo teor de umidade causa o deslocamento das temperaturas de transição vítrea da celulose, da hemicelulose e da lignina para temperaturas maiores, e as temperaturas elevadas causam a degradação térmica das cadeias poliméricas.

Salmen (1982) mostra que a temperatura de transição vítrea da lignina seca varia entre 124 ºC e 193 ºC. Outros autores verificaram que ocorrem mudanças visíveis na estrutura da lignina a temperaturas superiores a 120 ºC (KOŠÍKOVÁ et al., 1999; KACÍK et al., 1999).

Visto que a lignina desempenha a função de adesivo entre as cadeias de celulose e hemicelulose da parede celular, e essas últimas são responsáveis por conferir rigidez e resistência mecânica à madeira (IFJU, 1964), a ocorrência do fendilhamento dos corpos de prova pode estar associada à ação da temperatura sobre esse polímero.

As falhas por fendilhamento, nos ensaios de embutimento perpendicular às fibras (Figura 57), ocorreram somente para a espécie Eucalyptus saligna. Observou-se que esta falha ocorreu praticamente em todos os níveis de temperatura, com a exceção de 210 ºC e 230 ºC, em que ocorreu ruptura por embutimento do parafuso na madeira. Esta ruptura se caracteriza pelo esmagamento das fibras aderentes ao parafuso e o forte adensamento das mesmas (Figura 58).

Figura 57: Ruptura por fendilhamento perpendicular às fibras do Eucalyptus saligna.

Figura 58: Ruptura por embutimento perpendicular às fibras do Eucalyptus saligna.

4.4 INFLUÊNCIA DA MASSA ESPECÍFICA E DA

TEMPERATURA DE ENSAIO NA RESISTÊNCIA MECÂNICA DA MADEIRA

Nesta seção, serão apresentados os resultados da análise da influência da massa específica e da temperatura sobre a resistência normalizada. Essas análises serão feitas para cada espécie e entre as espécies, para todas as propriedades estudadas nesta pesquisa. Os valores normalizados foram determinados pela razão entre os valores médios de resistência nos diferentes níveis de temperatura e os obtidos à temperatura ambiente ( ℃) (Apêndice 2).