A massa volúmica da madeira revela-se fulcral quando se fala na avaliação e caracterização do comportamento mecânico e físico de elementos constituídos por ela. A densidade está relacionada com as propriedades de resistência do elemento, sendo estas dependentes da espécie de madeira que se está a analisar.
A massa volúmica de uma amostra é simplesmente traduzida por,
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Onde é a massa do provete e o volume do mesmo.
Assim, tem-se que proceder à medição da geometria de cada provete – volume – e à pesagem dos mesmos – massa. Estes valores vão ser determinados de acordo com o procedimento sugerido pela norma internacional ISO 3131:1975 “Wood – Determination of density for physical and mechanical tests”. Como complemento desta, para a determinação da humidade dos provetes, foi utilizada a norma internacional ISO 3130:1975 “Wood – Determination of moisture content for physical and mechanical tests”.
Numa primeira fase, a densidade foi calculada considerando os provetes inteiros, antes do ensaio à flexão e antes do corte dos provetes para serem ensaiados à rotura, para isso é necessária uma primeira avaliação do teor de humidade destes uma vez que os provetes estão armazenados num abrigo ao ar livre, estando por isso sujeitos à ação das condições ambientais. Nesta fase adotou-se a fórmula descrita na Equação 8.
A segunda fase do cálculo da densidade e da humidade apenas foi realizada quando todos os testes mecânicos estavam terminados uma vez que os provetes, de acordo com as normas ISO 3130:1975 e ISO 3131:1975, teriam de ser retirados junto das zonas de rotura sofridas pelas tábuas.
A norma internacional ISO 3131:1975 especifica um método para a determinação da densidade da madeira para a realização de ensaios físicos e mecânicos, considerando o teor de humidade do provete no momento do teste e na condição de este estar absolutamente seco, determinando também a densidade convencional, isto é, a relação da massa do provete em condições secas com o volume do provete com teor de humidade igual ou superior ao ponto de saturação.
Para a determinação destas propriedades, será necessária a utilização de alguns instrumentos de apoio ao trabalho, tais como:
Instrumento de medição capaz de determinar as dimensões do provete com uma precisão de 0,1 mm (por exemplo um paquímetro);
Uma balança com uma precisão de 0,01g;
Equipamento para a determinação do teor de humidade de acordo com a norma ISO 3130:1975 (equipamentos capazes de secar a madeira até às condições de secagem absoluta, dessecadores, etc.).
Os provetes para os ensaios de densidade foram extraídos perto da zona de rotura ocorrida quando as tábuas foram submetidas ao teste de rotura, ficando estes com dimensões de 20x20x25 mm, medidas aproximadas.
Figura 27: Provetes da zona de rotura
O procedimento para a determinação da densidade vai ser dividido em três fases distintas: i) Determinação da massa volúmica com o teor de água no momento do teste
Os provetes foram colocados numa câmara climática sob condições de temperatura, 20°C, e humidade relativa do ar, 60%, constantes. As peças foram mantidas nestas condições até atingirem um estado de estabilização. Para chegar a este estado, depois de algumas horas na câmara, realizou-se uma pesagem dos provetes, registando os valores obtidos. Após duas horas desta medição, uma nova pesagem foi feita e em seguida foram comparados ambos os valores. Considera-se que os provetes estão estabilizados se a segunda pesagem diferir da anterior em menos de 0,1% do novo peso.
Atingida a estabilização, mediram-se os lados da secção transversal longitudinal das amostras, tendo em conta os erros máximos admitidos pela norma. Em seguida determina-se o teor de humidade do provete tendo em consideração as etapas apresentadas na norma ISO 3130:1975. A massa volúmica dos provetes, , com um teor de água W, no momento do teste é dada pela seguinte expressão:
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Onde é a massa, em kg, do provete contendo um teor de humidade , são as dimensões, em m, do provete contendo um teor de humidade , e é o volume, em m3, do provete contendo um teor de humidade .
Quando necessário, a massa volúmica deve ser ajustada para um teor de água de 12%, aplicando neste caso a seguinte fórmula válida para teores de água compreendidos entre 7 e 17%:
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Onde é o coeficiente de redução volumétrica para uma alteração do teor de água em 1% (para cálculos aproximados , para massas volúmicas expressas em kg/m3)
ii) Determinação do teor de água
Como já referido, o teor da humidade vai ser determinado tendo por base a norma ISO 3130:1975.
Depois da câmara climática, os provetes são colocados num forno a temperatura constante. Após a secagem das amostras no forno, mantendo a massa constante, a uma temperatura de 103°C ± 2°C, para obter a massa volúmica na condição de secagem absoluta, os provetes são arrefecidos num dessecador e pesados rapidamente para evitar um aumento da humidade. O teor de água, , em percentagem de massa, é calculado por:
Figura 29: Provetes no exsicador com sílica
A massa volúmica 0 de cada provete nestas condições de secagem é obtida pela seguinte
expressão de cálculo:
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Onde é a massa, em kg, do provete em condições de secagem absoluta , são as dimensões, em m, do provete em condições de secagem absoluta, e é o volume, em m3, do provete em condições de secagem absoluta.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS
4.1 Introdução
Este capítulo está subdividido em dois, sendo que na primeira parte é feita a apresentação dos resultados obtidos em toda a campanha experimental realizada. Feito isto será apresentado também uma análise sobre estes resultados, com o intuito de melhor perceber o que foi obtido, verificando se estes permitem responder ao que inicialmente foi proposto neste trabalho. Na parte referente à análise de resultados, a gama de correlações encontrada será disposta consoante as categorias preconizadas pelo Joint Committee on Structural Safety: alta ( ), média ( ), baixa ( ), muito baixa ( ), inexistente ( ) (JCSS, 2006). No entanto, o valor do coeficiente de correlação, r, retirado diretamente dos gráficos vem ao quadrado, pelo que se procede a uma ligeira adaptação destes valores. Assim sendo, a gama de correlações presentes neste documento segue a seguinte disposição: alta ( ), média ( ), baixa ( ), muito baixa ( ), inexistente ( ).