EB062.01 - CORRELAÇÃO ENTRE A CONSTANTE DINÂMICA (CLL) E O MÓDULO DE ELASTICIDADE À FLEXÃO ESTÁTICA (EM) EM VIGAS DE EUCALIPTO CITRIODORA, CUPIÚBA E PINUS ELLIOTTII NA CONDIÇÃO SECA AO AR
RESUMO: Em todo mundo cresce a utilização de ensaios não-destrutivos para a
determinação de constantes elásticas da madeira. No Brasil, tanto as madeireiras quanto o consumidor final permanecem sem garantias de qualidade e de segurança na utilização da madeira pois, na maioria dos casos, não têm condições de realizar a classificação por lotes apresentada na NBR 7190/97. O objetivo deste trabalho foi verificar a existência de
correlação entre a constante dinâmica (CLL), obtida no ensaio não-destrutivo através da velocidade longitudinal do ultra-som, e o módulo de elasticidade à flexão estática (EM),em vigas de dimensões estruturais. Foram utilizadas 50 vigas de Eucalipto Citriodora (Eucalyptus citriodora), 54 de Cupiúba (Goupia glabra) e 50 de Pinus elliottii (Pinus elliottii), com
dimensões 0,06 x 0,12 x 2,50 m , na condição seca ao ar. Os ensaios dinâmicos utilizaram-se do equipamento de ultra-som Steinkamp. Os ensaios estáticos foram realizados de acordo com a norma ASTM-D-198-84. Determinou-se a correlação CLL x EM para cada espécie e para o agrupamento das três espécies. A análise estatística das regressões (coeficiente de
correlação,
coeficiente de variação e teste F) demonstrou que estas foram significativas. Esses resultados permitem concluir que é possível utilizar o ultra-som como método de classificação de vigas estruturais.
Palavras-chave: madeira; propriedades mecânicas; ensaio não-destrutivo; ultra-som.
EB062.01 - CORRELATION BETWEEN THE DYNAMIC CONSTANT (CLL) AND THE STATIC MODULUS OF ELASTICITY (EM) IN AIR-DRIED EUCALIPTO CITRIODORA, CUPIÚBA AND PINUS ELLIOTTII LUMBERS
ABSTRACT: All over the world, the utilization of nondestructive tests to determine elastics constants of wood is increasing strongly. In Brazil, wood producers and costumers have no quality and safety guarantees to utilize wood products, cause they find no conditions to grade these products according the proposals of the brazilian standard NBR 7190/97. The objective of this research was to verify the existence of correlation between the dynamic constant (CLL), obtained from a nondestructive test using the ultrasonic longitudinal velocity, and the static modulus of elasticity EM, in structural sizes lumbers. 50 lumbers from species Eucalipto Citriodora (Eucalyptus citriodora) were utilized, 54 from Cupiúba (Goupia glabra) and 50 from Pinus elliottii (Pinus elliottii). In dynamic tests was utilized a Steinkamp device. Static tests were realized according to the ASTM-D-198-84 standard. The correlation CLL x EM was found to each species and also another one, grouping the three species. Statistic analysis of the regressions (coeficient of correlation, coeficient of variation and F test) showed their
significance. These results permit conclude that ultrasonic method is able to grade structural sizes lumber effectually.
Keywords: wood; mechanical properties; nondestructive test; ultrasound.
1.INTRODUÇÃO
A Norma NBR 7190/97 determina que a classificação de lotes de madeira deve ser executada através de ensaios destrutivos de compressão paralela às fibras. Tais ensaios são de difícil execução e poucos laboratórios no Brasil estão qualificados em executá-los.
Em várias partes do mundo cresce a utilização de ensaios não-destrutivos para determinação das constantes elásticas da madeira e também para avaliação de sua qualidade.
Via de regra, os ensaios não-destrutivos são mais rápidos, mais econômicos e de precisão compatível com outros métodos de ensaio. Mas sua importância maior decorre do fato de que os corpos-de-prova mantém-se intactos durante a execução de tais ensaios, o que gera um novo conceito na determinação de propriedades mecânicas da madeira.
Devido à essa dificuldade, a madeira brasileira é um produto sem classificação e tanto o produtor quanto o consumidor final permanecem no desconhecimento das propriedades mecânicas do material comercializado.
Para que nosso país avance, através da implantação de um mercado normalizado da madeira, é necessária a implementação de um método que classifique as peças através de ensaios nãodestrutivos,
à exemplo do que já ocorre em países do hemisfério norte.
Isso trará confiabilidade ao mercado colocando a madeira no patamar dos materiais com garantia de qualidade.
2.OBJETIVO
O objetivo deste trabalho foi verificar a existência de correlação entre a constante CLL, obtida através de ensaio dinâmico não-destrutivo de ultra-som, e o módulo de elasticidade à flexão estática (EM), obtido através de ensaio à flexão estática por 04 pontos, em vigas de dimensões estruturais de três espécies : duas dicotiledôneas, Eucalipto Citriodora (Eucalyptus
citriodora) e Cupiúba (Goupia glabra) e uma conífera, Pinus elliottii (Pinus elliottii). 3.METODOLOGIA
Foram ensaiadas 50 vigas de dimensões 0,06 x 0,12 x 2,50 m de Eucalipto Citriodora e de Pinus elliottii, e 54 vigas de 0,06 x 0,12 x 2,50 m de Cupiúba. As vigas de Eucalipto
Citriodora e Cupiúba foram retiradas de toras únicas, provenientes da região de Campinas (SP) e da cidade de Sinop (MS), respectivamente. As vigas de Pinus elliottii foram retiradas de 11 toras provenientes da região de Jarinú (SP).
Após o corte, as vigas foram deixadas em ambiente coberto e ventilado até atingirem teor de umidade de equilíbrio, o que se deu em torno de 13%.
Após o equilíbrio ter sido atingido iniciaram-se os ensaios. Primeiramente foram realizados os ensaios de medição do tempo de propagação da onda ultra-sônica e, em seguida, os ensaios de
flexão estática, por 04 pontos, utilizando-se uma máquina universal de ensaios da marca Emic, com capacidade de 100 kN. Como a norma NBR 7190/97 não prevê o ensaio à flexão estática em peças de dimensões estruturais, utilizou-se as prescrições da norma ASTM D 198-84, com vão entre apoios de 1,44 m e posicionando as vigas segundo o eixo de menor inércia. A relação l/h foi igual a 24, o que minimizou o efeito da força cortante na flecha. Através
deste ensaio foram determinadas a velocidade de propagação da onda ultra-sônica e o valor do
módulo de elasticidade longitudinal ( EM) para cada viga.
Os valores de CLL (kN/cm2) , para cada viga, foram calculados segundo a expressão
(SANDOZ (1990), BUCUR (1995) e STEIGER (1996)): CLL = r VLL² .10-4 (1)
onde :
r = densidade aparente (g/cm3)
VLL = velocidade longitudinal da onda de ultra-som na viga (m/s)
compressão paralela às fibras (Ec0) em suas Tabelas, o valores de Ec0 foram estimados utilizando-se das relações EM/Ec0 constantes no item 6.3.4 da referida norma.
Após a realização dos ensaios, procedeu-se a uma minuciosa análise estatística dos resultados
utilizando-se, para tanto, do programa estatístico Minitab13. 4.RESULTADOS
Para cada espécie analisada determinou-se uma correlação entre a constante dinâmica (CLL) e
o módulo de elasticidade à flexão estática (EM).Os modelos de correlações obtidos, considerando-se as unidades kN/cm2, foram:
Eucalipto Citriodora : EM = 1,524 CLL - 1773,7 ( r = 0,87 - c.v.= 7,6 % - F = 155,97 )
Cupiúba : EM = 0,71 CLL - 44,5 ( r = 0,63 - c.v.= 10,8% - F = 34,48 ) Pinus elliottii EM = 0,65 CLL + 57,9 ( r= 0,85 - c.v.= 12,2% - F = 126,18 )
Uma outra correlação importante, que também pode ser utilizada, foi determinada através do agrupamento das três espécies.
03 espécies agrupadas
EM = 340,74 exp( 0,0007 CLL ) ( r = 0,97 - c.v.= 1,6% - F = 2208)
5.CONCLUSÕES
Dentre as conclusões mais importantes, estas podem ser destacadas:
1) É possível classificar vigas estruturais de madeira através de ensaios não-destrutivos, conferindo-lhes estimativas estatisticamente confiáveis do módulo de elasticidade à flexão estática;
2) O ultra-som pode ser uma ferramenta eficaz na criação de método de classificação de vigas estruturais de madeira pois mostrou-se confiável, rápido e econômico.
6.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (1984) - D-198-84 Static tests of Timbers in structural sizes. Philadelphia, USA.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1997). NBR 7190 - Projeto de Estruturas de Madeira. Rio de Janeiro.
BUCUR, V.(1995) - Acoustics of wood. Boca Ratón, Fla., USA: CRC Press Inc.
SANDOZ, J.L. (1990) - Triage e fiabilité des bois de construction. Lausanne. 186 p. Tese de Doutorado - Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suíça.
STEIGER, R. (1996) - Mechanische Eigenschaften von Schweizer Fichten-Bauholz bei Biege,Zug, Druck und kombinierter M/N Beanspruchung. Zurique. 168 p. Tese de Doutorado - Eidgenössischen Technischen Hochschule Zurich, Suiça.
