Coeficientes de modificação das propriedades mecânicas da madeira devidos à temperatura

Abstract

As propriedades mecânicas da madeira à temperatura ambiente estão relacionadas, principalmente, com a densidade, a anatomia e o teor de umidade desse material. Quando ela é submetida a altas temperaturas, essas propriedades são completamente alteradas. Nessa situação, a resistência mecânica, as propriedades térmicas e a rigidez são afetadas devido à transição vítrea e à degradação térmica dos polímeros da madeira. Neste trabalho é avaliada a influência da temperatura nas resistências: à compressão paralela às fibras; à flexão estática; ao cisalhamento e ao embutimento paralelo e perpendicular às fibras, para as espécies Pinus taeda, Eucalyptus saligna e Schizolobium amazonicum, oriundas de florestas plantadas do estado de Santa Catarina, Paraná e Região Amazônica, quando submetidas a temperaturas entre 20 ºC e 230 ºC. Foram ensaiadas três amostras compostas por 2025 corpos de prova: 750 de Pinus taeda, 750 de Eucalyptus saligna e 525 de Schizolobium amazonicum, com valor médio de massa específica de 429 kg/m3, 778 kg/m3 e 372 kg/m3, respectivamente, com teor de umidade de 12% para as três amostras. Foram determinados coeficientes de modificação para essas propriedades mecânicas que consideram o efeito da temperatura, tanto para folhosas quanto para resinosas, propondo-se coeficientes de modificação aplicáveis à NBR 7190:1997, a fim de que seja incorporado no desenvolvimento de projetos de estruturas de madeira submetidas a temperaturas elevadas. A resistência mecânica da madeira está relacionada de forma inversa à temperatura. Como nesse caso em estudo a resistência diminui, é necessário considerar coeficientes de modificação para o dimensionamento de estruturas de madeira que levem em conta os efeitos da temperatura, sejam esses efeitos oriundos de incêndio ou fatores climáticos. Os resultados mostram uma redução significativa da resistência mecânica causada pelo aumento da temperatura. Os coeficientes de modificação em função da temperatura, isto é, o da resistência à compressão, ao cisalhamento, ao embutimento paralelo e perpendicular às fibras e à flexão para o Pinus taeda, Eucalyptus saligna e Schizolobium amazonicum, foram determinados a partir dos valores característicos normalizados.

The mechanical properties of wood at room temperature are mainly related to the density, anatomy and moisture content of the material. When it is subjected to high temperatures, these properties are completely altered. In this situation, the mechanical strength, stiffness and thermal properties are affected due to the glass transition temperature and to thermal degradation of the polymers of the timber. The study is to determine of the influence of temperature on the compressive strength parallel to grain, static bending, shear and embedding parallel and perpendicular to grain, for the species Pinus taeda, Eucalyptus saligna and Schizolobium amazonicum, coming from planted forests in the state of Santa Catarina, Parana and Amazon region, when subjected to temperatures between 20 and 230 ºC. The three samples composed by 2025 clear specimens: 750 Pinus taeda, 750 Eucalyptus saligna and 525 of Schizolobium amazonicum with average mass density of 429 kg/m3, 778 kg/m3 and 372 kg/m3, respectively, moisture content of 12% for the three samples were tested. Modification coefficients were determined for these mechanical properties considering the effects of temperature, both in hardwoods and softwoods for proposing a coefficient modification applicable to NBR 7190:1997, so that development is incorporated in the design of structures timber subjected to elevated temperatures. The mechanical strength of the wood is inversely related to temperature. As the resistance decreases, it is necessary to consider modification coefficients for the design of wooden structures that take into account the effects of temperature, either originating from fire or climatic factors. The results show a significant reduction in strength caused by increased temperature. The coefficients as function of temperature change of the resistance to compression, the shear, the embedding and parallel and perpendicular to grain to bending for Pinus taeda, Eucalyptus saligna and Schizolobium amazonicum were determined from the standard characteristic values.