Ensaios - Tipos de caracterização mecânica

A madeira pode sofrer solicitações de compressão, tração, cisalhamento e flexão. Ela tem resistências com valores diferentes conforme variar a direção da solicitação em relação às fibras e também em função do tipo de solicitação. Isso significa que, mesmo mantida uma direção da solicitação segundo as fibras, a resistência à tração é diferente da resistência à compressão.

A compressão na madeira pode ocorrer segundo três orientações: paralela, normal e inclinada em relação às fibras. Quando a peça é solicitada por compressão paralela às fibras, as forças agem paralelamente ao comprimento das células. As células reagindo em conjunto conferem uma grande resistência da madeira à compressão. No caso de solicitação normal ou perpendicular às fibras, a madeira apresenta resistências menores que na compressão paralela, pois a força é aplicada na direção normal ao comprimento das células, direção na qual possuem baixa resistência. Os valores de resistência à compressão normal às fibras são da ordem de ¼ dos valores de resistência à compressão paralela.

A compressão paralela tem a tendência de encurtar as células da madeira ao longo do seu eixo longitudinal (Figura a). A compressão normal comprime as células da madeira perpendicularmente ao eixo longitudinal (Figura b). E a compressão inclinada: age tanto paralela como perpendicularmente às fibras (Figura c).

Na madeira, a tração pode ocorrer com orientação paralela ou normal às fibras. As propriedades referentes às duas solicitações diferem consideravelmente. A ruptura por tração paralela pode ocorrer por deslizamento entre as células ou por ruptura das paredes das células. Em ambos os casos, a ruptura ocorre com baixos valores de deformação, o que caracteriza como frágil, e com elevados valores de resistência. A resistência de ruptura por tração normal às fibras apresenta baixos valores de deformação. A solicitação age na direção normal ao comprimento das fibras, tendendo a separá-las, afetando a integridade estrutural e apresentando baixos valores de deformação. Pela baixa resistência apresentada pela madeira sob este tipo de solicitação, essa deve ser evitada nas situações de projeto.

A tração paralela provoca alongamento das células ao longo do eixo longitudinal (Figura a), enquanto que, a tração normal, tende a separar as células da madeira perpendicular aos seus eixos (Figura b), onde a resistência é baixa, devendo ser evitada.

O cisalhamento na madeira pode ocorrer sob três formas. A primeira seria quando a ação é perpendicular às fibras (Figura a), porém este tipo de solicitação não é crítico, pois, antes de romper por cisalhamento, a peça apresentará problemas de esmagamento por compressão normal. As outras duas formas de cisalhamento ocorrem com a força aplicada no sentido longitudinal às fibras (cisalhamento horizontal) e à força aplicada perpendicular às linhas dos anéis de crescimento (cisalhamento rolling). O caso mais crítico é o cisalhamento horizontal que rompe por escorregamento entre as células da madeira. Na Figura a, é ilustrada a deformação das células perpendicularmente ao eixo longitudinal. Normalmente não é considerada, pois outras falhas ocorrem antes. Na Figura b, é ilustrada a tendência das células da madeira separarem e escorregarem longitudinalmente. Na Figura c, é ilustrada a tendência das células da madeira rolarem umas sobre as outras de forma transversal em relação ao eixo longitudinal.

Na solicitação à flexão simples, ocorrem quatro tipos de esforços: compressão paralela às fibras, tração paralela às fibras, cisalhamento horizontal e, nas regiões dos apoios, compressão normal às fibras. A ruptura em peças solicitadas à flexão ocorre com a formação de minúsculas falhas de compressão seguidas pelo esmagamento macroscópico na região comprimida. Este fenômeno gera o aumento da área comprimida na seção e a redução da área tracionada, causando acréscimo de tensões nesta região, podendo romper por tração.

O comportamento da madeira, quando solicitada por torção, é pouco investigado. A NBR 7190:1997 recomenda evitar a torção de equilíbrio em peças de madeira em virtude do risco de ruptura por tração normal às fibras decorrente do estado múltiplo de tensões atuante. A resistência ao choque é a capacidade do material absorver rapidamente energia pela deformação.

A madeira é considerada um material de ótima resistência ao choque. Existem várias formas de quantificar a resistência ao choque. A NBR 7190:1997 prevê o ensaio de flexão dinâmica para determinação desta propriedade.

Referências:

SZÜCS, Carlos Alberto; TEREZO, Rodrigo Figueiredo; VALLE, Ângela do; MORAES, Poliana Dias de. Estruturas de Madeira. 3. [S. l.], 2015. Disponível em: https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/1313798/mod_resource/content/0/Apostilamadeiras2015-1.pdf. Acesso em: 4 nov. 2021.