O ensaio de corte na direção paralela às fibras (Figura 6.4 a,c) foi efetuado de acordo com as instruções indicadas pela norma EN 408 (2010). O ensaio também foi realizado na prensa universal SHIMADZU AG-250KNIS-MO de 250kN e consistiu na aplicação de forças progressivamente crescentes no provete a uma velocidade constante até que se atingisse a rotura. A velocidade de aplicação da carga foi estimada de modo a que a rotura ocorresse em cerca de 180 segundos.
A resistência ao corte paralelo às fibras (𝜏) é obtida através da equação 6.2 em que 𝐹𝑚á𝑥 corresponde à força de rotura, 𝑙 ao comprimento da secção de corte e 𝑏 à largura da secção de corte.
𝜏 =𝐹𝑚á𝑥× cos (14°)
𝑙 × 𝑏 (6.2)
Este ensaio consiste na colagem de duas placas metálicas a duas faces opostas do provete de madeira (Figura 6.4 b) procedendo-se, depois, à aplicação de forças através dessas peças metálicas. A principal vantagem na utilização deste ensaio em relação ao preconizado na norma NP 623 (1973), prende-se com o facto de haver uma distribuição mais uniforme das tensões de corte.
De referir, ainda, que se optou pela realização de ensaios de corte na direção paralela às fibras por a distribuição dos túneis formados pelos carunchos ser predominante nesta direção (Gilfillan & Gilbert, 2001). Sabe-se, ainda, que o corte paralelo é responsável por um grande número de fraturas na madeira (Santos, 2007), pelo que é expectável que a situação piore se a madeira estiver degradada devido à ação dos carunchos.
Figura 6.4 – Ensaios de corte segundo a EN 408 (2010): (a,c) pormenores do ensaio; (b) esquema do ensaio (adaptado da EN 408, 2010).
A resina utilizada nestes ensaios foi uma resina epoxídica Araldite® com resistência máxima a forças de tração de 320 kg/cm2 ao fim de 48 horas. Era importante a escolha de uma cola com uma resistência considerável de modo a que a rotura acontecesse sempre na madeira e não na linha de cola.
6.3. Apresentação e discussão de resultados
Nesta secção apresentam-se, discutem-se e correlacionam-se os resultados experimentais obtidos para os ensaios mecânicos realizados. No fim, propõe-se o desenvolvimento de um modelo, com base em
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elementos de madeira degradados, que seja representativo do nível de degradação existente no elemento estrutural, podendo inferir-se se a segurança estrutural está ou não garantida.
6.3.1. Resistência ao arrancamento perpendicular às fibras
Tal como foi referido anteriormente, realizaram-se 4 ensaios de arrancamento perpendicular às fibras em 4 locais diferentes na peça.
Na Tabela 6.1 apresentam-se os resultados dos ensaios de arrancamento.
Tabela 6.1 – Valores de força máxima e resistência obtidos para os ensaios de arrancamento perpendicular às fibras. Fmáx f Valor kN MPa Médio (μ) 0,46 6,62 Mínimo 0,28 3,99 Máximo 0,69 9,86 Desvio padrão (σ) 0,19 2,76 C.V (%) 41,7 41,7
Os valores médios obtidos para os ensaios de arrancamento são inferiores aos obtidos na campanha experimental do Capítulo 4. No entanto, o nível de degradação encontrado nesta peça era bastante superior ao das vigas analisadas no Capítulo 4. De notar, também, o aumento do valor de C.V, que pode ser explicado pelas diferenças existentes no nível de degradação ao longo da viga. No Capítulo 5 concluiu-se que havia zonas com uma percentagem de material perdido de 4,32%, enquanto que noutras zonas esta percentagem ascendia aos 29,9%. A perda de massa volúmica em zonas com percentagens de material perdido na ordem dos 30% é muito maior do que aquela em zonas com percentagens de material perdido na ordem dos 5%. Isto reforça a importância da existência de classes de degradação, com base na perda de massa volúmica, que possam ser relacionadas com o parâmetro mecânico de avaliação da qualidade da madeira in situ, neste caso, a resistência ao arrancamento.
Estabeleceram-se, então, as correlações entre a massa volúmica original e residual (parâmetros obtidos no estudo de micro-CT apresentado no Capítulo 5) e a resistência ao arrancamento. Tal como foi referido anteriormente, os provetes onde se fez os ensaios de arrancamento não foram submetidos a micro- CT, pelo que a massa volúmica utilizada para as correlações será aquela estimada para os provetes próximos de onde foi realizado o ensaio de arrancamento.
Tome-se como exemplo a Figura 6.5, que apenas apresenta uma representação esquemática. Realizaram-se os 4 ensaios (A1, A2, A3 e A4) em 4 locais diferentes da peça. Para correlação de resultados entre as massas volúmicas e os valores de resistências de arrancamento utilizou-se, por exemplo para o ensaio A1, a média aritmética das massas volúmicas estimadas para os provetes 3.1 e 3.2.
Figura 6.5 – Representação esquemática para os ensaios de arrancamento.
Os resultados obtidos encontram-se na Figura 6.6. A Figura 6.7 apresenta os resultados obtidos inseridos no nível de degradação correspondente, definido anteriormente.
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Figura 6.6 – Correlações obtidas entre a força de arrancamento e a massa volúmica original (a) e entre a força de arrancamento e a massa volúmica residual (b).
Figura 6.7 – Distribuição de amostras por níveis de degradação: força de arrancamento em função da massa volúmica original (a) e força de arrancamento em função da massa volúmica residual (b).
Obteve-se uma alta correlação (𝑟2= 0,80) entre a força de arrancamento e a massa volúmica original, que melhora (𝑟2= 0,84) quando se correlaciona a força de arrancamento com a massa volúmica residual. Como expectável, valores de massa volúmica maiores conduzem a valores de forças de arrancamento maiores. Íñiguez et al. (2010) obtiveram um coeficiente de determinação 𝑟2 = 0,67 entre a resistência ao arrancamento e a massa volúmica original para peças sem degradação. Os resultados deste estudo e de estudos anteriores comprovam que uma ferramenta de avaliação da força de arrancamento in situ pode ser utilizada para se estimar a massa volúmica original e residual da madeira, concluindo-se sobre a perda de massa volúmica decorrente da degradação.
Na Figura 6.7 apresenta-se a distribuição dos ensaios de arrancamento por níveis de degradação, propostos no Capítulo 5. Não foram efetuados quaisquer ensaios de arrancamentos em locais onde houvesse o nível 1 de degradação. Um dos ensaios foi efetuado num local de transição do nível 2 para o nível 3 de degradação (uma das amostras considerada pertencia ao nível 2, enquanto que a outra pertencia ao nível 3).
Tal como foi referido anteriormente, no Capítulo 5, pode haver nova necessidade de reordenação dos níveis, agora tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios mecânicos realizados e relacionando todos os fatores: propriedades mecânicas, massas volúmicas e percentagens de material perdido. No fim, é expectável que se possa concluir sobre a resistência residual dos elementos de madeira degradados. Este assunto será novamente abordado mais à frente neste capítulo.