4. Effekter av jordarbeiding på jord- og fosfortap - resultater
4.3 Modellering av jordarbeidingseffekter for norske forhold
As toras de madeira apresentam vantagens em relação à madeira serrada como, por exemplo, a continuidade das fibras e o confinamento dos nós. Tais características conferem a esses elementos menor variabilidade e maior resistência mecânica fazendo das toras materiais interessantes para aplicações estruturais. Para essa finalidade, é preciso conhecer as propriedades mecânicas das toras para saber se as mesmas podem suportar os esforços resultantes do carregamento de serviço da estrutura.
As técnicas de AND de toras fornecem informações a respeito da qualidade da madeira e permitem uma estimativa da resistência mecânica. As principais técnicas de AND para toras são: inspeção visual; ensaio de flexão estática; micro-perfuração; tomografia; ultrassom; ondas de tensão e vibração transversal.
A inspeção visual pode não detectar alguns defeitos internos. Contudo, deve ser ressaltado que essa técnica fornece um bom indicativo da qualidade da superfície externa que, para os efeitos de flexão, é a região de maior importância. Assim, para a classificação estrutural das toras devem ser utilizados ensaios mecânicos para mensuração da rigidez, juntamente com a inspeção visual.
É possível realizar uma avaliação qualitativa das toras por meio de outras técnicas não-destrutivas como, por exemplo, a micro-perfuração e tomografia. Embora alguns autores tenham encontrado fraca correlação entre a resistência à micro-perfuração e a resistência à compressão, com essa técnica é possível verificar a presença de podridão no interior das toras e estimar a densidade da madeira. A tomografia computadorizada permite obter excelentes informações a respeito do estado interno das toras, sendo possível a visualização de nós, anéis de crescimento e a diferenciação entre madeira juvenil de adulta. Entretanto, o elevado custo desse equipamento inviabiliza o emprego de tal técnica de AND na inspeção de toras de madeira.
Um processo mais eficiente para classificar as toras de madeira consiste na medição direta de uma propriedade mecânica como, por exemplo, o módulo de elasticidade ou o módulo de ruptura na flexão.
A rigidez e o módulo de ruptura na flexão das toras de madeira podem ser medidos diretamente pelo ensaio de flexão estática com o esquema de viga engastada-livre, como padronizam as normas NBR 6231 (ABTN, 1980) e ASTM D1036 (ASTM, 2005). Contudo, a
condição ideal de engaste é difícil de ser alcançada e, na prática, os resultados obtidos são pouco precisos.
O módulo de elasticidade na flexão pode também ser estimado por meio de ensaios dinâmicos como, por exemplo, o ultrassom, ondas de tensão e a vibração transversal.
No caso do ultrassom, o modelo matemático usado nas avaliações precisa levar em conta os fatores que interferem na velocidade de propagação da onda, tais como as dimensões da peça, a frequência de excitação, o teor de umidade e a direção das fibras.
Do mesmo modo, as avaliações do módulo de elasticidade pela técnica das ondas de tensão são dependentes da geometria da seção transversal e, por esse motivo, o modelo de regressão exponencial levando em conta o diâmetro das toras fornece melhores estimativas de EM,stat. Avaliações mais precisas também são obtidas com toras mais retilíneas e com seção
transversal mais próxima da circular.
Vários autores relatam a obtenção de boas estimativas da rigidez à flexão de peças de madeira serrada empregando a técnica de vibração transversal. Vale ressaltar que, na maior parte desses trabalhos, foi adotado o modelo teórico de Bernoulli idealizado para uma viga prismática composta por material isotrópico e homogêneo.
Embora o modelo de viga de Timoshenko seja mais completo do que o de Bernoulli suas soluções só podem ser obtidas por método numérico, o que reduz significativamente a velocidade de ensaio, tornando tal modelo inconveniente para aplicações práticas. Alternativamente, pode-se obter EM,VT pelo modelo de Bernoulli e incluir o efeito do
cisalhamento usando as expressões de Goens (1931) ou Timoshenko (1953).
Se a água livre na madeira for simulada com a adição de massas distribuídas ao longo do comprimento da viga, segundo Barret & Hong (2009), o módulo de elasticidade dinâmico permanece constante e igual ao obtido no ponto de saturação para teores de umidade igual ou superiores a 30%.
Vale ressaltar que é preciso verificar se a equação definida no item 6.2.1 da norma NBR 7190 (ABNT, 1997) fornece boas estimativas para o módulo de elasticidade dinâmico no teor de umidade de 12%.
Supondo válidas as condições de ortogonalidade dos modos de vibração, pode-se afirmar que, teoricamente, a rigidez do sistema de suspensão não afetará a frequência do primeiro modo de flexão de uma tora na condição de contorno livre-livre desde que a mesma seja apoiada nos pontos nodais desse modo.
Para o caso de viga suspensa por apoios elásticos presos às suas extremidades, as frequências naturais da mesma ficam dependentes da rigidez relativa K*, que é a razão entre a rigidez axial do apoio e a rigidez à flexão da viga. Para minimizar tal influência, deve-se evitar que 10-1 ≤ K* ≤ 104, pois do contrário, as frequências naturais das vigas ficam dependentes da rigidez relativa K*. Pode-se deduzir então que, para vigas de elevada rigidez à flexão, deve-se utilizar um sistema de suspensão bastante deformável e para vigas de baixa rigidez deve-se utilizar um sistema de apoios rígidos.
Até o presente momento, a maioria dos trabalhos publicados sobre o emprego da técnica de vibração transversal na AND de toras de madeira relata estudos superficiais e casos particulares como: Wang et al (2002), que não consideraram os efeitos do cisalhamento e da variação da inércia; Green et al (2004) e Green et al (2006) que testaram a técnica de vibração transversal em toras torneadas com L/D >18; e Chui et al (1999) que, apesar de levarem em conta a variação do momento de inércia e da área da seção transversal no modelo teórico, testaram toras nas quais os efeitos do cisalhamento e da inércia à rotação eram desprezíveis.