CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA ROLIÇA DE EUCALIPTO POR...

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA AGRICOLA

MÔNICA RUY

CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA ROLIÇA DE

EUCALIPTO POR ULTRASSOM

CAMPINAS

2016

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA AGRICOLA

MÔNICA RUY

CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA ROLIÇA DE

EUCALIPTO POR ULTRASSOM

Orientadora: Profª Drª Raquel Gonçalves

Dissertação de Mestrado submetida à banca examinadora para obtenção do título de

Mestra em Engenharia Agrícola na área de Concentração de Construções Rurais e Ambiência.

CAMPINAS

2016

Agência(s) de fomento e nº(s) de processo(s): Não se aplica.

Ficha catalográficaUniversidade Estadual de Campinas

Biblioteca da Área de Engenharia e ArquiteturaRose Meire da Silva - CRB 8/5974

Ruy, Mônica, 1990- R944c RuyClassificação de madeira roliça de eucalipto por ultrassom / Mônica Ruy. �

Campinas, SP : [s.n.], 2016.

RuyOrientador: Raquel Gonçalves. RuyDissertação (mestrado) � Universidade Estadual de Campinas, Faculdade

de Engenharia Agrícola.

Ruy1. Madeira - Propriedades mecânicas. 2. Propagação de ondas. I.

Gonçalves, Raquel,1961-. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdadede Engenharia Agrícola. III. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: Classification of round eucalyptus timber by ultrasoundPalavras-chave em inglês:Wood - Mechanical propertiesWave propagationÁrea de concentração: Construções Rurais e AmbiênciaTitulação: Mestra em Engenharia AgrícolaBanca examinadora:Raquel Gonçalves [Orientador]Guillermo Iñiguez GonzálezCinthya Bertoldo PedrosoData de defesa: 29-02-2016Programa de Pós-Graduação: Engenharia Agrícola

Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação de Mestrado defendida por

Mônica Ruy, aprovada pela Comissão Julgadora em 29 de fevereiro de 2016, na Faculdade de

Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas.

________________________________________________________________

Prof.ª Dr.ª Raquel Gonçalves � Presidente e Orientador

FEAGRI/UNICAMP

_________________________________________________________________ Prof. Dr. Guillermo Iñiguez González � Membro Titular

Universidade Politécnica de Madrid/Espanha

_________________________________________________________________ Prof.ª Dr.ª Cinthya Bertoldo Pedroso � Membro Titular

FEAGRI/UNICAMP

A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de

vida acadêmica da discente.

Dedico essa dissertação aos meus amados padrinhos,

Mirian Fernandes Bim (in memorian) e Geraldo Bim (in

memorian).

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, acredito que sem Ele eu não teria forças para seguir o meu

caminho e atingir minhas metas.

Agradeço aos meus pais, Benedito Ruy e Maria Isabel C. de A. Ruy, que me acolheram

novamente em casa, que sempre me deram todo tipo de apoio que precisei, que estiveram ao meu

lado nos momentos mais difíceis e sempre lidaram com toda a paciência do mundo nos meus

momentos de crise.

Agradeço a Bruno Ruy, que mesmo distante, sempre foi mais do que meu irmão. Foi meu

companheiro, amigo, e me incentivou a cada pedra que encontrei na minha caminhada.

Agradeço ao Fernando, que entrou na minha vida em um momento turbulento, mas que tem

se mostrado paciente e que logo aprendeu a lidar com meu jeito um pouco difícil.

Agradeço aos meus amigos de Salto e de Limeira, que estão comigo há tanto tempo, sempre

me dando apoio e força para continuar. Amanda, André, Alana, Carol, Daniela, Giuliene, Gustavo,

Iara, Maitê, Marcelo, Rodolfo. Muito obrigada por compartilharem comigo mais essa conquista.

Agradeço aos colegas e amigos da E.E. Monsenhor Heládio Correa Laurini, que me

mostraram a importância de ensinar e que, mesmo no meio de tantos problemas, me ajudaram a

descobrir que ser professor é uma dádiva.

Agradeço aos meus colegas e amigos do LabEND, eu não poderia realizar esse trabalho

sem eles. A Nádia, por todas as tardes na “caverninha” ajudando nos ensaios de ultrassom e pelo

companheirismo do dia a dia; ao Rafael, pelas ajudas nos ensaios, nos carregamentos de toras, nas

trocas de pneus, todas às vezes que precisei, inclusive aos sábados, por tornar o laboratório um

lugar mais agradável de se trabalhar; Douglas e Gabriela, Pibics que sempre me ajudaram e que se

tornaram grandes companheiros; Mariana e Gustavo, pelas manhãs de sábados trabalhadas; Paulo,

por todo o apoio durante os ensaios; Ingrid e Favalli, pelo companheirismo de sempre; Trinca,

pelas ideias, pela companhia e pelas conversas; Cinthya, por todo o incentivo, pelas dúvidas tiradas

e por servir de inspiração de vida pra mim; Agnes, Roberto e Guillermo, que puderam contribuir

com suas experiências e visão externas. Depois de alguns anos posso afirmar que encontrei

verdadeiros amigos nesse lugar.

Agradeço ao pessoal do “Campo” da Feagri, pela ajuda quando eu precisei de “força”

Agradeço à minha orientadora, Profª Drª Raquel Gonçalves, pela dedicação aos projetos e

aos alunos, por sempre estar disposta a ajudar, por me auxiliar a encontrar o melhor caminho, por

ser uma mulher fonte de inspiração para mim.

Agradeço ao CNPq, por financiar minha Bolsa de Estudos de Mestrado, e a Fapesp, pelo

auxílio financeiro através de projeto do grupo de pesquisas (Proc. 2012 / 22599-9).

“Por vezes sentimos que aquilo que fazemos não é senão uma gota d´água no

mar. Mas o mar seria menor se lhe faltasse uma gota”.

Madre Teresa de Calcutá

RESUMO

A madeira proveniente de florestas plantadas tem sido cada vez mais utilizada no setor

moveleiro e da construção civil. Usos estruturais da madeira, na forma roliça ou serrada, exigem

conhecimento de suas propriedades, tornando fundamental a classificação nas diferentes

geometrias do material. A literatura vem mostrando que métodos não destrutivos são eficientes na

classificação da madeira e, dentre eles, estão as técnicas de propagação de ondas. O objetivo desta

pesquisa foi avaliar a eficiência do ultrassom na classificação mecânica da madeira roliça,

utilizando como referência norma brasileira de classificação de madeira serrada de folhosas por

ultrassom (NBR15521, 2007). Os ensaios de ultrassom foram realizados em peças roliças de

diferentes diâmetros e em diferentes condições de umidade. Os ensaios de flexão foram realizados

na tora somente na condição climatizada (em torno de 12% de umidade) para a determinação da

resistência e da rigidez. Além dos ensaios de ultrassom e de flexão, as peças tiveram seus diâmetros

mensurados e foram visualmente classificadas. O diâmetro apresentou correlação negativa com os

parâmetros acústicos e estáticos, bem como com a classe visual. Assim, a classificação da madeira

roliça foi avaliada considerando faixas de diâmetro. Para pequenos diâmetros (inferiores a 169 mm)

as classes propostas pela NBR 15521 (2007) foram adequadas para a classificação da madeira

roliça de Eucalipto, mas conforme o diâmetro aumenta, é necessário aplicar coeficientes de

minoração na velocidade para que a classificação pela norma continue se adequando. Espera-se

que os resultados desta pesquisa possam ser utilizados para proposta futura de classificação da

madeira roliça de Eucalipto.

Palavras chave: resistência na flexão, módulo de elasticidade na flexão, propagação de ondas.

ABSTRACT

The use of wood from planted forest to furniture and construction are growing. Uses of wood as

structural material, both round or processed, needs knowing its properties, so the classification

became important, no matter the geometry of the material. The literature had showed that

nondestructive methods are efficient to sort timber, and the wave propagations techniques are

among these methods. The objective of this research was to evaluate the efficiency of ultrasound

to sort round timber, using Brazilian Standard, proposed to hardwood classification (NBR 15521,

2007) as reference. We tested round timber with different diameters and moisture content. The

bending tests were made only after acclimatization, with round timber around 12% to determine

the strength and stiffness. The diameter had negative correlation with acoustics and mechanical

properties and also with the visual class. So, the classification of round timber was evaluated

considering ranges of diameters. For small diameters (less than 169 mm) the sort classes proposed

by NBR 15521 (2007) was effective to classify the Eucalyptus round timber but as the diameter

grows it was necessary to apply reduction coefficients on the velocities for allow the adequacy of

the standard. We hope that the results will contribute to future proposition of round timber

classification.

Key words: strength in bending, modulus of elasticity in bending, wave propagation

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 3-1REDUÇÃO DE ÁREA DE UMA SEÇÃO CIRCULAR PARA UMA SEÇÃO RETANGULAR. ......... 23

FIGURA 3-2CORRELAÇÃO ENTRE RENDIMENTO DA CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA SERRADA DE PINUS

RADIATA , PROVENIENTES DE DUAS FLORESTAS NA NOVA ZELÂNDIA , E ANÁLISE ACÚSTICA DE

TORAS DO MESMO MATERIAL. ................................................................................................. 27

FIGURA 3-3GRAU DE SEVERIDADE DE RACHAS (FENDAS) NAS REGIÕES DE TOPO E BASE. ............... 29

FIGURA 3-4 GRAU DE SEVERIDADE DE RACHAS (FENDAS) NO CORPO DO POSTE. ............................. 30

FIGURA 3-5 SINAL DE APODRECIMENTO DO CERNE E DA MEDULA. ................................................. 31

FIGURA 3-6 SEPARAÇÃO DEVIDA ÀS PROPRIEDADES DIFERENCIAIS DE RETRAÇÃO E FIBRAS

RETORCIDAS. .......................................................................................................................... 31

FIGURA 3-7 LOCALIZAÇÃO DOS DEFEITOS DE BORDA. .................................................................... 32

FIGURA 3-8 ESQUEMA DAS FISSURAS E ÁREA DE INFLUÊNCIA. A1=ÁREA TOTAL. A2=ÁREA DE

INFLUÊNCIA, INCLUINDO SOBREPOSIÇÕES DE FISSURAS. A3=ÁREA DE INFLUÊNCIA, SEM

SOBREPOSIÇÕES DE FISSURAS. ................................................................................................ 33

FIGURA 4-1 ENSAIO DIRETO COM PROPAGAÇÃO LONGITUDINAL NA TORA (A) E POSICIONAMENTO DO

TRANSDUTOR PLANO (VERMELHO) E EXPONENCIAL (VERDE) NA SEÇÃO TRANSVERSAL (B) .... 39

FIGURA 4-2 CONTROLE DE UMIDADE ............................................................................................. 40

FIGURA 4-3 ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA NA MADEIRA ROLIÇA.................................................... 41

FIGURA 5-1 GRÁFICO REPRESENTATIVO DA MÉDIA E DA VARIABILIDADE DAS VELOCIDADES

OBTIDAS NOS ENSAIOS DA MADEIRA ROLIÇA NA CONDIÇÃO SATURADA COM O USO DO

TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (VSATE) E DAS VELOCIDADES OBTIDAS COM O USO DE

EQUAÇÃO PROPOSTA PELA NBR 15521 (2007) – VSATE NBR – E POR LORENSANI (2013) –

VSATE MANSINI. ...................................................................................................................... 48

FIGURA 5-2 DISTRIBUIÇÃO PERCENTUAL DAS CLASSES VISUAIS EM CADA LOTE DE MADEIRA ROLIÇA

............................................................................................................................................... 53

FIGURA 5-3 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS DE MADEIRA ROLIÇA PERTENCENTES AO GRUPO 1 (FAIXA

DE DIÂMETRO DE 50 A 109 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO A VELOCIDADE NA

CONDIÇÃO SATURADA OBTIDA COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C)

E RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). ..................... 61


DE DIÂMETRO DE 50 A 109 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO O COEFICIENTE DE

RIGIDEZ OBTIDO COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C) E

RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). ........................ 62


DE DIÂMETRO DE 50 A 109 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO A APLICAÇÃO DE

COEFICIENTE DE REDUÇÃO DE 1,18, PROPOSTO POR LORENSANI (2013), APLICADO À

VELOCIDADE OBTIDA COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C) E

RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). ........................ 63



RIGIDEZ OBTIDO COM VELOCIDADE REDUZIDA PELO COEFICIENTE 1,18 PROPOSTO POR

LORENSANIE LORENSANI (2013); COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS

(C) E RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). ................ 64

FIGURA 5-7 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS DE MADEIRA ROLIÇA PERTENCENTES AO GRUPO

4(DIÂMETRO > 230 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO A VELOCIDADE NA

CONDIÇÃO SATURADA OBTIDA COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C)

E RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). ..................... 65

FIGURA 5-8 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS DE MADEIRA ROLIÇA PERTENCENTES AO GRUPO 4

(DIÂMETRO > 230 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO O COEFICIENTE DE RIGIDEZ

OBTIDO COM O TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C) E RESPECTIVAS

CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA CLASSIFICAÇÃO (B E D). .............................................. 66


(DIÂMETRO > 230 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO A APLICAÇÃO DE

COEFICIENTE DE REDUÇÃO DE 1,18* VELOCIDADE OBTIDA COM O TRANSDUTOR DE FACES

EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C) E RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA

CLASSIFICAÇÃO (B E D). .......................................................................................................... 67


(DIÂMETRO > 230 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO O COEFICIENTE DE RIGIDEZ

OBTIDO COM VELOCIDADE REDUZIDA PELO COEFICIENTE 1,18*; COM O TRANSDUTOR DE FACES





RIGIDEZ OBTIDO COM VELOCIDADE REDUZIDA PELO COEFICIENTE 1,28; COM O TRANSDUTOR DE

FACES EXPONENCIAIS (A) E PLANAS (C) E RESPECTIVAS CATEGORIAS DE ACERTOS E ERROS DA


FIGURA 5-12 CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS DE MADEIRA ROLIÇA PERTENCENTES AO GRUPO 4 (

DIÂMETRO > 230 MM), PELA NBR15521 (2007), CONSIDERANDO O COEFICIENTE DE RIGIDEZ

OBTIDO COM VELOCIDADE REDUZIDA PELO COEFICIENTE 1,28; COM O TRANSDUTOR DE FACES



LISTA DE TABELAS

TABELA 3-1 DIÂMETROS MÍNIMOS DE PEÇAS ROLIÇAS COM BASE NA ÁREA MÍNIMA PROPOSTA PELA

NBR 7190: 1997 E DADOS COMPARATIVOS DE ESPESSURA MÍNIMA........................................ 24

TABELA 3-2 DIMENSÕES MÁXIMAS DAS FENDAS. ........................................................................... 30

TABELA 3-3 DIMENSÕES MÁXIMAS PARA NÓS. ............................................................................... 31

TABELA 4-1 AMOSTRAGEM DA PESQUISA ....................................................................................... 38

TABELA 4-2 FAIXAS DE CLASSIFICAÇÃO VISUAL ............................................................................ 41

TABELA 5-1 DENSIDADE MÉDIA DE CADA ESPÉCIE E VALORES DE ASSIMETRIA E DE CURTOSE. ...... 46

TABELA 5-2 ESTATÍSTICAS OBTIDAS PARA AS VELOCIDADES NAS TORAS NA CONDIÇÃO INICIAL

SATURADA (VSATE, VSATP) E NA CONDIÇÃO SECA (UMIDADE ENTRE A SATURAÇÃO E O

EQUILÍBRIO) - VUE E VUP, UTILIZANDO OS TRANSDUTORES DE FACES EXPONENCIAIS (E) E

PLANAS (P). LOTE 01 – E. GRANDIS ....................................................................................... 46




PLANAS (P). LOTE 02 – E. CLOESINANA ................................................................................. 47




PLANAS (P). LOTE 03 – E. SALIGNA ........................................................................................ 47

TABELA 5-5 REGRESSÃO SIMPLES ENTRE AS VELOCIDADES NAS TORAS NA CONDIÇÃO INICIAL

SATURADA (VSATE, VSATPL) E PARA VELOCIDADES OBTIDAS POR MEIO DE APLICAÇÃO DE

MODELO DE CORREÇÃO DA NORMA NBR 15521 (2007) (VNORMAE, VNORMAPL) E DE LORENSANI

(2013) ( VMANSINIE E VMANSINIPL). LOTE 01 – E. GRANDIS ....................................................... 49

TABELA 5-6 REGRESSÃO SIMPLES ENTRE AS VELOCIDADES NAS TORAS NA CONDIÇÃO INICIAL

SATURADA (VSATE, VSATPL) E PARA VELOCIDADES OBTIDAS POR MEIO DE APLICAÇÃO DE

MODELO DE CORREÇÃO DA NORMA NBR 15521 (2007) (VNORMAE, VNORMAPL) E DE LORENSANI

(2013) ( VMANSINIE E VMANSINIPL). LOTE 02 – E. CLOEZIANA ................................................... 49

TABELA 5-7 REGRESSÕES MÚLTIPLAS ENTRE AS VELOCIDADES DE ULTRASSOM , OBTIDA NOS ENSAIOS

COM TRANSDUTORES EXPONENCIAIS E PLANOS, NAS TORAS SATURADAS (VREALE - VREALPL), NAS

TORAS NA CONDIÇÃO DE EQUILÍBRIO (VUE - VUPL), A UMIDADE DE EQUILÍBRIO (U) E A

DENSIDADE APARENTE NA UMIDADE DE EQUILÍBRIO (�). AMOSTRAGEM: LOTES 1 E 2. .......... 50

TABELA 5-8 RESULTADO DA COMPARAÇÃO ENTRE MÉDIAS DAS VELOCIDADES NAS TORAS NA

CONDIÇÃO INICIAL SATURADA (VSATE, VSATPL) E AS VELOCIDADES OBTIDAS POR MEIO DE

APLICAÇÃO DE MODELO DE CORREÇÃO DA NORMA NBR 15521 (2007) (VNORMAE, VNORMAPL) E

DE LORENSANI (2013) ( VMANSINIE E VMANSINIPL) APÓS APLICAÇÃO DE COEFICIENTE DE

CORREÇÃO DE 1,12 NO MODELO DE CORREÇÃO DA NORMA E DE 1,14 NO MODELO PROPOSTO POR

LORENSANI (2013). AMOSTRAGEM: LOTES 1 E 2 .................................................................. 51

TABELA 5-9 PARÂMETROS OBTIDOS DOS ENSAIOS DE ULTRASSOM – VELOCIDADE SATURADA REAL

(VSAT,REAL) E COEFICIENTE DE RIGIDEZ (CLL) – COM TRANSDUTORES DE FACES EXPONENCIAIS

(E) E PLANAS (P), DOS ENSAIOS DE FLEXÃO ESTÁTICA – RESISTÊNCIA (FM) E MÓDULO DE

ELASTICIDADE (EM) E DIÂMETROS DAS PEÇAS ROLIÇAS NOS TRÊS LOTES ENSAIADOS. ........... 52

TABELA 5-10 COMPARAÇÃO ENTRE MÉDIAS DOS PARÂMETROS ACÚSTICOS OBTIDOS PELOS

TRANSDUTORES EXPONENCIAIS E PLANOS: VELOCIDADE SATURADA (VSATE E VSATP) E

COEFICIENTE DE RIGIDEZ (CLLE E CLLP). ................................................................................ 53

TABELA 5-11 ESTATÍSTICAS P-VALOR E COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO (R) PARA A ASSOCIAÇÃO

ENTRE OS PARÂMETROS: DIÂMETRO, CLASSE VISUAL, VELOCIDADE NA CONDIÇÃO SATURADA

OBTIDA COM TRANSDUTOR DE FACES EXPONENCIAIS (VSAT,E), VELOCIDADE NA CONDIÇÃO

SATURADA OBTIDA COM TRANSDUTOR DE FACES PLANAS (VSAT, P), COEFICIENTE DE RIGIDEZ

OBTIDO COM TRANSDUTORES DE FACES EXPONENCIAIS (CLL,E), COEFICIENTE DE RIGIDEZ

OBTIDO COM TRANSDUTORES DE FACES PLANAS (CLL,P), MÓDULO DE ELASTICIDADE EM

FLEXÃO OBTIDO A 12% DE UMIDADE (E12) E RESISTÊNCIA EM FLEXÃO OBTIDA A 12% DE

UMIDADE (F12). LOTE 1 – E. GRANDIS. .................................................................................. 55








UMIDADE (F12). LOTE 2 – E. CLOEZIANA . .............................................................................. 56








UMIDADE (F12). LOTE 3 – E. SALIGNA . ................................................................................... 57








UMIDADE (F12). LOTE 1, 2 E 3. ............................................................................................... 58

TABELA 5-15 RESULTADOS MÉDIOS DE COEFICIENTES DE RIGIDEZ (CLLE E CLLP), VELOCIDADE

SATURADA (VSATE, VSATP), RESISTÊNCIA A FLEXÃO (F12) E MÓDULO DE ELASTICIDADE (E12)

NOS DIFERENTES GRUPOS DE DIÂMETRO. LOTES 01, 02 E 03. .................................................. 59

TABELA 5-16 RESULTADO DO TESTE DE COMPARAÇÃO DE MÉDIAS DOS VALORES DE COEFICIENTES

DE RIGIDEZ (CLLE E CLLP), VELOCIDADE SATURADA (VSATE, VSATP), RESISTÊNCIA A FLEXÃO

(F12) E MÓDULO DE ELASTICIDADE (E12) NOS DIFERENTES GRUPOS DE DIÂMETRO. LOTES 01, 02

E 03. ....................................................................................................................................... 59

TABELA 5-17 EXEMPLO DE MATRIZ DE CORRELAÇÃO OBTIDA PARA REGRESSÃO MÚLTIPLA ENTRE

MÓDULO DE ELASTICIDADE (E12) – COMO VARIÁVEL DEPENDENTE – E CONSTANTE DE RIGIDEZ

OBTIDA POR TRANSDUTOR EXPONENCIAL (CLLE) E DIÂMETRO – COMO VARIÁVEIS

INDEPENDENTES. LOTES 01, 02 E 03. ...................................................................................... 60

TABELA 5-18 RELAÇÃO ENTRE A VELOCIDADE DA CLASSE (VSAT,EM) ONDE AS PEÇAS DEVERIAM

SER ENQUADRADAS DE ACORDO COM SUAS PROPRIEDADES MECÂNICAS (EM) E A VELOCIDADE

DA CLASSES ONDE AS PEÇAS FORAM ENQUADRADAS PREVIAMENTE (VSAT,EST) DE ACORDO COM

A NBR 15521 (2007). ............................................................................................................. 69

TABELA 5-19 ANÁLISE DE ADEQUAÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO PARA AS PEÇAS DO GRUPO 3 – 170MM A

220MM DE DIÂMETRO. ............................................................................................................ 72

TABELA 5-20 ANÁLISE DE ADEQUAÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO FINAL PROPOSTA. .............................. 73

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 19

2. OBJETIVOS ...................................................................................................................... 21

2.1 Objetivo Geral ................................................................................................................. 21

2.2 Objetivos Específicos ...................................................................................................... 21

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 22

3.1 Madeira Roliça ................................................................................................................ 22

3.2 Parâmetros Acústicos na classificação da madeira .......................................................... 25

3.3 Classificação Visual ........................................................................................................ 28

3.4. Classificação Mecânica .................................................................................................. 33

3.5. Normas de Classificação ................................................................................................ 34

3.6 Conclusão ........................................................................................................................ 37

4. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 38

4.1. Amostragem.................................................................................................................... 38

4.2. Ensaio de ultrassom nas toras saturadas ......................................................................... 38

4.3. Ensaio de ultrassom durante a secagem ......................................................................... 39

4.4. Ensaio de flexão estática da madeira roliça na umidade de equilíbrio ........................... 40

4.5. Análise visual ................................................................................................................. 41

4.6. Determinação da densidade ............................................................................................ 42

4.7. Cálculos .......................................................................................................................... 42

4.8. Análise dos Resultados ................................................................................................... 44

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................................... 46

5.1 Avaliação do modelo de correção da velocidade em função da umidade ....................... 46

5.2 Proposta de faixas de Classificação para a madeira roliça .............................................. 51

6. CONCLUSÃO ................................................................................................................... 74

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 75

ANEXO I ................................................................................................................................... 79

ANEXO II ................................................................................................................................. 81

ANEXO III ................................................................................................................................ 91

19

1. INTRODUÇÃO

A classificação de peças de madeira é de extrema importância para a comercialização e

a aplicação deste material, uma vez que facilita a distinção entre peças de maior ou menor

resistência e/ou rigidez, permitindo que sejam destinadas a aplicações de acordo com suas

propriedades. O fato de a madeira ser material com grande variabilidade natural dificulta o uso

de tabelas com valores médios de suas propriedades, fazendo com que estudos sobre métodos

de classificação de peças de madeira sejam importantes.

A proposta de classificação da madeira estrutural é, normalmente, baseada em modelos

de correlação entre uma propriedade com maior facilidade de ser obtida, oriundas de ensaios

não destrutivos, e outras propriedades (físicas e mecânicas) que se deseja determinar. A

avaliação da madeira através do uso de propagação de ondas está crescendo a cada dia, e se

tornando importante método de classificação de peças de madeira para diversos usos, além de

ferramenta de controle de qualidade no setor florestal.

Normas internacionais utilizam a avaliação visual, associada à resultados de ensaios de

flexão estática, como parâmetro de classificação mecânica de espécies de madeira usuais em

estruturas. Nessas normas as propriedades de compressão, de tração e de cisalhamento,

necessárias para o dimensionamento, são obtidas por meio de correlações com os valores das

propriedades obtidas em flexão estática. Em contrapartida, no Brasil, a norma (NBR 7190,

1997) propõe classes de resistência baseadas em ensaios de compressão paralela às fibras

realizados em corpos de prova pequenos e isentos de defeitos. A partir dos resultados da

compressão são inferidos, por meio de correlações, outras propriedades (resistência e rigidez

na flexão, por exemplo). Por outro lado, há, no Brasil, norma de classificação de madeira

serrada, proveniente de folhosas, utilizando ultrassom (NBR 15521, 2007), que é um avanço

importante para o uso adequado da madeira.

A utilização da madeira roliça como peça estrutural tem sido vista de maneira

competitiva, tanto do ponto de vista econômico quanto de sustentabilidade. A forma mais bruta

da madeira minimiza a geração de resíduos e diminui substancialmente o gasto de energia

durante o processo de beneficiamento, o que justifica a necessidade de estudo especifico desta

forma de material. Esse tipo de madeira (roliça) é particularmente importante para as espécies

de reflorestamento, já que espécies nativas, em geral, possuem grandes diâmetros e são

utilizadas como madeira serrada.

20

Assim, partindo-se de evidências já comprovadas empiricamente pela literatura, que

indicam correlações estatisticamente significativas entre parâmetros acústicos e propriedades

de rigidez e de resistência; e da norma brasileira de classificação de madeira serrada por

ultrassom (NBR 15521, 2007) a hipótese que fundamenta esta pesquisa é a de que, assim como

para a madeira serrada, os parâmetros acústicos obtidos na madeira roliça podem ser utilizados

na classificação , mas a eficiência desta classificação aumenta quando as toras, classificadas

visualmente, estiverem separadas por faixas de diâmetro.

21

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

O objetivo geral da pesquisa foi propor e avaliar a eficiência da classificação da madeira

roliça de Eucalipto a partir de parâmetros acústicos.

2.2 Objetivos Específicos

Avaliar a viabilidade de uso da norma NBR 15521 (2007) e de proposta de adaptação

desta norma apresentada por Lorensani (2013), no que se refere à correção da velocidade na

condição saturada – um dos parâmetros de entrada nas classes da norma.

Avaliar a viabilidade de uso da norma NBR 15521 (2007) e de proposta de adaptação

desta norma apresentada por Lorensani (2013), no que se refere à classificação das peças

roliças. Neste caso, foi também objetivo avaliar a influência da classificação visual e da faixa

de diâmetro na eficiência da classificação da peça roliça.

Verificar se ambos tipos de transdutores (faces exponenciais e planas) podem ser utilizados

na classificação da madeira roliça.

22

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Madeira Roliça

Apesar da madeira roliça não ser tema recente quando se considera como abordagem

seu uso na construção civil, no Brasil, trabalhos interessantes relacionados ao uso da madeira

roliça foram produzidos recentemente, mostrando que o tema volta a ser de importância no país.

Nos Estados Unidos, por exemplo, há grandes estruturas de madeira roliça com mais de 100

anos em uso (WOLFE; MURPHY, 2005), o que certifica a qualidade do material para ser

utilizado diretamente na construção civil e, consequentemente, ratifica a necessidade de estudo

aprofundado do material, assim como a necessidade de normativas especificas para peças

estruturais de madeira de seção circular.

Com objetivos de determinar propriedades mecânicas de madeira roliça por meio de

ondas de ultrassom, identificar a relação entre a geometria das peças roliças e a velocidade da

propagação das ondas e gerar contribuição para futura classificação de peças roliças utilizadas

em estruturas, Pelizan (2004) ensaiou peças roliças, de tamanho estrutural, com técnica de

ultrassom e posteriormente realizou ensaios de compressão paralela às fibras em corpos de

provas retirados das peças ensaiadas por ultrassom. As análises estatísticas feitas por Pelizan

(2004) indicaram que a técnica não destrutiva escolhida apresenta confiabilidade na avaliação

das propriedades mecânicas das peças de madeira roliça.

Wolfe e Murphy (2005) compararam a eficiência de peças estruturais de seções

circulares com a eficiência de peças estruturais com seções retangulares. Os autores se

fundamentaram no fato de que a capacidade que qualquer elemento estrutural tem de suportar

um carregamento é em função das propriedades de resistência característica do material e da

seção transversal da estrutura. A redução da área de uma peça roliça para uma peça de madeira

serrada (Figura 3.1) vai, automaticamente, diminuir o carregamento máximo suportado pelo

elemento estrutural. Além disso, os autores alegam que o processamento da madeira roliça para

se transformar em madeira serrada causa danos, fazendo com que haja uma notável perda de

resistência do material.

23

Figura 3-1Redução de área de uma seção circular para uma seção retangular. Fonte: Wolfe e Murphy (2005)

Zangiácomo (2007) estudou elementos estruturais roliços de madeira, justificando sua

pesquisa pela possibilidade de aumento do uso de madeira roliça no campo. O autor argumenta

que no Brasil a madeira roliça é usada principalmente como poste da rede elétrica, e, assim,

teve por objetivo gerar informações para futura revisão do documento normativo brasileiro

(NBR 7190: 1997), que não apresenta especificações para a madeira roliça. Zangiácomo (2007)

destaca a redução de custo de produção de peças roliças em relação a peças serradas, já que há

redução na etapa de processamento do material. Para sua análise, Zangiácomo (2007) ensaiou

em flexão estática postes oriundos de árvores de reflorestamento de 4 espécies de Eucalipto e

2 espécies de Pinus. Os dados de flexão estática foram comparados com resultados obtidos em

ensaios de compressão paralela à fibra, de acordo com a NBR 7190:1997, em corpos de prova

provenientes das mesmas árvores. O autor encontrou diferenças significativas entre parâmetros

mecânicos obtidos em elementos estruturais e corpos de prova, e propôs nova metodologia de

ensaio de flexão para madeira roliça.

Calil Jr. e Brito (2010) destacam a importância de desenvolvimento de estudos que

busquem materiais alternativos aos comumente utilizados na construção civil (aço e concreto),

a fim de que os projetos se tornem mais viáveis economicamente e satisfaçam a necessidade do

ponto de vista de construção sustentável. Os autores apontam a madeira roliça, utilizada em

construções civis, construções rurais, pontes, passarelas, defensas e postes de linha de

transmissão de energia elétrica, como uma opção que atendem aos requisitos citados. A

resistência da madeira roliça, o baixo consumo energético para o processamento, a

disponibilidade e o fácil manuseio fazem com que ela se torne um material altamente

24

competitivo e sustentável (CALIL JR; BRITO, 2010), podendo ser diretamente utilizada como

peça estrutural.

Em trabalho realizado com objetivo validar a relação entre módulo de elasticidades

longitudinal (E) e módulo de elasticidade transversal (G) proposto pela norma brasileira NBR

7190:1997, Zangiácomo (2013) utilizou peças roliças estruturais de madeira de Corymbia

citriodora. De acordo com os resultados que obtiveram, os autores evidenciaram divergência

em relação aos valores apresentados pela norma. Como conclusão, o trabalho propõe revisão

da norma brasileira, com proposta de ensaios em peças de dimensão estrutural, a fim de que

seja possível obtenção de valores para propriedades de rigidez mais confiáveis.

Assim, entende-se que para peças roliças, as dimensões mínimas devem seguir os

critérios da norma apresentados na Tabela 3.1.

Tabela 3-1 Diâmetros mínimos de peças roliças com base na área mínima proposta pela NBR 7190: 1997 e dados comparativos de espessura mínima.

Uso/Dimensões Mínimas Área Mínima (NBR 7190: 1997)

Espessura Mínima (NBR 7190: 1997)

Diâmetro Mínimo*

Peças principais isoladas 50 cm² 5 cm 8 cm

Peças secundárias isoladas 18 cm² 2,5 cm 5 cm

Peças principais múltiplas 35 cm² 2,5 cm 7 cm

Peças secundárias múltiplas 18 cm² 1,8 cm 5 cm

*Diâmetros mínimos calculados em função da área mínima, estabelecida por Norma, de acordo com a equação:

� = � ��

�, onde A é a área mínima da seção transversal e d é o diâmetro mínimo da peça.

Além dos aspectos já mencionados, é importante destacar a importância do

conhecimento das propriedades da madeira roliça para o processo de beneficiamento da madeira

serrada. O estudo da literatura revela que grande parte das propriedades mecânicas da madeira

roliça é conservada na madeira serrada.

Tsehaye et al (2000) destaca a urgente necessidade de destinar com mais eficiência a

madeira de acordo com as suas propriedades. Os autores citam que é comum a utilização de

análise visual para separação de lotes de madeira roliça, entretanto apresentam dados que

mostram que a classificação visual de forma isolada não é eficiente, uma vez que há grande

variação de propriedades mecânicas em um grupo de peças que, visualmente, aparentam ser

idênticas. Para resolver o problema da classificação visual isolada de toras, Tsehaye et al (2000)

25

avaliaram a qualidade do corte da madeira e a rentabilidade da classificação da madeira roliça,

por método de ensaio não destrutivo, através da medição do tempo de propagação de ondas de

tensão. Seus dados indicaram que se houver a possibilidade de identificação de toras com baixa

resistência antes do beneficiamento, pode-se evitar processamentos inúteis, reduzindo custos.

Segundo Sandoz (1994 apud PELIZAN 2004) 80% a 90% da qualidade medidas por

ultrassom nas toras irá se conservar na madeira serrada. Desse modo, a classificação de madeira

roliça é interessante, também, para a indústria de madeira serrada, pois aumenta a confiabilidade

do desempenho mecânico das vigas.

Em estudo sobre classificação de madeira para uso estrutural, Kretschmann &

Hernandez (2006) classificam os métodos de ensaios não destrutivos (propagação de ondas

acústicas, raio-x, lasers, micro-ondas, espectroscopia infravermelha) em madeira como a mais

ativa área de pesquisa sobre madeira nas últimas décadas. Os autores afirmam que os métodos

de ensaios não destrutivos são capazes de determinar ou estimar, através de medições realizadas

em toras, as propriedades físicas e mecânicas da madeira anteriormente ao processo de

beneficiamento. Os autores ainda enfatizam que economias significativas podem ser feitas em

casos de avaliação da qualidade da madeira anterior ao processo de desdobro e de secagem das

toras. Material de baixa qualidade podem ser descartados para fins estruturais antes de haver

gastos desnecessários no processo de transformação de toras em madeira serrada.

Bertoldo (2011) utilizou método de propagação de ondas de ultrassom em árvores e em

toras recém abatidas, com o objetivo de verificar correlação entre esses parâmetros acústicos e

as propriedades mecânicas (rigidez e resistência) da madeira serrada oriundas destas

árvores/toras. A autora utilizou na pesquisa espécies exóticas plantadas no Brasil (Pinus

elliottii, Eucalyptus grandis, Toona ciliata, Clone de Eucalyptus). Após ensaios de ultrassom

nas três formas do material (árvore, tora recém abatida e viga), a autora realizou ensaios de

flexão estática nas vigas, a fim de determinar as propriedades mecânicas do material. Os

modelos de regressão obtidos por Bertoldo (2011) apresentaram coeficientes de correlação

significativos, o que permitiu a conclusão de que é possível obter as propriedades de resistência

e de rigidez, assim como estimar faixa de classificação da madeira serrada a partir da velocidade

de propagação de ondas de ultrassom na árvore e nas toras.

3.2 Parâmetros Acústicos na classificação da madeira

Técnicas de propagação de ondas (ultrassom, ondas de tensão e vibração) têm sido

estudadas para aplicação em toras recém-abatidas com a finalidade de separar lotes, antes que

26

a tora passe por mais processos de beneficiamento. Essas técnicas tendem a se tornar parte

integrante do processo de classificação da madeira.

Waubke (1981 e 1988 apud BARTHOLOMEU, 2001) e Sandoz (1990) propuseram a

classificação mecânica da madeira serrada por ultrassom, associando faixas de velocidade com

Classes de Resistência e de Rigidez.

Amishevand e Murphy (2008) analisaram cerca de 3000 toras, provenientes de 1400

árvores Douglas-fir localizadas em Oregon, nos Estados Unidos. Os autores avaliaram os

efeitos de características internas e externas do material nas propriedades de resistência da

madeira. Foram realizadas medições acústicas nas toras e os resultados foram correlacionados

com parâmetros mecânicos. Características externas como diâmetro, comprimento e presença

de nós foram utilizadas nas análises, os parâmetros foram utilizados para melhorar o resultado

do modelo de regressão. Amishevand e Murphy (2008) obtiveram velocidades maiores para

toras provenientes da base das árvores.

Em estudo realizado por Carter et al (2005), ensaios acústicos foram utilizados para

comprovação do aumento do valor comercial de produtos florestais e melhor destinação da

qualidade da madeira de acordo com a necessidade do mercado quando a técnica é utilizada. A

Figura 3.2 representa parte dos resultados analisados pelos autores, em que é visível a

correlação entre valores acústicos obtidos em peças roliças de Pinus radiata e o rendimento da

classificação da madeira serrada oriunda dessas toras. Análise econômica feita pelos autores

indica aumento de 5% no rendimento da produção e da comercialização da madeira estrutural

quanto é realizada análise preliminar do material.

27

Figura 3-2 Correlação entre rendimento da classificação de madeira serrada de Pinus radiata, provenientes de duas florestas na Nova Zelândia, e análise acústica de toras do mesmo material.

Fonte: Adaptado de Carter et al (2005)

Trabalho publicado por Wang et al (2007) faz avaliação da rentabilidade da avaliação

acústica da madeira em estado bruto. O texto destaca que a avaliação da matéria prima da

madeira se tornou essencial na cadeia de processamento do material, a fim de máximo retorno

financeiro. Tecnologias acústicas tem sido cada vez mais usadas e consideradas ferramentas de

controle de qualidade florestal e de produtos oriundos da madeira. Os autores apresentam

pesquisas recentes (PELLERIN; ROSS, 2002; DYCK, 2002; HUANG et al; 2003) que

comprovam que técnicas acústicas podem ser utilizadas em árvores e toras para predizer a

qualidade do produto final da madeira.

Rais et al (2013) apresentam resultados de pré-classificação de 154 árvores (Douglas-

fir ) provenientes de duas florestas experimentais localizadas no sul da Alemanha. A

metodologia envolveu ensaios em diferentes estágios do processamento da madeira, desde as

árvores ainda na floresta, passando por toras longas, de aproximadamente 13 metros de

comprimento, toras curtas, com 4,1 metros de comprimento, e por fim peças de madeira serrada.

O material foi pré-classificado através de máquina de classificação. Os autores observaram

grande correlação nas diferentes fases da cadeia de produção da madeira. A pré-classificação

de árvores e toras fez com que houvesse um aumento médio de 10% no rendimento da

classificação da madeira serrada.

28

Para que uma classificação seja proposta, é necessário ter conhecimento de todos os

parâmetros que possam ter influência nos resultados. O estudo da literatura mostra alguns

trabalhos que analisam a influência da geometria de peças de madeira na propagação de ondas.

Para analisar a influência do diâmetro da tora na propagação de onda, Wang et al (2002)

utilizaram 201 peças roliças de 4 diferentes espécies de coníferas (Pinus banksiana, Pinus

resinosa, Pseudotsuga menziesii e Pinus ponderosa) em ensaios de ondas de tensão (stress

wave). Os resultados dos ensaios indicaram que a técnica é sensível ao tamanho e geometria da

tora, quanto maior o diâmetro da tora, maior foi a diferença entre o módulo de elasticidade

estático e o módulo de elasticidades dinâmico encontrada pelos autores. Utilizando a influência

do diâmetro das peças na propagação das ondas os autores propuseram modelo de predição de

propriedades obtidas em flexão estática através de resultados obtidos em ensaios com ondas de

tensão.

Bartholomeu et al (2003) estudaram o fenômeno de propagação de ondas de ultrassom,

levando em consideração a dispersão das ondas em relação ao tamanho das peças de madeira

serrada. Os autores utilizaram peças de eucalipto de tamanho comercial, que foram sofrendo

modificações na seção transversal. Ensaios de propagação de ondas foram feitos a cada

modificação na seção da madeira para que fosse possível o estudo da influência do tamanho da

peça na velocidade de propagação das ondas. Como resultado, os autores observaram variação

das velocidades nas peças com diferentes tamanhos de seção transversal, possibilitando a

conclusão de que a geometria da peça influencia na propagação de ondas de ultrassom.

3.3 Classificação Visual

A classificação visual da madeira é baseada na premissa de que as propriedades

mecânicas são afetadas por características de crescimento e oriundas de processo de secagem,

que são visíveis a olho nu (nós, rachaduras, fendas, abertura entre anéis de crescimento etc).

Assim, uma análise visual é realizada a partir de um exame de toda a superfície externa e das

extremidades da peça, a fim de se detectar e avaliar as características e os defeitos do material.

As peças então são separadas em lotes com características semelhantes, de acordo com limites

de dimensões de defeitos pré-estabelecidos.

A NBR 16202:2013, norma brasileira de requisitos para postes de eucalipto preservado

para redes de distribuição elétrica, apresenta características para aceitação de postes de madeira,

as mesmas características podem ser consideradas na análise visual de peças roliças de madeira

para serem usadas na construção civil. Os critérios da NBR 16202:2013 são relativos a:

29

Curvatura: desvio da direção longitudinal do poste, que pode ser simples (apenas uma direção)

ou dupla (duas direções). Há valores de curvatura máxima aceitáveis.

Rachas ou fendas: separação física dos elementos constituintes da madeira paralelamente à

grã, que surgem na madeira roliça durante o processo de secagem. São adotadas dimensões

máximas, apresentadas na Tabela 3.2, e, também, graus de severidade nas regiões do topo, da

base (Figura 3.3) e do corpo (Figura 3.4). Esses graus de severidade são função do tipo e da

dimensão de aberturas.

Figura 3-3 Grau de severidade de rachas (fendas) nas regiões de topo e base.

Fonte: Adaptado da NBR 16202:2013

30

Figura 3-4 Grau de severidade de rachas (fendas) no corpo do poste.

Fonte: Adaptado da NBR 16202:2013

Tabela 3-2 Dimensões máximas das fendas.

Topo Base Corpo Grau de Severidade 1 a 2 1 a 4 1 a 7

Largura máxima 5 mm 10 mm 5 mm Comprimento máximo 300 mm 300 mm 1 m

Rachas anelar: Separação dos tecidos lenhosos, ao longo das fibras, entre dois anéis de

crescimento. O defeito deve ter uma profundidade máxima de 50 mm.

Nós: parte de um galho ou ramo inserido no lenho durante o crescimento da árvore, constituído

por tecido lenhoso com características que diferem daqueles da madeira que o circunda. Os nós

podem ser classificados como cariado (parcialmente deteriorado por agente biológico ou

mecânico), solto (nó que não se mantém retido na madeira durante ou após a secagem) ou

vazado (orifício causado pela queda de um nó). Os diâmetros dos nós cariados, soltos ou

vazados não devem ultrapassar os limites apresentados na Tabela 3.3.

31

Tabela 3-3 Dimensões máximas para nós.

Comprimento nominal (m)

D máximo (cm)

Soma dos diâmetros (D) em trechos de 30 cm, desprezados D ≤ 1,5 cm

≤ 14 8,5 20 cm > 14 13 25 cm

De acordo com normas (NBR 16202:2013 e ASTM D25-99:2005), alguns defeitos

presentes em peças roliças são tidos como inaceitáveis quando a destinação é a construção civil.

Peças que apresentam apodrecimento, principalmente no cerne e na medula (Figura 3.5),

fraturas transversais e separações devidas às propriedades diferenciais de retração e fibras

retorcidas (Figura 3.6) devem ser descartadas em uma análise visual.

Figura 3-5 Sinal de apodrecimento do cerne e da medula.

Fonte: Calil Jr. e Brito (2010)

Figura 3-6 Separação devida às propriedades diferenciais de retração e fibras retorcidas. Fonte: Calil Jr. e Brito (2010)

Apesar de representar a maneira mais simples de avaliação da qualidade da madeira, e

de ser muito eficaz em termos de eliminar peças com baixa resistência, a bibliografia mostra

32

que a classificação visual geralmente condena uma grande quantidade de material

erroneamente, gerando grande desperdício. Visando máximo rendimento e eficácia,

recomenda-se que a classificação visual seja sucedida de outras técnicas de classificação da

madeira. Para esse fim, são utilizadas as classificações mecânicas.

Estudos realizados por um grupo de pesquisa espanhol analisaram a influência de certos

tipos de defeitos na resistência e peças estruturais de madeira.

Arriaga Martitegui et al (2007) utilizaram 84 vigas de Pinus sylvestris L. e Pinus

pinaster Ait., provenientes de construções antigas, para analisar o efeito de defeitos de borda

(“wanes”) nas peças (Figura 3.7). Do total da amostra, 51 peças apresentaram defeitos nas

bordas. Além da medição das dimensões dos defeitos de borda, os autores consideraram outros

parâmetros, que são geralmente utilizados em análises visuais: tamanho e posição de nós,

fissuras e inclinação das fibras. A análise das propriedades física e mecânica foi realizada

através da obtenção de valores de módulo de elasticidade, resistência a flexão e densidade.

Levando em conta apenas os defeitos de borda, a aplicação de classes visuais rejeitou 38% das

peças. Entretanto, análise estatística revelou que não houve diferenças significativas (P-Valor

= 0,76) entre os valores das propriedades mecânicas obtidas em peças com e sem defeitos de

borda. O estudo concluiu que, até o limite das dimensões testadas, os defeitos de borda não

prejudicam as propriedades mecânicas das vigas de madeira. Os autores sugerem que esse tipo

de defeito pode ser desconsiderado das análises visuais, diminuindo a proporção de peças

descartadas erroneamente.

Figura 3-7 Localização dos defeitos de borda. Fonte: Arriaga Martitegui et al (2007)

Esteban et al (2010) estudaram a influência das fendas na resistência da madeira

estrutural provenientes de 28 peças de Pinus sylvestris L. retiradas de estruturas do final do

século XVIII e localizadas em Aranjuez, província de Madrid. As peças foram inicialmente

cortadas em seções retangulares de dimensões preestabelecidas. Para as medições das fissuras,

foram considerados espessura, inclinação, comprimento, profundidade e área de influência

33

(Figura 3.8). As propriedades mecânicas foram obtidas através de ensaios de flexão estática.

Valores de flexão e de cisalhamento foram analisados estatisticamente em relação a influência

das fissuras encontradas em cada peça. A análise foi realizada de acordo com normativa (UNE

56544) e utilizando a área de influência das fissuras. Os autores não encontraram correlação

entre os parâmetros mecânicos e o tamanho das fissuras em nenhum dos dois métodos utilizados

para análise.

Figura 3-8 Esquema das fissuras e área de influência. A1=Área total. A2=Área de influência, incluindo

sobreposições de fissuras. A3=Área de influência, sem sobreposições de fissuras. Fonte: Esteban et al (2010)

3.4. Classificação Mecânica

A classificação mecânica da madeira é, normalmente, baseada em modelos de

correlação entre uma propriedade não destrutiva, com maior facilidade de ser obtida, e outras

propriedades que se deseja determinar. A classificação mecânica deve ser realizada utilizando-

se peças de dimensões comerciais, pois há diferença entre coeficientes de variação e

distribuição de frequência dos resultados de propriedades obtidas em corpos de prova e em

peças estruturais (KRETSCHMANN; HERNANDEZ, 2006). Esse mesmo aspecto é levantado

por Sandoz (1990), que destaca que a variabilidade da amostra pode interferir de maneira

significativa para a classificação da madeira, pois amostras com diferentes valores médios de

resistência e diferentes valores de coeficiente de variação podem apresentar o mesmo valor

característico, mas probabilidades de ruína muito diferentes. O modo de ruptura de pequenos

corpos de prova é diferente daquele obtido em peças estruturais, podendo afetar os valores da

resistência característica (KRETSCHMANN; HERNANDEZ, 2006).

34

Nos Estados Unidos, durante os anos 60 e 70, conforme cresciam informações sobre

propriedades obtidas em peças de dimensões comerciais (BOHANNAN, 1966; DOYLE;

MARKWARDT, 1966, 1967, 1968; JOHNSON; KUNESH, 1975; KUNESHAND JOHNSON

1972, 1974; LITTLEFORD, 1978; LITTLEFORD; ABBOTT, 1978), cresceram também

questionamentos em relação a classificação da madeira a partir de corpos de prova pequenos e

isentos de defeitos. A série de estudos publicada por Madsen (1975, 1976 e 1978) finalizaria a

discussão, demonstrando que a resistência a flexão, obtida em corpos de prova de pequenas

dimensões, estaria sendo superestimada em 25% a 35% quando comparada com peças

comerciais. Estudo de Bodig (1977) confirmou a superestimação de valores. Um extenso

programa de ensaios denominado “In-Grade” foi então desenvolvido nos Estados Unidos e no

Canadá com o objetivo de classificar a madeira da forma como era comercializada (GREEN et

al., 1989), sendo o precursor das normas de classificação produzidas até os dias de hoje.

A Austrália foi o primeiro país a implementar a classificação mecânica considerando as

espécies agrupadas e não para espécies de forma isolada. Esse tipo de classificação é

especialmente favorável em regiões tropicais, onde há centenas de diferentes espécies no

mercado, tornando a identificação inviável (KRETSCHMANN; HERNANDEZ, 2006). Além

disso, espécies de aparência semelhantes podem ter propriedades mecânicas completamente

diferentes (KRETSCHMANN; HERNANDEZ, 2006), tornando a avaliação visual ineficiente

como forma única de classificação.

Espécies plantadas de rápido crescimento (como é o caso do pinus e do eucalipto no

Brasil e em outros países de clima tropical) têm sido pouco aceitas em mercados dos EUA e da

Europa, por haver desconfiança quanto as propriedades mecânicas, fazendo com que a

classificação mecânica seja importante para a comprovação das propriedades destas espécies

(KRETSCHMANN; HERNANDEZ, 2006). Os autores associam os elevados ângulos de

microfibrilas à baixa resistência e rigidez da madeira com rápido crescimento.

3.5. Normas de Classificação

Nas normas internacionais as classes de resistência são estabelecidas em função de

ensaios de flexão em peças estruturais (módulo de elasticidade e tensão de ruptura) e as demais

propriedades (compressão, tração, cisalhamento etc.) são propostas por meio de correlações

com os valores obtidos em flexão. As classes de resistência são estabelecidas por cada país, e o

número de classes, bem como os valores de propriedades esperadas para cada classe,

apresentam grandes variações. A norma Australiana AS 2878 (SAA, 1986) contempla 12

35

classes resistentes para a madeira estrutural, enquanto a norma Europeia (EN 338:2009) 9

classes. A norma americana não contempla classes de resistência de espécies agrupadas. No

entanto, a ASTM D1990:2007 contém procedimentos para o cálculo das propriedades de

projeto para grupos de espécies (Classes de Resistência) a partir de ensaios em peças com

dimensões estruturais.

O procedimento geral para a classificação da madeira estrutural na Europa e nos Estados

Unidos consiste em, primeiramente, separar visualmente o lote em subpopulações. Esse

procedimento não elimina a variabilidade de propriedades, mas a reduz, aumentando a precisão

da classificação mecânica. Os ensaios para enquadramento da amostra em classes de resistência

são realizados por métodos não destrutivos (máquinas de classificação, métodos de propagação

de ondas etc.). Os parâmetros de classificação associados são, normalmente, o módulo de

elasticidade (EM) e a resistência (fm) obtidos em flexão estática, sendo os demais parâmetros de

resistência e de rigidez determinados por correlações com EM e fm.

No Brasil, existem duas normas que servem de base para caracterização e classificação

de madeira para uso estrutural. A NBR 7190:1997, Projeto de estruturas de madeira, define

procedimentos que devem ser utilizados para caracterização do material. Diferentemente do

que acontece com normas de outros países, a NBR 7190:1997 indica que sejam utilizados os

resultados obtidos em compressão paralela às fibras como parâmetro de correlação com outras

propriedades mecânicas (resistência e módulo de elasticidade obtidos em tração e flexão

estática). Os ensaios de compressão devem ser realizados, de acordo com o texto normativo,

em corpos de prova pequenos e isentos de defeitos. Estudo da literatura, entretanto, revela que

esse método está ultrapassado.

A NBR 15521:2007, Ensaios não destrutivos — Ultrassom — Classificação mecânica

de madeira serrada de dicotiledôneas, “especifica os requisitos para utilização de equipamento

de ultrassom na madeira e define critérios para avaliação dos parâmetros resultantes dessa

aplicação visando a classificação mecânica” (NBR 15521:2007) de madeira proveniente de

florestas tropicais nativas com idade média de 45 anos. A norma apresenta classes obtidas por

correlações entre parâmetros acústicos (velocidade de propagação de ondas e coeficiente de

rigidez) e parâmetros mecânicos (módulo de elasticidade em flexão e compressão e resistência

a compressão). Os parâmetros de compressão são indicados na norma para ser possível fazer

um elo com a NBR 7190:1997.

A NBR 15521:2007 propõe a classificação utilizando três diferentes formas, em função

da condição de umidade:

36

1) madeira com umidade acima do ponto de saturação das fibras (PSF), adotado como

sendo de 30%;

2) madeira na condição de equilíbrio ao ar, nesta Norma considerada no intervalo de

11% a 13% de umidade;

3) madeira com umidade entre o equilíbrio (11 a 13%) e a saturação (30%).

Para o caso da madeira com umidade acima do ponto de saturação das fibras (30%), as

classes são definidas por meio de intervalos de velocidade de propagação de ondas de ultrassom

na direção longitudinal às fibras, denominado de VLLsat. Para madeiras com umidade em torno

de 12% (de 11% a 13%), as classes são definidas por meio de intervalos de constante de rigidez

na direção longitudinal, denominado de CLL. Para madeiras com umidades inferiores ao PSF

(30%) e superiores à umidade de equilíbrio (acima de 13%), a velocidade de propagação das

ondas na direção longitudinal, denominada VLL, deve ser corrigida por meio da equação 3.1,

obtendo-se a velocidade correspondente na condição saturada (VLLsat), com a qual se pode

ingressar nas classes utilizando a primeira condição.

apLLLLsat xUVV ρ+++−= 161745 Equação 3.1

Onde VLLsat é o valor numérico predito pela equação para a velocidade na peça com teor de

umidade maior que 30%, em metros por segundo (m.s-1); VLL é o valor numérico da velocidade na peça

com teor de umidade entre 12% e 30%, em metros por segundo (m.s-1); U é o valor numérico do teor de

umidade da viga, em porcentagem (%) e ρap é o valor numérico da densidade aparente da viga na

umidade U%, em quilogramas por metro cúbico (kg.m-3).

A norma brasileira de classificação de vigas de madeira (NBR 15521, 2007) propõe o

uso de transdutores de faces planas. Por outro lado, pesquisas internacionais têm proposto o uso

de transdutores de pontas secas (ou exponenciais).

Considerando a possibilidade de utilização, como elementos estruturais, da madeira

proveniente de floresta plantada e de rápido crescimento no Brasil, Lorensani (2013) avaliou a

adequação das faixas de classificação e da equação de determinação da velocidade na condição

saturada, a partir de valores de velocidade em umidades entre o ponto de saturação (30%) e o

equilíbrio (12%), ambos propostos pela NBR 15521:2007. O autor utilizou peças serrada

oriundas de 4 espécies do gênero Eucalyptus (Eucalyptus grandis, Corymbia citriodora,

Eucalyptus pellita e Eucalytus globulus) de diferentes idades (8 a 40 anos). As peças, em

37

diferentes condições de umidades, foram ensaiadas com equipamento de ultrassom e, ao

atingirem condição de equilíbrio (umidade aproximada de 12%), foram ensaiadas em flexão

estática. Seus resultados mostraram que as classes de resistência da NBR 15521:2007 foram

adequadas apenas para a madeira provenientes de árvores adultas (>25 anos), porém foi

necessária aplicação de coeficiente de redução de 1,18 nos valores das velocidades obtidas nos

ensaios. Para madeira de árvores jovens, a classificação utilizando as classes da norma não se

mostrou adequada. Em relação a correção da velocidade, Lorensani (2013) propôs alteração dos

parâmetros da Equação 3.1, determinados para espécies nativas e com idades elevadas, para a

madeira serrada de Eucalipto (Equação 3.2).

apLLLLsat xxUxVV ρ33,01724,12544 +++−= Equação 3.2

3.6 Conclusão

A revisão bibliográfica mostrou a importância e as possibilidades de uso da madeira

roliça em aplicações estruturais. Também ficou evidenciado que a classificação mecânica da

madeira, na condição bruta (roliça), é importante indicativo de suas propriedades na condição

processada (madeira serrada). Estas questões justificam a pesquisa com a madeira roliça.

Em relação ao uso de propagação de ondas, os resultados apresentados na revisão

indicam correlações estatisticamente significativas com propriedades mecânicas, bem como

resultados adequados quando o método é utilizado para separar lotes de toras ou vigas por

qualidade. No Brasil já há uma norma de classificação de madeira serrada por ultrassom, mas

não há estudos indicando se essa mesma norma poderia ser aplicada para a classificação de

madeira roliça. Também não há no Brasil, ou em outro país, norma de classificação mecânica

de madeira roliça por ultrassom, justificando este estudo, que visa fornecer subsídios para a

elaboração de uma norma.

38

4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1. Amostragem

Foram adotadas três espécies de eucalipto (Eucalyptus grandis, Eucalyptus cloeziana e

Eucalyptus saligna), com densidades variadas (Tabela 4.1), buscando maior abrangência dos

resultados para o gênero. As espécies foram adotadas de acordo com a disponibilidade de

serrarias comerciais da região de Campinas. As espécies foram divididas em lotes de 18 peças

roliças (Tabela 4.1). Os Lotes 1 e 2 (densidades extremas) foram utilizados para a avaliação dos

parâmetros e o Lote 3 (densidade intermediária) para a validação dos resultados.

Tabela 4-1 Amostragem da pesquisa

Lotes Espécies Densidade Tabelada*

kg.m-3 Árvores

Toras de cada árvore

Peças roliças

Variação de diâmetro

mm

Lote 1 Eucalyptus

grandis 640 6 3 18 147,3 a 299,5

Lote 2 Eucalyptus cloeziana

822 3 6 18 58,2 a 280,5

Lote 3 Eucalyptus

saligna 731 3 6 18 91,0 a 245,3

*NBR7190 (1997)

As faixas de diâmetro adotadas por Calil Jr. e Brito (2010) para as diferentes aplicações

da madeira roliça (0,07 m a 0,10 m; 0,15 m a 0,18 m; 0,25 m a 0,30 m) foram utilizadas, com

adaptações, como referência para este trabalho. A adoção de diâmetros variados foi feita para

avaliação da influência desse parâmetro na propagação de ondas de ultrassom, e

consequentemente, na proposta de classes.

Todas as toras tinham aproximadamente 3,6m de comprimento. Esse valor foi adotado

a fim de que todas as peças pudessem ser acondicionadas de maneira adequada, de acordo com

a infraestrutura disponível. Além disso, para essa adoção foi levado em consideração os ensaios

de flexão, tanto em relação as dimensões do pórtico disponível para os ensaios como em relação

às especificações de normas (ASTM D198, 2008 e EN 408, 2010).

4.2. Ensaio de ultrassom nas toras saturadas

Os ensaios não destrutivos foram realizados com equipamento de ultrassom (USLab,

Agricef, Brasil) e transdutores longitudinais de 45 kHz de faces exponenciais e planas, visando

avaliar se havia um tipo de transdutor mais adequado. As medições de ultrassom foram

39

realizadas de forma direta, na direção paralela às fibras (comprimento da tora) (Figura 4.1a).

Com base em metodologia utilizada anteriormente pelo grupo de pesquisa do Laboratório de

Ensaios Não Destrutivos (LabEND) da Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI), as

medições foram realizadas em três posições (central, próximo a casca e entre o centro e a casca)

– Figura 4.1b. Para toras de menores diâmetros, foi necessário reduzir o número de medições.

Para a utilização dos transdutores de faces exponenciais, pequenos orifícios foram feitos

nas extremidades das toras. Nos ensaios com transdutores planos, para que houvesse melhor

acoplamento entre a madeira e o transdutor, foi utilizado gel medicinal.

Devido a necessidade de repetição dos ensaios de ultrassom durante a secagem das peças

e a impossibilidade de realizar os ensaios com os transdutores planos nos pontos onde os

orifícios foram feitos para a utilização dos transdutores exponenciais, não foi possível realizar

as medições com os dois tipos de transdutores nos mesmos pontos. Por esse motivo foi adotado

o esquema representado pela Figura 4.1b para os ensaios.

As primeiras medições de cada amostra foram realizadas com as toras recém abatidas

(umidade acima de 30%). No caso do Lote 3 as toras já foram entregues com umidades abaixo

de 30% de umidade (umidade média de 23%), inviabilizando a obtenção da velocidade na

condição saturada.

a b

Figura 4-1 Ensaio direto com propagação longitudinal na tora (a) e posicionamento do transdutor plano (vermelho) e exponencial (verde) na seção transversal (b)

4.3. Ensaio de ultrassom durante a secagem

Após os primeiros ensaios de ultrassom, na condição saturada (recém abatida), as toras

foram acondicionadas em local protegido de ações climáticas, a fim de que fosse possível a

secagem das peças. O acompanhamento da umidade foi realizado com medidor capacitivo

40

(PM1-E, Merlin, Brasil) - Figura 4.2 - até as toras a atingirem umidade em torno do equilíbrio

(12%). Cada medição da umidade foi realizada em três pontos de cada peça (base, meio e topo).

Figura 4-2 Controle de Umidade

Durante a secagem os ensaios de ultrassom foram realizados seguindo a metodologia já

descrita no item 4.2. Os ensaios de ultrassom em diferentes condições de umidade foram

realizados para a avaliação de adequação, para as peças roliças, do modelo de correção da

velocidade com a variação da umidade proposto pela NBR 15521 (2007) para vigas (madeira

serrada).

Ao atingirem a umidade de equilíbrio (em torno de 12%) as toras foram ensaiadas em

flexão estática.

4.4. Ensaio de flexão estática da madeira roliça na umidade de equilíbrio

Os ensaios de flexão estática foram realizados em pórtico com atuador hidráulico com

capacidade de carga de 500 kN (Figura 4.3) para a determinação da resistência (fm) e do Módulo

de Elasticidade (EM).

Os ensaios de flexão foram realizados de acordo com a EN 408 (2010), norma também

válida para madeira roliça – condição simplesmente apoiada com 2 cargas aplicada nos terços

do vão (L). Mesmo considerando a condição estática (cargas aplicadas nos terços do vão) que

minimiza os efeitos do cisalhamento, o comprimento das toras sempre foi suficiente para

permitir que o vão livre também estivesse de acordo com as especificações das normas para

este fim (ASTM D198, 2008), que indica que o vão mínimo (L) para o ensaio de flexão deve

ser de, no mínimo, 11 vezes o diâmetro da tora.

41

Figura 4-3 Ensaio de Flexão estática na madeira roliça

4.5. Análise visual

Imediatamente antes dos ensaios de flexão estática, todas as toras passaram por análise

visual. Para essa análise foi verificada a presença e a dimensão de fendas e de rachaduras, e a

existência de abertura entre os anéis de crescimento (shake). As toras foram, então, separadas

em lotes de diferentes grupos, definidos a partir de características e limites sugeridos pela NBR

16202:2013 e apresentadas na Tabela 4.2.

Tabela 4-2 Faixas de classificação visual

Características

Grupo I Grau de severidade 1 a 3 das rachas das extremidades; grau de severidade 1 e 2

das rachas do corpo; sem presença de rachas anelares.

Grupo II Grau de severidade 4 a 6 das rachas das extremidades; grau de severidade 3 e 4

das rachas do corpo; sem presença de rachas anelares.

Grupo III Grau de severidade 7 e 8 das rachas das extremidades; grau de severidade 5 e 6 das rachas do corpo; presença de rachas anelares com ângulo menor ou igual a

90º.

Grupo IV Grau de severidade 9 e 10 das rachas das extremidades; grau de severidade 7 e 8 das rachas do corpo; presença de rachas anelares com ângulo mais que 90º e

menor que 270º.

42

4.6. Determinação da densidade

Imediatamente após ensaio de flexão estática foram retirados três discos, de

aproximadamente 100 milímetros de espessura, ao longo do comprimento de cada tora (base,

meio e topo). Foram realizadas medições da massa e das dimensões dos discos para a

determinação da densidade aparente média de cada tora. As medições das dimensões foram

realizadas com paquímetro digital e repetida em diferentes pontos, tanto na medição do

diâmetro quanto da altura. Após as medições os discos foram acondicionados em estufa para

secagem, até que atingissem a condição anidra.

O acompanhamento da umidade foi feito por equipamento capacitivo, que tem limitação

de precisão na inferência da umidade, principalmente nas peças de maior diâmetro. Por isso,

após atingirem a condição anidra os discos passaram novamente por pesagem a fim de se

determinar a umidade média de cada tora. Estes valores de umidade foram utilizados nas

correções de densidade, de velocidade de propagação de ondas e dos resultados obtidos em

flexão estática, de forma a homogeneizar os dados para a umidade de referência da norma

(12%).

4.7. Cálculos

a) Cálculo das Velocidades

As velocidades longitudinais diretas de ultrassom (VL), em todas as condições de

umidade, foram obtidas através da relação entre o comprimento da peça (L) e o tempo de

propagação da onda no material (t). O valor final de velocidade adotado para cada tora (VL) foi

a média das velocidades obtidas nos diferentes pontos de medição (Figura 4.1 b).

b) Avaliação do modelo de correção da velocidade em função da umidade

De posse dos valores da velocidade na condição saturada (umidade acima de 30%) e nas

demais condições de umidade (entre 30% e 12%), foi avaliado se os modelos de correção das

velocidades para a condição de madeira saturada, adotados pela NBR 15521 (2007) e por

Lorensani (2013), Equações 3.1 e 3.2 respectivamente, poderiam ser aplicados para a madeira

roliça.

A fim de se obter resultados mais adequados para o tipo de material estudado nessa

pesquisa, um novo modelo de correção para as velocidades nas diferentes condições de umidade

foi proposto.

43

c) Determinação da Constante de Rigidez (CLL )

De posse dos resultados obtidos nos ensaios de propagação de ondas de ultrassom e nos

ensaios de densidade, ambos corrigidos para 12% de umidade, a constante de rigidez (CLL),

expressa em MPa, foi obtida pela Equação 4.1.

Cρ��% × V��² × 10�� Equação 4.1

Onde: ρ12% é a densidade aparente da madeira com umidade ≅12%, expressa em kg.m-3; V12 é

a velocidade de propagação da onda na madeira corrigida para 12 %, expresso em m.s-1.

A correção das velocidades obtidas para umidades entre a saturação (30%) e a umidade

de equilíbrio (12%) foi feita utilizando-se a equação 4.2 de Costa (2005). Essa equação foi

obtida pelo autor para o Eucalipto e por isso foi utilizada nesta pesquisa.

�� = ��,�� (��) Equação 4.2

A densidade foi corrigida para 12% de acordo com a EN 384 (2010): para cada 1% de

variação da umidade em relação a 12%, foi considerada variação de 0,5% na densidade.

d) Determinação da resistência (fm) e do Módulo de Elasticidade (EM) obtidos em flexão

estática

De posse dos resultados obtidos em flexão estática, a resistência (fm) e o módulo de

Elasticidade (EM) das toras foram calculados de acordo com a EN 408 (2010), por meio das

Equações 4.4e 4.5, respectivamente, as quais foram adaptadas para a seção circular.

f = ��×!×�×"×#$ Equação 4.4

Onde: P é a máxima carga aplicada na tora durante o ensaio de flexão, expressa em N; L é o comprimento

da tora, expresso em mm; D é o diâmetro da seção transversal da tora, expresso em mm.

%& = '×($×()*+%,-.+%)�×/×0*×(1*+%�1.+%) Equação 4.5

Onde: P40% e P10% são 40% e 10% da máxima carga aplicada na tora durante o ensaio de flexão,

expressas em N, f40% e f10% são os deslocamentos verticais correspondente às forças P40% e P10%,

44

expressos em mm; L é o comprimento da tora, expresso em mm; D é o diâmetro da seção

transversal na região central da tora, expresso em mm.

Após os cálculos todos os valores de resistência e de rigidez foram corrigidos para 12% de umidade utilizando as expressões 4.6 e 4.7 da NBR 7190 (1997), respectivamente.

R��% = R�%[1 + �(�%��)�� ] Equação 4.6

%��% = %�%[1 + �(�%��)�� ] Equação 4.7

Onde: U% é a umidade das toras durante ensaio de flexão.

4.8. Análise dos Resultados

a) Avaliação do modelo de correção da velocidade em função da umidade

De posse das velocidades de ultrassom obtidas nas toras ainda saturadas (VRealE e

VRealP), com o uso de transdutores exponencial (E) e plano (P) e das velocidades obtidas através

os modelos de correção propostos pela NBR 15521 (2007), Equação 3.1 - VnormaE e VnormaP - e

por Lorensani (2013), Equação 3.2 - VMansiniE e VMansiniP – foi realizada a avaliação da

adequação desses modelos para a madeira roliça utilizada nesta pesquisa.

Para a análise, primeiramente foram determinadas as estatísticas básicas: valores de

média, de desvio padrão e de coeficiente de variação dos dados. Também foram determinados

os valores de assimetria e de curtose, usados para testar a normalidade dos dados. Após o

cálculo das estatísticas básicas verificou-se se a velocidade saturada inicial (real) e a calculada

por meio dos modelos da NBR 15521 (2007) e de Lorensani (2013) eram estatisticamente

equivalentes.

Também foram verificadas as correlações estatísticas entre a velocidade saturada inicial

(real) e a velocidade saturada predita pelos modelos da NBR 15521 (2007) e de Lorensani

(2013).

Por último, modelos de regressão múltipla, utilizando os dados obtidos nesta pesquisa,

foram obtidos e avaliados, visando a predição da velocidade na condição saturada, com inserção

da velocidade, da umidade e da densidade no modelo, todos obtidos com umidades entre a

saturação e o equilíbrio.

45

O Lote 3, inicialmente pensado para a validação dos modelos, não pôde ser utilizado

para esta finalidade, pois, deste lote, apenas 3 peças roliças estavam com umidades acima de

30%.

b) Classificação da madeira roliça

Inicialmente verificou-se a viabilidade de utilização das faixas de classificação da NBR

15521 (2007) para classificar a madeira roliça de Eucalipto. Para isso, os valores de velocidade

na condição saturada e do coeficiente de rigidez, obtido com a velocidade e densidade com 12%

de umidade, foram utilizados para classificar as peças roliças utilizando as faixas de velocidade

propostas nesta norma. De posse da classificação verificou-se a adequação do valor de módulo

de elasticidade real à faixa de valores previstos na NBR 15521 (2007), considerando as três

categorias proposta por Kretschmann & Hernandez (2006):

• Categoria 1 – Valores dentro do intervalo esperado pela classificação.

• Categoria 2 –Valores inferiores ao esperado pela classificação. • Categoria 3 –Valores superiores ao esperado pela classificação.

Resultados enquadrados nas Categorias 1 e 3 são considerados acertos pelo método de

Kretschmann & Hernandez (2006), pois é esperado que o uso da curva rebaixada para o cálculo

das classes tenha como consequência o elevado enquadramento na Categoria 3. Resultados

enquadrados na Categoria 2 são considerados erros e são tolerados para apenas para 5% dos

resultados. De posse das categorias foi avaliada a eficiência das diferentes faixas de

classificação propostas (considerando ou não a influência dos diâmetros e da análise visual)

para que fosse possível a determinação da classificação mais adequada.

O mesmo procedimento foi realizado considerando a proposta de Lorensani (2013), que

indicou, para a madeira serrada de Eucalipto, a aplicação de coeficiente de redução de 1,18 nas

velocidades obtidas nos ensaios de ultrassom e, com essa velocidade corrigida, a utilização das

classes propostas pela NBR15521 (2007).

Para propor classificação com base nos resultados obtidos na madeira roliça de

Eucalipto utilizada nesta pesquisa, verificou-se a viabilidade de se obter correlações

estatisticamente significativa entre os parâmetros acústicos – variáveis independentes - (Vsat, E;

Vsat,P; CLL,E; CLL,P; faixa de diâmetro; classe visual) e a rigidez e resistência obtidos nos ensaios

de flexão estática – variáveis dependentes (E12; f12). Também foi avaliada a possibilidade de

inserção do diâmetro das peças roliças e da análise visual na classificação.

46

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os valores das densidades das espécies se diferenciaram dos tabelados na NBR7190

(1997) – Tabela 4.1, principalmente para o Eucalyptus grandis (Lote 1 – Tabela 5.1), cujo valor

foi cerca de 15% superior ao tabelado (Tabela 4.1). O Eucalyptus saligna (Lote 3 – Tabela 5.1)

apresentou valor apenas 2% inferior ao tabelado (Tabela 4.1), enquanto o Eucalyptus cloeziana

(Lote 2 – Tabela 5.1) apenas 1% inferior ao tabelado. O valor superior obtido para o Eucalyptus

grandis fez com que houvesse inversão na ordem incialmente esperada em termos de densidade.

Os valores de assimetria e de curtose (Tabela 5.1) indicam que a distribuição normal pode ser

aceita para a distribuição de frequência da densidade nos três lotes.

Tabela 5-1 Densidade aparente média (12% de umidade), de cada espécie e valores de assimetria e de curtose.

Espécie Densidade

12% de umidade Assimetria Curtose

Eucalyptus grandis 735 (7%)

-1,17 0,27

Eucalyptus cloeziana 809 (7%)

-0,35 -0,83

Eucalyptus saligna 714

(14%) -1,08 -0,40

Valores entre parêntesis correspondem ao coeficiente de variação

5.1 Avaliação do modelo de correção da velocidade em função da umidade

Para os dados de velocidade (saturada e co) provenientes dos 3 lotes utilizados nessa

análise a distribuição normal pode ser aceita, pois apresentaram valores de assimetria e de

curtose entre -2 e 2 (Tabela 5.2, Tabela 5.3 e Tabela 5.4).

Tabela 5-2 Estatísticas obtidas para as velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e na condição entre a saturação e o equilíbrio - VUE e VUP, utilizando os transdutores de faces exponenciais (E) e planas (P). Lote 01 – E. Grandis

Amostra Média CV (%) Assimetria Curtose VsatE 18 4598 6,7 -0,41 -1,14 VUE 18 4986 5,2 -0,13 -0,76 VsatP 18 4669 4,8 -0,66 -0,91 VUP 18 4919 5,0 -0,85 -0,30

47

Tabela 5-3 Estatísticas obtidas para as velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e na condição entre a saturação e o equilíbrio - VUE e VUP, utilizando os transdutores de faces exponenciais (E) e planas (P). Lote 02 – E. Cloeziana

Amostra Média CV (%) Assimetria Curtose VsatE 18 4523 8,7 0,39 -0,54 VUE 18 5368 9,5 0,63 -0,80 VsatP 18 4649 7,7 -0,32 -0,43 VUP 18 5279 10,2 -0,07 -1,11

Tabela 5-4 Estatísticas obtidas para as velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e na condição entre a saturação e o equilíbrio - VUE e VUP, utilizando os transdutores de faces exponenciais (E) e planas (P). Lote 03 – E. Saligna

Amostra Média CV (%) Assimetria Curtose VsatE - - - - - VUE 18 5103 9,1 0,77 -0,95 VsatP - - - - - VUP 18 4924 9,5 0,66 -1,05

*As toras do lote 3 foram entregues com umidade abaixo do ponto de saturação das fibras (30%)

Para a avaliação da adequação dos modelos propostos pelas Equações 3.1 e 3.2,

conforme metodologia detalhada no item 4.8a, foi realizada comparação estatística entre os

valores das velocidades obtidas nas diferentes maneiras (VsatE, VsatP, VNBRE, VNBRP, VMansiniE

e VMansiniP). Os resultados indicaram que, para os lotes 1 e 2, as velocidades obtidas pelos

modelos propostos pela NBR 15521 (2007) e por Lorensani (2013) não apresentam diferença

estatisticamente significativa (Exemplo na Figura 5.1). No entanto, os valores de velocidade

obtido por meio das equações de correção não são estatisticamente equivalentes aos obtidos nos

ensaios de propagação de ondas nas toras na condição saturada (Vsat) e apresentam, em média,

valores 10% inferiores para o Lote 01 e 16% inferiores para o Lote 02. Assim, o uso destes

valores poderia subestimar a classificação da madeira roliça. Os demais gráficos podem ser

visualizados no Anexo I.

48

Figura 5-1 Gráfico representativo da média e da variabilidade das velocidades obtidas nos ensaios da

madeira roliça na condição saturada com o uso do transdutor de faces exponenciais (VsatE) e das velocidades obtidas com o uso de Equação proposta pela NBR 15521 (2007) – VsatE NBR – e por Lorensani

(2013) – VsatE Masini – Lotes 01 – E. Grandis. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): �((VWX = −1745 + �(( + 16 × [ + \W]; Modelo de correção de Lorensani (2013): �((VWX = −2544 + 1,24 × �(( + 17 × [ + 0,33 × \W]

A equação de correção da velocidade em função da umidade de Lorensani (2013) foi

obtida para madeira de eucalipto, porém o autor utilizou peças de madeira serrada. A equação

apresentada pela NBR 15521 (2007) também foi obtida através de ensaios de ultrassom em

vigas e, neste caso, de espécies tropicais. Nesta pesquisa foi utilizada madeira roliça de

eucalipto, o que, provavelmente, é a causa das diferenças entre as medições reais na condição

saturada e os valores obtidos pelas equações de correção.

Como foi verificado que os valores reais das velocidades saturadas e os obtidos pelas

equações de correção não são estatisticamente equivalentes, foram realizadas regressões

simples, a fim de se averiguar a correlação entre esses valores. Em todos os casos analisados

foram encontradas correlações estatisticamente significativas (P-Valor<0,05) – Tabelas 5.5 e

5.6. Apesar de não serem estatisticamente iguais, as velocidades saturadas reais e as oriundas

da correção são correlacionadas e apresentam coeficiente de correlação superior a 0,87 para

todos os lotes analisados individualmente. O Lote 3 não entrou nesta avaliação por não haver

dados de ensaio suficientes para a velocidade saturada.

Vel

ocid

ade

(m.s

-1)

Vsat E VsatE Mansini VsatE NBR4000

4200

4400

4600

4800

49

Tabela 5-5 Regressão simples entre as velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e para velocidades obtidas por meio de aplicação de modelo de correção da norma NBR 15521 (2007) (VnormaE, VnormaP) e de Lorensani (2013) (VMansiniE e VMansiniP). Lote 01 – E. Grandis

R R2 (%) Erro P-Valor VsatlE - VnormaE 0,92 84,6 115 0,0000 VsatE - VMansiniE 0,93 86,5 113 0,0000 VsatlP - VnormaP 0,89 79,2 107 0,0000 VsatlP - VMansiniP 0,90 81,0 93 0,0000

E: ensaio com transdutor exponencial; P: Ensaio com transdutor plano. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): �((VWX = −1745 + �(( + 16 × [ + \W] Modelo de correção de Lorensani (2013): �((VWX = −2544 + 1,24 × �(( + 17 × [ + 0,33 × \W]

Tabela 5-6 Regressão simples entre as velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e para velocidades obtidas por meio de aplicação de modelo de correção da norma NBR 15521 (2007) (VnormaE, VnormaP) e de Lorensani (2013) ( VMansiniE e VMansiniP). Lote 02 – E. Cloeziana

R R2 (%) Erro P-Valor VsatlE - VnormaE 0,92 84,6 291 0,0000 VsatlE - VMansiniE 0,93 86,5 265 0,0000 VsatlP - VnormaP 0,93 86,5 206 0,0000 VsatlP - VMansiniP 0,94 88,4 201 0,0000

E: ensaio com transdutor exponencial; P: Ensaio com transdutor plano. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): �((VWX = −1745 + �(( + 16 × [ + \W] Modelo de correção de Lorensani (2013): �((VWX = −2544 + 1,24 × �(( + 17 × [ + 0,33 × \W]

As velocidades reais do ensaio, tanto para o transdutor exponencial como para o plano,

apresentaram coeficientes de correlação e erros de predição muito próximos, tanto utilizando a

Norma quanto Lorensani (2013).

Regressões múltiplas foram realizadas com os dados das peças roliças dos Lotes 1 e 2

(Tabela 5.7) a fim de que fosse possível propor um modelo de correção das velocidades em

função da umidade que se adequasse melhor para madeira roliça. Os modelos de correção

obtidos para os dois tipos de transdutores (exponencial e plano) se mostraram estatisticamente

significativos (P-valor<0,05), com coeficiente de determinação médio (R²=86%) muito

próximo aos obtidos utilizando as equações da norma brasileira e de Lorensani (2013).

50

Tabela 5-7 Regressões múltiplas entre as velocidades de ultrassom, obtidas nos ensaios com transdutores exponenciais e planos, nas toras saturadas (VRealE - VRealP) e as velocidades de ultrassom (VUE - VUP), umidade (U) e densidade aparente (_) nas toras com umidade entre 12% e 30%. Amostragem: Lotes 1 e 2.

VUE - VRealE R² 87%

Erro 249

P-Valor 0,00 Equação VRealE = -3496 + 1,41*VUE + 1,51*ρ + 1,98*U

VUP - VRealP R² 85%

Erro 251

P-Valor 0,00 Equação VRealP = -3332 + 1,15*VUP + 3,25*ρ + 2,3*U

Considerando a proximidade de valores dos coeficientes de determinação para a

predição da velocidade na condição saturada, tanto utilizando a equação obtida com a madeira

roliça de Eucalipto (Tabela 5.7), quanto utilizando a equação de Lorensani (2013) ou a equação

da NBR 15521(2007) – Tabela 5.5 e 5.6, verificou-se a viabilidade de propor adequação nas

equações propostas por Lorensani (2013) ou pela NBR 15521(2007) ao invés de utilizar uma

nova equação. Considerando as diferenças de velocidade obtidas pelas equações e nos ensaios,

verificou-se que a aplicação de um coeficiente de correção de 1,12 nas velocidades obtidas pela

equação da norma brasileira e de 1,14 para velocidades obtidas pela de Lorensani (2013)

permitiam obter velocidades na condição saturada estatisticamente equivalentes às obtidas nos

ensaios (Tabela 5.8).

51

Tabela 5-8 Resultado da comparação entre médias das velocidades nas toras na condição inicial saturada (VsatE, VsatP) e as velocidades obtidas por meio de aplicação de modelo de correção da norma NBR 15521 (2007) (VnormaE, VnormaP) e de Lorensani (2013) (VMansiniE e VMansiniP) após aplicação de coeficiente de correção de 1,12 no modelo de correção da norma e de 1,14 no modelo proposto por Lorensani (2013). Amostragem: Lotes 1 e 2

Grupos Homogêneos

Transdutor Exponencial

VRealE A

VNormaE A

VMansiniE A

Transdutor Plano

VRealP A

VNormaP A

VMansiniP A

*Letras iguais indicam lotes homogêneos – não há diferença estatística E: ensaio com transdutor exponencial; P: Ensaio com transdutor plano. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): �((VWX = −1745 + �(( + 16 × [ + \W] Modelo de correção de Lorensani (2013): �((VWX = −2544 + 1,24 × �(( + 17 × [ + 0,33 × \W]

5.2 Proposta de faixas de Classificação para a madeira roliça

Considerando as densidades médias dos três lotes (Tabela 5.1) é esperado que as

propriedades da madeira do Lote 2 sejam as maiores, a do Lote 3 as menores e as do Lote 1,

intermediárias e levemente superiores às do Lote 3. As propriedades obtidas na flexão estática

(resistência e rigidez) tiveram esse comportamento, mas as propriedades obtidas por ultrassom

(Velocidade e coeficiente de rigidez) foram superiores para o Lote 1 (Tabela 5.9).

Também como esperado, as propriedades obtidas por ultrassom apresentaram menor

coeficiente de variação do que as obtidas no ensaio de flexão estática, bem como maior

variabilidade da rigidez do que da resistência, comportamentos estes que se confirma na maior

parte dos dados desta pesquisa (Tabela 5.9), exceto para os dados do Lote 3, que apresentaram

maior variabilidade de resistência do que de rigidez.

A NBR 7190 (1997) não apresenta valores de resistência e de rigidez obtidos em flexão,

nem valores de propriedades para a madeira roliça. Para o Eucaliptus cloesiana (Lote 2 nesta

pesquisa) há valores de referência em Molina (2009 apud CALIL JR.; BRITO, 2010) para a

madeira roliça, indicando módulo de elasticidade de 24660 MPa, muito próximo do valor médio

obtido nesta pesquisa (Tabela 5.9). Esse valor é cerca de 1,7 vezes o valor indicado na tabela

de propriedades da NBR 7190 (1997) para o módulo de elasticidade na compressão da madeira

serrada. Considerando esta mesma relação, o valor médio do módulo de elasticidade obtido

nesta pesquisa para o Eucaliptus grandis (Lote 1) também está bem próximo do esperado; mas

o módulo médio obtido para o Eucaliptus saligna (Lote 3) está bem inferior ao esperado se a

52

relação de superioridade da madeira roliça fosse mantida (Tabela 5.9). Ranta-Maunus (1999)

comenta que as propriedades obtidas na madeira roliça são muito superiores às obtidas na

madeira serrada, o que poderia explicar a superioridade dos valores da rigidez obtidos para as

espécies avaliadas nesta pesquisa e no trabalho de Calil Jr. & Brito (2010).

Tabela 5-9 Parâmetros obtidos dos ensaios de ultrassom – velocidade saturada real (Vsat,real) e coeficiente de rigidez (CLL ) – com transdutores de faces exponenciais (E) e planas (P), dos ensaios de flexão estática – resistência (fm) e módulo de elasticidade (EM) e diâmetros das peças roliças nos três lotes ensaiados.

Lote Parâmetros CLL E

MPa

CLL P

MPa

fm

MPa

EM

MPa

Diâmetro

mm

Lote

1

Média 18922 18436 79 19550 207

CV (%) 9,1 8,9 28,0 38,3 24,6

Assimetria 0,54 0,26 -0,43 -0,13 0,95

Curtose -1,03 -0,70 -0,64 -0,80 -0,69

Lote

2

Média 23815 23040 95 24247 151

CV (%) 17 18 33 55 58

Assimetria 1,75 0,55 0,38 -0,76 0,62

Curtose 0,47 -0,48 -1,46 0,08 -1,44

Lote

3

Média 20002 18554 69 15292 182

CV (%) 12 12 31 20 32

Assimetria -0,40 -0,78 -0,61 -0,37 -1,05

Curtose -1,12 -1,03 -0,72 -0,54 -0,90

Uma das peças do Lote 03 apresentou valores de rigidez obtida na flexão (EM) muito

acima da média das outras peças desse lote, sendo responsável pela não normalidade dos dados

e considerada como ponto espúrio da distribuição de frequência. Por essa razão a peça foi

excluída na continuidade da análise estatística.

A análise visual das toras, registrada em fotografias e por meio de detalhamento da

condição visual de cada peça (Tabelas II.1, II.2 e II.3 do Anexo II), foi sumarizada na Figura

5.2, onde pode ser verificado que o Lote 2 foi o que apresentou maior número de peças com

poucos defeitos visuais (Classe I) enquanto o Lote 3 foi o que apresentou menor número de

peças nesta classe. Isso pode explicar, juntamente com a menor densidade, o comportamento

dos resultados obtidos nos ensaios de flexão, muito inferiores aos esperados.

53

Figura 5-2 Distribuição percentual das classes visuais em cada lote de madeira roliça

Uma das propostas desse projeto foi avaliar o comportamento dos tipos diferentes de

transdutores (de faces exponenciais e planas) nos ensaios de ultrassom. A análise dos resultados

de velocidade e de coeficiente de rigidez obtidos com cada um deles foi realizada através do

teste de comparação entre médias, tanto por lote quanto geral (Tabela 5.10). O intervalo de

confiança da diferença de médias contém o zero (Tabela 5.10), indicando que não há diferença

estatística entre os valores de velocidade e de coeficiente de rigidez obtidos pelos diferentes

transdutores.

Tabela 5-10 Comparação entre médias dos parâmetros acústicos obtidos pelos transdutores exponenciais e planos: velocidade saturada (VsatE e VsatP) e coeficiente de rigidez (CLL E e CLL P).

Lote 1 Lote 2 Lote 3 Geral VsatE - VsatP [-287,809; 103,059] [-554,315; 109,051] - [-263,174; 34,7869] CLL E - CLL P [-730,972; 1702,97] [-1962,52; 3511,79] [-42,2208; 2817,44] [-42,2208; 2817,44]

33%

33%

17%

17%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Class visual Lote 1

Classe IV

Classe III

Classe II

Classe I

44%

28%

11%

17%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Class visual Lote 2

Classe IV

Classe III

Classe II

Classe I

28%

44%

17%

11%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Class visual Lote 3

Classe IV

Classe III

Classe II

Classe I

54

Análise estatística de associação entre variáveis demonstrou que, nos Lotes 1 e 2, o

diâmetro está associado à praticamente todos os parâmetros analisados (Tabelas 5.11 e 5.12).

Para o Lote 1 o diâmetro não se associou ao coeficiente de rigidez obtido com transdutores de

face exponencial (Tabela 5.11). Embora a estatística do Lote 3 (Tabela 5.13) não mostre

associação do diâmetro com os outros parâmetros, a análise dos 3 lotes juntos (Tabela 5.14)

confirma a tendência apresentada nos dois primeiros lotes, de que o diâmetro está associado aos

parâmetros mecânicos obtidos, tanto nos ensaios acústicos quanto estáticos.

A associação da classificação visual com os demais parâmetros variou entre os Lotes.

No Lote 1 a classificação visual só se associou ao diâmetro (Tabela 5.11), no Lote 2, além do

diâmetro, a classificação visual se associou ao Vsat,E e ao f12 (Tabela 5.12). No Lote 3 a análise

visual não apresentou associação com os demais parâmetros (Tabela 5.13). Quando os três lotes

foram analisados de maneira única, a classificação visual só não apresentou correlação

estatisticamente significativa com as velocidades saturadas obtidas pelos dois tipos de

transdutores (Tabela 5.14).

Como era esperado, para os Lotes 01 e 02 (Tabelas 5.11 e 5.12), os parâmetros acústicos

– velocidade saturada e coeficiente de rigidez – apresentaram correlações estatisticamente

significativas com os parâmetros obtidos em flexão estática – resistência e módulo de

elasticidade – na maior parte dos casos. No primeiro lote (Tabela 5.11) a resistência não

apresentou associação com a velocidade saturada obtida com os transdutores exponenciais,

enquanto no Lote 2 (Tabela 5.12), f12 não apresentou correlação as velocidades saturadas nem

com os coeficientes de rigidez. O módulo de elasticidade, entretanto, se correlaciona com todos

os parâmetros acústicos nos dois primeiros lotes (Tabelas 5.11 e 5.12). No Lote 3 (Tabela 5.13)

os parâmetros acústicos, no geral, não foram associados aos parâmetros obtidos no ensaio de

flexão estática.

55

Tabela 5-11 Estatísticas coeficiente de correlação (R) e P-valor para a associação entre os parâmetros: diâmetro, classe visual, velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces exponenciais (VsatE), velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces planas (VsatP), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces exponenciais (CLL E), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces planas (CLL P), módulo de elasticidade em flexão obtido a 12% de umidade (E12) e resistência em flexão obtida a 12% de umidade (f12). Lote 1 – E. Grandis.

CLLE CLLP Diâmetro E12 f12 Visual VsatE VsatP

CLLE 0,8923 Não

associado

0,6093 0,5138 Não

associado

0,7566 0,7573

0 0,0122 0,0418 0,0007 0,0007

CLLP 0,8923 -0,5961 0,5799 0,5079 Não

associado

0,7447 0,7969

0 0,0148 0,0185 0,0446 0,0009 0,0002

Diâmetro Não

associado

-0,5961 -0,8402 -0,7343 0,6454 -0,5107 -0,5796

0,0148 0 0,0012 0,0069 0,0432 0,0186

E12 0,6093 0,5799 -0,8402 0,8877 Não

associado

0,638 0,6547

0,0122 0,0185 0 0 0,0078 0,0059

f12 0,5138 0,5079 -0,7343 0,8877 Não

associado

Não

associado

0,5286

0,0418 0,0446 0,0012 0 0,0353

Visual Não

associado

Não

associado

0,6454 Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado 0,0069

VsatE 0,7566 0,7447 -0,5107 0,638 Não

associado

Não

associado

0,9612

0,0007 0,0009 0,0432 0,0078 0

VsatP 0,7573 0,7969 -0,5796 0,6547 0,5286 Não

associado

0,9612

0,0007 0,0002 0,0186 0,0059 0,0353 0

56

Tabela 5-12 Estatísticas coeficiente de correlação (R) e P-valor para a associação entre os parâmetros: diâmetro, classe visual, velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces exponenciais (VsatE), velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces planas (VsatP), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces exponenciais (CLL E), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces planas (CLL P), módulo de elasticidade em flexão obtido a 12% de umidade (E12) e resistência em flexão obtida a 12% de umidade (f12). Lote 2 – E. Cloeziana.


CLLE 0,9709 -0,7076

0,0007

0,5051 Não

associado

Não

associado

0,7062 0,8881

0 0,0274 0,0007 0

CLLP 0,9709 -0,7867 0,605 Não

associado

Não

associado

0,7128 0,9075

0 0,0001 0,0061 0,0006 0

Diâmetro -0,7076

0,0007

-0,7867 -0,8761 -0,7079 0,5653 -0,6867 -0,6504

0,0001 0 0,0007 0,0117 0,0012 0,0026

E12 0,5051 0,605 -0,8761 0,7603 Não

associado

0,5461 0,5187

0,0274 0,0061 0 0,0002 0,0156 0,0229

f12 Não

associado

Não

associado

-0,7079 0,7603

-0,5064

0,0269

Não

associado

Não

associado 0,0007 0,0002

Visual Não

associado

Não

associado

0,5653 Não

associado

-0,5064

0,0269

-0,4979

0,03

Não

associado 0,0117

VsatE 0,7062 0,7128 -0,6867 0,5461 Não

associado

-0,4979

0,03

0,6715

0,0007 0,0006 0,0012 0,0156 0,0016

VsatP 0,8881 0,9075 -0,6504 0,5187 Não

associado

Não

associado

0,6715

0 0 0,0026 0,0229 0,0016

57

Tabela 5-13 Estatísticas coeficiente de correlação (R) e P-valor para a associação entre os parâmetros: diâmetro, classe visual, coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces exponenciais (CLL E), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces planas (CLL P), módulo de elasticidade em flexão obtido a 12% de umidade (E12) e resistência em flexão obtida a 12% de umidade (f12). Lote 3 – E. Saligna.

CLLE CLLP Diâmetro E12 f12 Visual

CLLE 0,9787 Não

associado

Não

associado

0,6029 Não

associado 0 0,0134

CLLP 0,9787

Não

associado

Não

associado 0,6423 Não

associado 0 0,0073

Diâmetro Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

E12 Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

f12 0,6029 0,6423 Não

associado

Não

associado

Não

associado 0,0134 0,0073

Visual Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

Não

associado

58

Tabela 5-14 Estatísticas coeficiente de correlação (R) e P-valor para a associação entre os parâmetros: diâmetro, classe visual, velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces exponenciais (VsatE), velocidade na condição saturada obtida com transdutor de faces planas (VsatP), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces exponenciais (CLL E), coeficiente de rigidez obtido com transdutores de faces planas (CLL P), módulo de elasticidade em flexão obtido a 12% de umidade (E12) e resistência em flexão obtida a 12% de umidade (f12). Lote 1, 2 e 3.


CLLE 0,951 -0,446

0,002

0,497 0,510

0,000

-0,311

0,033

0,419 0,473

0,000 0,000 0,019 0,007

CLLP 0,951 -0,516 0,575 0,543

0,000

-0,370

0,011

0,469 0,535

0,000 0,000 0,000 0,008 0,002

Diâmetro -0,446

0,002

-0,516 -0,781 -0,481 0,465 -0,512 -0,467

0,000 0,000 0,001 0,001 0,003 0,008

E12 0,497 0,575 -0,781 0,725 -0,341

0,019

0,565 0,514

0,000 0,000 0,000 0,000 0,001 0,003

f12 0,510

0,000

0,543

0,000

-0,481 0,725

-0,488

0,001

Não

associado

Não

associado 0,001 0,000

Visual -0,311

0,033

-0,370

0,011

0,465 -0,341

0,019

-0,488

0,001

Não

associado

Não

associado 0,001

VsatE 0,419 0,469 -0,512 0,565 Não

associado

Não

associado

0,867

0,019 0,008 0,003 0,001 0,000

VsatP 0,473 0,535 -0,467 0,514 Não

associado

Não

associado

0,867

0,007 0,002 0,008 0,003 0,000

O objetivo deste projeto foi avaliar o uso de parâmetros acústicos (velocidade saturada

e coeficiente de rigidez) na classificação de peças roliças de madeira. Verifica-se que tanto para

os lotes separados (Tabelas 5.11, 5.12 e 5.13) quanto para os três lotes em conjunto (Tabela

5.14), os coeficientes de correlação entre os parâmetros acústicos (velocidade ou coeficiente de

rigidez) e a resistência e a rigidez da madeira roliça, quando existem, apresentam coeficientes

de correlação baixos para serem utilizados em uma classificação. Além disso, tanto os

parâmetros acústicos como os parâmetros mecânicos obtidos em flexão são associados ao

diâmetro das peças roliças (Tabelas 5.11, 5.12 e 5.14). Esse resultado indicou ser necessário

realizar análise da influência do diâmetro das peças nos resultados, a fim de que fosse possível

adicionar esse parâmetro na proposta de classificação.

59

Para analisar a influência do diâmetro nos resultados, as peças provenientes dos 3 lotes

foram separadas em 4 faixas de diâmetro (Tabela 5.15). Os dados de velocidade saturada,

coeficiente de rigidez, resistência a flexão e módulo de elasticidade apresentaram redução

conforme houve aumento do diâmetro da peça (Tabela 5.15).

Tabela 5-15 Resultados médios de coeficientes de rigidez (CLL E e CLL P), velocidade saturada (VsatE, VsatP), resistência f12) e módulo de elasticidade (E12) em flexão nas diferentes faixas de diâmetro. Lotes 01, 02 e 03.

Grupo Faixa de Diâmetro

mm

CLLE

MPa

CLLP

MPa

VsatE

MPa

VsatP

MPa

f12

MPa

E12

MPa

1 50 a 109 23959 23009 5817 5696 31445 97

2 110 a 169 21049 20447 5183 5106 24712 94

3 170 a 229 19970 19243 5053 4960 16771 69

4 >230 19727 18388 4955 4785 11671 70

O teste de comparação de médias mostrou que, em geral, os parâmetros do Grupo 1

(diâmetro entre 50 e 109 mm) são os que mais se diferenciam dos demais para todos os

parâmetros avaliados. Para alguns parâmetros houve diferença também no Grupo 2 de diâmetro.

Nos grupos 3 e 4 não houve diferenciação para nenhum dos parâmetros avaliados (Tabela 5.16).

Tabela 5-16 Resultado do teste de comparação de médias dos valores de coeficientes de rigidez (CLL E e CLL P), velocidade saturada (VsatE, VsatP), resistência a flexão (f12) e módulo de elasticidade (E12) nos diferentes grupos de diâmetro. Lotes 01, 02 e 03.

Grupo Faixa de Diâmetro

mm CLLE CLLP VsatE VsatP f12 E12

1 50 a 109 B B C C B C

2 110 a 169 A AB B B B B

3 170 a 229 A A AB AB A A

4 >230 A A A A A A

*Letras iguais indicam lotes homogêneos – não há diferença estatística

Para a determinação das classes de resistência em função dos parâmetros acústicos

(velocidade saturada e coeficiente de rigidez) foi analisada a possibilidade de utilização de

regressões múltiplas envolvendo, além dos parâmetros acústico, os diâmetros das peças.

Entretanto, as matrizes de correlação obtidas (exemplo Tabela 5.17) mostraram que não seria

possível a utilização desse tipo de análise, uma vez que as variáveis independentes (diâmetro e

parâmetros acústicos) apresentam valores de correlação maiores do que os admissíveis em

regressões múltiplas (>0,5). Coeficientes de correlação (R) acima de 0,5 resultariam em

regressões múltiplas com presença de multicolinearidade.

60

Tabela 5-17 Exemplo de matriz de correlação obtida para regressão múltipla entre módulo de elasticidade (E12) – como variável dependente – e constante de rigidez obtida por transdutor exponencial (CLL E) e diâmetro – como variáveis independentes. Lotes 01, 02 e 03.

E12 CLLE Diâmetro

E12 1,00 -0,97 -0,85

CLLE -0,97 1,00 0,71

Diâmetro -0,85 0,71 1,00

Tanto a NBR 15521 (2007) como Lorensani (2013) utilizam como parâmetros de

classificação a velocidade na condição saturada (Vsat) ou o coeficiente de rigidez (CLL) obtido

com a velocidade e a densidade a 12% de umidade. Devido à influência do diâmetro da madeira

roliça nas propriedades acústicas e mecânicas, foi necessário a adição dos valores de diâmetro

na análise das classes propostas pela norma e por Lorensani (2013). Para tanto, os dados dos 3

lotes foram agrupados nos grupos das 4 faixas de diâmetro descritas anteriormente (Tabela

5.15), e para cada grupo foi verificada a adequação das classes. Como esperado em função da

associação, os diferentes grupos de diâmetro apresentaram comportamento diferenciado na

classificação.

A classificação das peças do Grupo 1 (Figuras 5.3, 5.4) e 2 (Figuras III.1 e III.2 do

Anexo III) utilizando a NBR 15521 (2007) se mostrou eficiente, com poucos erros na Categoria

2 (valor esperado pela classificação para o módulo de elasticidade – EM - superiores aos reais),

em média 4,5%, e grande porcentagem de peças classificadas na Categoria 1 (Valores reais

dentro do intervalo esperado pela classificação). Quando o coeficiente de correção – 1,18 -

proposto por Lorensani (2013) foi aplicado (Figuras 5.5 e 5.6), foi possível observar que não

houve erro na Categoria 2, porém praticamente todas as peças apresentaram erro na Categoria

3 (Valores reais de módulo de elasticidade superiores ao esperado pela classificação), o que

significa que a aplicação do coeficiente de correção resulta, nesse caso, em excesso de peças

subestimadas em termos de rigidez.

61

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-3 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 1 (faixa de diâmetro de 50 a 109 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a velocidade na condição saturada obtida com o

transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).

Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

62

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-4 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 1 (faixa de diâmetro de 50 a 109 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces

exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

63

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-5 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 1 (faixa de diâmetro de 50 a 109 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,18, proposto por

Lorensani (2013), aplicado à velocidade obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).

Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação. *Proposta por Lorensani (2013)

64

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-6 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 1 (faixa de diâmetro de 50 a 100 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente 1,18 proposto por Lorensani (2013); com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas

(c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

O número de erros enquadrados na Categoria 2 aumentou substancialmente quando

foram analisados os resultados dos Grupos 3 e 4 de diâmetros, tanto para a classificação

utilizando a NBR 15521 – Figuras III.3 e III.4 do Anexo III para o Grupo 3 e Figuras 5.7 e 5.8

para o Grupo 4 - como utilizando a proposta de Lorensani (2013) – Figuras III.9 e III.10 do

Anexo III para o Grupo 3 e Figuras 5.9 e 5.10 para o Grupo 4.

65

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-7 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4(diâmetro > 230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a velocidade na condição saturada obtida com o transdutor de faces


66

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-8 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro > 230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces exponenciais (a)

e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

67

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-9 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro > 230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,18* velocidade obtida com o



68

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-10 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro > 230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente

1,18*; com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


Tendo em vista a ocorrência de grande porcentagem de peças dos Grupos 3 e 4 na

Categoria 2, verificou-se a possibilidade de ser aplicado coeficiente de correção das

velocidades, na condição saturada e na condição seca, para que fosse possível a utilização das

faixas da NBR 15521 (2007) para peças roliças de eucalipto enquadrada em qualquer faixa de

diâmetro.

As peças pertencentes aos Grupos 3 e 4 foram enquadradas nas classes da NBR 15521

(2007) de acordo com os valores de módulo de elasticidade (EM) obtidos em flexão estática. O

valor mínimo de velocidade saturada de cada classe oriunda desse enquadramento - Vsat,EM -

foi comparado com o valor mínimo de velocidade saturada da classe de enquadramento de

acordo com os parâmetros acústicos - Vsat,Est). A relação entre Vsat,EM e Vsat,Est (Tabela 5.18)

mostra que, para as peças enquadradas nos Grupos 3 e 4, a velocidade da classe onde as peças

deveriam ser enquadradas (Vsat,EM) de acordo com suas propriedades mecânicas obtidas no

ensaio estático, é, em média, 23% menor para o Grupo 4 e 8% menor para o Grupo 3, que a

velocidade da classes onde as peças foram enquadradas previamente (Vsat,Est).

69

Tabela 5-18 Relação entre a velocidade da classe (Vsat,EM) onde as peças deveriam ser enquadradas de acordo com suas propriedades mecânicas (EM) e a velocidade da classes onde as peças foram enquadradas previamente (Vsat,Est) de acordo com a NBR 15521 (2007).

Grupo de Diâmetro VsatE VsatP CLLE CLLP Média

3 1,10 1,11 1,05 1,04 1,08

4 1,22 1,28 1,23 1,18 1,23

Primeiramente foi utilizado o valor de 1,23 como coeficiente de correção, que representa

a média obtida nas relações (Vsat,EM/Vsat,Est) das peças do Grupo 4. Os valores das velocidades,

saturada e seca, obtidas pelos ensaios de ultrassom foram divididas pelo coeficiente de correção

adotado e novamente classificadas. A classificação proveniente da correção das velocidades

pelo coeficiente 1,23 diminuiu os erros enquadrados na Categoria 2 quando comparado com os

erros provenientes da classificação pela NBR 15521, porém ainda continuaram altos, em alguns

casos aproximadamente 35%.

Adotou-se, então, como coeficiente de correção, o maior valor obtido pelas relações

(Vsat,EM/Vsat,Est) – 1,28. A aplicação de 1,28 como coeficiente de correção nas velocidades dos

Grupos 3 e 4 de diâmetro resultou na redução para 3,5%, em média, dos erros enquadrados na

Categoria 2, quando os parâmetros analisados foram os coeficientes de rigidez (CLLE e CLLP)

– Figuras 5.11 e 5.12.

70

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-11 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de 170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente 1,28; com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de

acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

71

(a) (b)

(c) (d)

Figura 5-12 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro > 230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente 1,28; com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da

classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

Após a aplicação do coeficiente de correção de 1,28, a classificação das peças

provenientes do Grupo 3 apresentou poucos erros na Categoria 2, entretanto muitas peças

apresentaram erro na Categoria 3. Esse resultado indica que a aplicação do coeficiente proposto

fez com que as peças dentro dessa faixa de diâmetro ficassem subestimadas em termos de

qualidade do material, o que pode acarretar em prejuízo econômico. A fim de aprofundar o

entendimento do comportamento da classificação nas diferentes faixas de diâmetro, foi aplicado

um coeficiente de 1,11, proveniente do erro calculado para o Grupo 3 (Tabela 5.18), para

verificar se a classificação do grupo apresentaria menor porcentagem de erros. A aplicação do

coeficiente resultou no aumento de peças enquadradas na Categoria 2 de erro para 21,5% em

média (Tabela 5.19), o que indica que o procedimento não foi adequado.

Para que fosse possível determinar a classificação mais adequada para o Grupo 3, foi

realizada comparação entre o desempenho de cada classificação proposta para as peças nessa

faixa de diâmetro (Tabela 5.19). A classificação de acordo com a NBR 15521 apresentou

aproximadamente 50% de erros na Categoria 2 para o grupo, valor muito acima do aceitável. A

aplicação do coeficiente de 1,18, proposto por Lorensani (2013), resultou num decréscimo das

72

peças enquadradas na Categoria 2 para cerca de 10% (valor médio), com redução para 80% das

peças enquadradas na Categoria 3. A aplicação dos coeficientes de 1,23 e 1,28 não resultaram

na diminuição de peças na Categoria 2, além de não enquadrar nenhuma peça na Categoria 1.

Considerando os resultados obtidos, para as peças do Grupo 3 a classificação mais adequada

foi com a aplicação do coeficiente de 1,18, determinado por Lorensani (2013) – Tabela 5.19.

Tabela 5-19 Análise de adequação da classificação para as peças do Grupo 3 – 170mm a 220mm de diâmetro.

VsatE VsatP CLL E CLL P 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Norma 29% 57% 14% 29% 57% 14% 14% 43% 43% 7% 43% 50% Mansini 0% 14% 86% 0% 14% 86% 21% 7% 71% 7% 7% 86%

1,11 14% 29% 57% 29% 29% 43% 14% 21% 64% 14% 7% 79% 1,23 0% 14% 86% 0% 14% 86% 7% 7% 86% 0% 7% 93% 1,28 0% 14% 86% 0% 14% 86% 0% 7% 93% 0% 7% 93%


Foi então analisado o resultado da classificação para as peças roliças provenientes dos

4 Grupos de diâmetro. Para os Grupos 1 e 2 foi utilizada a classificação proposta pela norma

brasileira de Classificação mecânica de madeira serrada de dicotiledôneas através de ultrassom

(NBR 155210/2007). As peças do Grupo 3 foram classificadas de acordo com a proposta de

Lorensani (2013), com a aplicação de um coeficiente de correção no valor de 1,18 nas

velocidades obtidas nas diferentes condições de umidade. Para as peças enquadradas no Grupo

4, foi aplicado coeficiente de correção (1,28) para as velocidades obtidas com a madeira na

condição saturada e seca. A análise mostra que a classificação proposta apresenta pequena

porcentagem de enquadramento na Categoria 2 (Tabela 5.20), o que é adequado. No entanto,

para o coeficiente de rigidez, o enquadramento na categoria 3 foi muito elevado, indicando que

com o uso deste parâmetro a quantidade de peças com rigidez subestimada é elevada (Tabela

5.20).

73

Tabela 5-20 Análise de adequação da classificação final proposta, para as peças de todos os grupos de diâmetro.

Categoria VsatE VsatP CLL E CLL P 1 43% 49% 25% 18% 2 6% 14% 6% 4% 3 49% 40% 67% 78%


74

6. CONCLUSÃO

Com relação a obtenção da velocidade saturada a partir da velocidade obtida em

umidades entre a saturação e o equilíbrio foi possível concluir que:

- O uso da equação proposta na NBR 15521 (2007) pode ser utilizada para a madeira

roliça desde que se aplique coeficiente de majoração de 1,12.

- O uso da equação proposta por Lorensani (2013) pode ser utilizada para a madeira

roliça desde que se aplique coeficiente de majoração de 1,14.

- O uso do modelo de regressão múltipla obtido nesta pesquisa especificamente para a

madeira roliça explicou de 85 a 87% da variabilidade da velocidade saturada, utilizando

transdutores de faces exponenciais e planas, respectivamente.

Com relação a classificação de peças roliças utilizando parâmetros acústicos

(velocidade na condição saturada ou coeficiente de rigidez obtido com velocidade e densidade

a 12% de umidade) foi possível concluir que:

- O diâmetro está associado com as propriedades acústicas e estáticas da madeira roliça,

bem como com sua classe visual. Em geral, conforme o diâmetro aumenta, todas as

propriedades acústicas e mecânicas diminuem, assim como a classe visual. Tendo em vista essa

associação, a classificação da madeira roliça tem que levar em conta a faixa de diâmetro das

peças. Além disso, a associação entre variáveis independentes inviabiliza a obtenção de modelo

de regressão múltipla envolvendo parâmetros acústicos, diâmetro e classe visual.

- Para pequenos diâmetros (inferiores a 169 mm), as classes propostas pela NBR 15521

(2007) podem ser utilizadas na classificação da madeira roliça de Eucalipto mas, conforme o

diâmetro aumenta é necessário aplicar coeficientes de minoração na velocidade e estes

coeficientes crescem com o aumento do diâmetro. De forma resumida:

Diâmetros até 169 mm: coeficiente de minoração = 1,0

Diâmetros entre 170 e 229 mm: coeficiente de minoração = 1,18

Diâmetros superiores a 230 mm: coeficiente de minoração = 1,28

- As velocidades obtidas com o uso de transdutores de faces exponenciais e planas foram

consideradas estatisticamente equivalentes.

75

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D198-08: Static tests of Timbers in Structural Sizes. Philadelphia, Pa, USA, 2008.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D1990-07: Establishing Allowable Properties for Visually-Graded Dimension Lumber from In-Grade Tests of Full-Size Specimens. Philadelphia, Pa, USA, 2007.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D25-99: Standard Specification for Round Timber Piles . Philadelphia, Pa, USA, 2005.

AMISHEV, Dzhamal; MURPHY, Glen E. In-forest assessment of veneer grade Douglas-fir logs based on acoustic measurement of wood stiffness. Forest ProductsJournal, Inist-cnrs, Cote Inist, v. 58, n. 11, p. 42-47. 2008.

ARRIAGA MARTITEGUI, F.; ESTEBAN, M.; ARGÜELLES, R.; BOBADILLA, I.; ÍÑIGUEZ, G. Efecto de las gemas en la resistencia a flexión de piezas enterizas de madera. Materiales de Construcción, v.57, p. 61-76, 2007.

ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15521: Ensaios não destrutivos — Ultra-som — Classificação mecânica de madeira Serrada de dicotiledôneas. Rio de Janeiro, 2007.8 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16202: Postes de eucalipto preservado para redes de distribuição elétrica — Requisitos. Rio de Janeiro, 2013. 57 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILIERA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190: Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. 107 p.

BARTHOLOMEU, A. Classificação de peças estruturais de madeira através do ultra-som. 2001. 105f. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Campinas.

BARTHOLOMEU, A; GONÇALVES, R.; BUCUR, V. Dispersion of ultrasonic waves in Eucalyptus lumber as a function of the geometry of boards. Scientia Forestalis, n. 63, p. 235-240. Junho/2003.

BERTOLDO, C. Estimativa de propriedades de rigidez da madeira a partir de avaliação acústica na árvore e em toras recém abatidas. 2011. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Campinas.

BODIG, J. Bending properties of Douglas fir/Larch and Hem-Fir dimension lumber.Special Report No. 6888. Department of Forestry and Wood Science, Colorado State University, Fort Collins, Colorado, 1977.

BOHANNAN, B. Effect of size on bending strength of wood members. USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory, Research Report, FPL 56, 1966.

BUCUR, V. Acoustics of wood. Springer – Verlag, Berlin, Germany.P.219-234, 2006.

76

CALIL Jr., C.; BRITO, L.D. Manual de Projeto e Construção de Estruturas com Peças Roliças de Madeira de Reflorestamento. Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, 2010, 332p.

CARTER, P.; BRIGGS, D.; ROSS, R. J.; WANG, X. Acoustic testing to enhance western forest values and meet customer wood quality needs. Productivity of Western Forests: A Forest Products Focus, p. 121-129, 2005.

COSTA, O. A. L. Velocidade de propagação de ondas de ultra-som na madeira para diferentes condições de umidade. 2005. Tese (Doutorado) - Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Campinas. DYCK, B. Precision forestry – the path to increased profitability. In: Proceedings, The 2nd International Precision Forestry Symposium, Seattle, Washington, USA. University of Washington, Seattle, Washington. pp. 3-8, Junho/2003.

DOYLE, D.V.; MARKWARDT, L.J. Properties of No. 2 dense kiln-dried southern pinedimension lumber. USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory, Research Paper, FPL 96, 1968.

DOYLE, D.V.; MARKWARDT, L.J. Properties of southern pine in relation to strengthgrading of dimension lumber. USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory, Research Paper, FPL 64, 1966.

DOYLE, D.V.; MARKWARDT, L.J. Tension parallel-to-grain properties of southern pine dimension lumber. USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory, Research Paper, FPL 84, 1967.

ESTEBAN, M.; ARRIAGA, F.; ÍÑIGUEZ, G.; BOBADILLA, I.; MATEO, R. Influencia de las fendas en la resistencia de la madera structural. Materiales de Construcción, v. 60, p. 115-132, 2010.

EUROPEAN STANDARDS.EN 338: Structural timber —Strength classes, 2009

EUROPEAN STANDARDS.EN 384: Structural Timber. Determination of Characteristics values of mechanical properties and density. 2010.

EUROPEAN STANDARDS.EN 408: Structural timber and glued laminated timber. Determination of some physical and mechanical properties, 2010.

GREEN, D.W.; EVANS, J.W. Moisture content and the mechanical properties of dimension lumber: decisions for the future. In: Proceedings of the in-grade testing of structural lumber. Forest Products Society, Madison, Wisconsin, p. 44-55, 1989. HUANG, C.L. Predicting lumber stiffness of standing trees. In: Proceedings of 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood, University of Western Hungary, Sopron, September 13-15, 2000. pp. 173-179, 2000.

JOHNSON, J.W.; KUNESH, R.H. Tensile strength of special Douglas-fir and Hem-Fir 2-inch dimension lumber. Wood and Fiber, v 6, p. 305-18, 1975.

77

KRETSCHMANN, D.; HERNANDEZ, R. Grading timber and glued structural members. Primary wood processing: principles and practice. Dordrecht, Springer, 339-390, 2006.

KUNESH, R.H.; Johnson, J.W. Effect of single knots on strength of 2 by 8-inch Douglas-fir dimension lumber. Forest Products Journal, v. 22, p. 32-26, 1972.

KUNESH, R.H.; Johnson, J.W. Effect of size on tensile strength of clear Douglas-fir and Hem-fir dimension lumber. Forest Products Journal, v. 24, p. 32-26, 1974.

LITTLEFORD, T.W. Flexural properties of dimension lumber from western Canada. VP-X-179. Environment Canada, Forestry Directorate and Western Forest Products Laboratory, Vancouver, BC, 1978.

LITTLEFORD, T.W.; ABBOTT, R.A. Parallel-to-grain compressive properties of dimension lumber from western Canada. VP-X-180. Environment Canada, Forestry Directorate and Western Forest Products Laboratory, Vancouver, BC, 1978. MADSEN, B. In-grade testing: problem analysis. Forest Products Journal, v. 28, p. 42-50, 1978.

MADSEN, B. In-grade testing: size investigation on lumber subjected to bending. Structural Research Service Report No. 15. Dept. of Civil Engineering, University of British Columbia, Vancouver, BC, 1976

MADSEN, B. Moisture content-strength relationship for lumber subjected to bending. Structural Research Service Report No. 11. Department of Civil Engineering, University of British Columbia, Vancouver BC, 1975

LORENSANI, R. G. Classificação de peças estruturais de eucalipto utilizando ultrassom. 2013. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Campinas.

MOLINA, J.C. (2009). Relatório final da caracterização dos eucaliptos. Projeto: Centro de Educação Ambiental (CEAM), Votorantin Metalurgia, Unidade Florestal.

PELIZAN, T.R. Estudo de propriedades mecânicas de peças roliças de Eucalipto Citridora utilizando a técnica de ultra-som. 2004. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos.

PELLERIN, R.; ROOS, R. J. Nondestructive evaluation of wood. Forest Products Society, p. 210, Madison, 2002.

RAIS, A., PRETZSCH, H., & VAN DE KUILEN, J. Roundwood pre-grading with longitudinal acoustic waves for production of structural boards. European Journal of Wood and Wood Products, 72, 87-98, 2013.

RANTA-MAUNUS, A. Round Small-diameter timber for constructions. Final report of project FAIR CT-95-0091. Espoo 1999, Technical Research Centre of Finland, VTT Publications 383, 191 p.

78

SANDOZ, J.L. Triage et firanaabilité des bois de construction. 186p. Thése (DoctoratenSciencesTechniques) - Departamento de Engenharia Civil, Escola Politécnica Federal de Lausanne, Lausanne, Suiça, 1990.

SANDOZ, J.L. Ultrasound applications to structural timber. In: Pacific Timber Engineering Conference – PTEC´94, 1994, Gold Coast, Australia, Anais, p. 740-744.

STANDARDS OF ASSOCIATION AUSTRALIA. AS 2878 Specification for mechanically stress graded timber, North Sydney, 1986.

TSEHAYVE, A.; BUCHANAN, A.H.; WALKER, J.C.F. Sort of logs using acoustics. Wood Science and Technology, v. 34, p. 337-344, 2000.

WANG, X. et al. Acoustics assessment of wood quality of raw forest materials. Forest Products Journal, v. 57, p. 6-14. Maio/2007.

WANG, X. et al. Diameter effect on stress-wave evaluation of modulus of elasticity of logs. Wood and Fiber Science, v. 36(3), p. 368-377. Julho/2002.

WAUBKE, N.V. Einsatz der Ultraschall - Impulslaufzeitmesung für die Sortierung von Bauhölzern. Holzbauforschung, p.152-154, Março/1988

WAUBKE, N.V. Grundsätzliche Untersuchungen zur Eignung der Ultraschall -Impulslaufzeitmessungen als vereinfachte und genauere Methode zur Klassification von Bauhölzern. 56p. Institut für Baustoffkunde und Bauphysik der Hochschule der Bundeswehr München, München. Deutschland. 1981.

WOLFE, R; MURPHY, J. Strength of small-diameter round and tapered bending members. Forest Products Journal, V. 55, nº3, p. 50-55, 2005.

ZANGIÁCOMO, A.L. Estudo de elementos estruturais roliços de madeira. 2007. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, São Carlos.

ZANGIÁCOMO, A.L.; CHRISTOFORO, A.L.; ROCCO LAHR, F.A. Módulos de elasticidade longitudinal e transversal em vigas roliças de madeira de Corymbiacitriodora. Vértices, v.15, n.1 p.63-68, 2013.

79

ANEXO I

Figura I. 1 Gráfico da média e da variabilidade das velocidades obtidas nos ensaios da madeira roliça na condição saturada com o uso do transdutor de faces exponenciais (VsatE) e das velocidades obtidas com o uso de Equação proposta pela NBR 15521 (2007) – VsatE NBR – e por Lorensani (2013) – VsatE Mansini.

Lote 01 – E. Grandis. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): aabcd = −efgh + aa + ei × j + _ck; Modelo de correção de Lorensani (2013): aabcd = −lhgg + e, lg × aa + ef × j + m, nn × _ck

Figura I. 2 Gráfico da média e da variabilidade das velocidades obtidas nos ensaios da madeira roliça na

condição saturada com o uso do transdutor de faces planas (VsatP) e das velocidades obtidas com o uso de Equação proposta pela NBR 15521 (2007) – VsatP NBR – e por Lorensani (2013) – VsatP Mansini. Lote 01

– E. Grandis. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): Vopq = −1745 + V + 16 × U + ρps; Modelo de correção de Lorensani (2013): �((VWX = −2544 + 1,24 × �(( + 17 × [ + 0,33 × \W]

80


Lote 02 – E. Cloeziana. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): aabcd = −efgh + aa + ei × j + _ck; Modelo de correção de Lorensani (2013): tuuvwx = −lhgg + e, lg × tuu + ef × y + m, nn × zw{


Lote 02 – E. Cloeziana. Modelo que correção da NBR 15521 (2007): aabcd = −efgh + aa + ei × j + _ck; Modelo de correção de Lorensani (2013): tuuvwx = −lhgg + e, lg × tuu + ef × y + m, nn × zw{

81

ANEXO II

Tabela AII.1 Classificação visual do Lote 01 – E. Grandis

Tora Extremidade I Extremidade II Corpo Grupo

1-1

I

1-2

II

1-3

-

III

2-1

II

82

2-2

IV

2-3

IV

3-1

I

3-2 III

3-3

III

83

4-1

I

4-2

II

4-3

I

5-1

I

5-2

II

84

5-3

IV

6-1

I

6-2

II

6-3

II

Tabela AII.2 Classificação visual do Lote 02 – E. Cloeziana


1-1 - - - I

1-2 - - - I

85

1-3 - - - I

1-4 - - - I

1-5 - - - I

1-6 - - - I

1-7 - - - I

2-1

I

2-2

II

2-3

- II

86

2-4

IV

2-5

III

2-6

-

II

3-1

II

3-2

IV

3-3 - - - IV

87

3-4 - - - II

3-5 - - - III

3-6

I

Tabela AIII.3 Classificação visual do Lote 03 – E. Saligna


1-1

I

1-2

II

1-3

I

88

1-4

II

1-5

I

1-6

II

2-1

II

2-2

II

89

2-3 III

2-4

III

2-5

IV

2-6

II

3-1

II

90

3-2

I

3-3

II

3-4

I

3-5

III

3-6

IV

91

ANEXO III

(b) (b)

(c) (d)

Figura III.1 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 2 (faixa de diâmetro de 110 a 169 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a velocidade na condição saturada obtida com o



92

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.2 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 2 (faixa de diâmetro de 110 a 169 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces


93

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.3 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de 170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a velocidade na condição saturada obtida com o



94

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.4 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de 170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces


95

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.5 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro >230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a velocidade na condição saturada obtida com o transdutor de faces


96

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.6 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro >230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces exponenciais (a)

e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

97

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.7 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 2 (faixa de diâmetro de 110 a 169 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,18, proposto

por Lorensani (2013), aplicado à velocidade obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


98

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.8 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 2 (faixa de diâmetro de 110 a 169 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente 1,18 proposto por Lorensani (2013); com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas


99

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.9 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de 170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,18, proposto

por Lorensani (2013), aplicado à velocidade obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


100

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.10 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo coeficiente 1,18 proposto por Lorensani (2013); com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas


101

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.11 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro >230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,18, proposto por

Lorensani (2013), aplicado à velocidade obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


102

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.12 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro >230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando o coeficiente de rigidez obtido com velocidade reduzida pelo

coeficiente 1,18 proposto por Lorensani (2013); com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


103

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.13 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 3 (faixa de diâmetro de 170 a 229 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,28 à

velocidade saturada obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


104

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.14 Classificação das peças de madeira roliça pertencentes ao Grupo 4 (diâmetro >230 mm), pela NBR15521 (2007), considerando a aplicação de coeficiente de redução de 1,28 aplicado à velocidade

saturada obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da classificação (b e d).


105

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.15 Classificação final das peças de madeira roliça pertencentes considerando a velocidade na condição saturada obtida com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias

de acertos e erros da classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

106

(a) (b)

(c) (d)

Figura III.16 Classificação final das peças de madeira roliça considerando o coeficiente de rigidez obtido com o transdutor de faces exponenciais (a) e planas (c) e respectivas categorias de acertos e erros da

classificação (b e d). Categoria 1 – Valores reais dentro do intervalo esperado pela classificação; Categoria 2 –Valores reais inferiores ao esperado pela classificação e Categoria 3 –Valores reais superiores ao esperado pela classificação.

CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA ROLIÇA DE EUCALIPTO POR...

Documents

Transcript of CLASSIFICAÇÃO DE MADEIRA ROLIÇA DE EUCALIPTO POR...