Influência da temperatura e do ângulo da grã na resistência ao embutimento da madeira

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017A resistência ao embutimento da madeira é um dos parâmetros usados para avaliar a capacidade de carga das ligações em estruturas de madeira. Em condições normais e nas direções paralela e perpendicular à grã, a determinação experimental dessa propriedade é realizada a 20 °C e 12% de teor de umidade. Contudo, a resistência ao embutimento sofre modificação quando submetida a temperaturas elevadas, umidade e diferentes ângulos de inclinação entre o esforço e a grã da madeira. Dessa forma, os objetivos desta pesquisa são: avaliar o efeito da temperatura e do ângulo da grã na resistência e o coeficiente inicial de rigidez ao embutimento da madeira; propor uma metodologia de testes de embutimento a temperaturas elevadas e um modelo matemático para representar a modificação da resistência ao embutimento como uma função contínua da temperatura e do ângulo da grã, para que possa ser usada na modelagem de ligações de madeira. Os testes de embutimento foram realizados com uma amostra de 1400 corpos de prova, de duas espécies de madeira (Pinus elliottii e Eucalyptus saligna), divididos em 10 níveis de temperatura entre 25 e 180 °C e 7 ângulos de inclinação da grã entre 0 e 90°. Foi realizada uma avaliação das metodologias de determinação da força de embutimento descritas nas normas ASTM D5764-97a e EN 383:2007 e definiu-se a metodologia para determinar a resistência ao embutimento. Esses resultados permitiram analisar a influência da temperatura e do ângulo da grã no embutimento da madeira, além de determinar os fatores de modificação da resistência ao embutimento característica. Os resultados mostram que a temperatura e o ângulo de inclinação da grã influenciaram os tipos de falhas, as resistências e o coeficiente inicial de rigidez de embutimento. Por meio da análise de regressão, foram definidas equações contínuas para expressar os fatores de modificação em função da temperatura e do ângulo da grã. Os resultados foram satisfatórios para as duas espécies estudadas e essas equações podem ser utilizadas em modelos numéricos para prever a capacidade de cargas das ligações em madeira.Abstract: The wood embedding strength is a parameter used to assess the load-bearing capacity for design of bolted connections. In normal conditions, the experimental procedure of this property is determined at 20 °C, 12% moisture content and parallel and perpendicular to the grain. However, the embedding strength is modified when subjected to different temperature, moisture content and slope angles between the stress and the grain of the wood. Therefore, the objective this research are: to evaluate the effect of the temperature and grain angle on the wood embedding strength; propose a methodology for embedding strength at high temperatures and to propose reduction factor of this property as a continuous function of the grain angle and the temperature, which can be used in modeling of timber bolted connections. The embedding tests were carried with a sample composed of 1400 test specimens, divided into 2 species (Pinus elliottii and Eucalyptus saligna), 10 temperatures in the range from 25 to 180 ° C and 7 grain angles between 0 and 90°. An evaluation was made of the method of determination of embedding force described in ASTM D5764-97a and EN 383: 2007 and the methodology to determine the embedding strength. These results allow the evaluation of the influence to the temperature and grain angle on the wood embedding, besides to determined the characteristic reduction factors. The results show that the temperature and grain angle influenced the types of failure, the embedding strength and the foundation values. By regression analysis, reduction factor equation of the values of the reduction factors were defined as a function of temperature and grain angle. The results were satisfactory for two species and the reduction factor equation can be used in numerical models to predict the load capacity of timber connections