Parceiros responsáveis: SerQ (Portugal) e Cesefor (Espanha)
Parceiro colaborador: Ademan (Espanha)
Descrição: O principal objetivo desta Experiência consiste na caracterização de espécies folhosas locais (choupo, faia de 2ª qualidade e castanho), através de uma campanha experimental em madeira serrada (tábuas), dividindo-se em quatro tarefas:
- Caracterização não destrutiva da matéria-prima;
- Avaliação do desempenho mecânico (ensaios de flexão e tração);
- Comportamento mecânico de ligadores madeira-madeira (embedment strength).
Mais de 700 pranchas foram caracterizadas de forma não destrutiva para cumprir estes objectivos: aproximadamente 150 pranchas de castanheiro (PT); aproximadamente 350 pranchas de faia (ES) (33 da 1ª qualidade e 320 da 2ª qualidade); e aproximadamente 275 pranchas de choupo. A caracterização consistiu no registo qualitativo de defeitos como nós e descaio, e na medição das dimensões e massa, seguindo-se a utilização do principio de vibração longitudinal para determinação da frequência de vibração e módulo de elasticidade dinâmico (Fig. 1). Esta última característica apresenta correlações significativas com as propriedades mecânicas usualmente determinadas por via de ensaios estáticos (Fig. 2). Estes são de extrema importância para a classificação da madeira em termos de classes resistentes, úteis ao dimensionamento de estruturas de madeira, bem como para o fabrico de elementos estruturais como são exemplo a madeira lamelada colada (GLT) e a madeira lamelada colada cruzada (CLT).
Figura 1 – Ensaio de caracterização não destrutiva
Numa segunda fase seguiu-se uma campanha de ensaios estáticos para a determinação dos valores de módulo de elasticidade e resistência seguindo os pressupostos da EN 408, tanto para esforços de tração (realizados no SerQ), como para esforços de flexão (realizados no SerQ e no CESEFOR) (Fig.3). Alguns dos trabalhos encontram-se ainda em curso. No entanto, foi até ao momento possível obter os seguintes resultados tendo por base os valores característicos obtidos:
- O choupo pode ser enquadrado na classe resistente T12 (tração) equivalente à classe C20 (flexão), condicionado pelo valor característico de massa volúmica (333 Kg/m3);
- A faia de 2ª qualidade pode ser enquadrada na classe resistente D30 (flexão), condicionado pela resistência à flexão (33,4 MPa). Por outro lado, considerando as classes de resistência propostas para folhosas por Kovryga et al. (2020), a faia enquadra-se na classe DT22 (tração), condicionado pelo módulo de elasticidade médio (13,2 GPa).
Figura 2 – Correlação entre módulo de elasticidade dinâmico (Edyn) e estático à tração (Et,0)
Figura 3 – Layout de ensaio à tração (topo) e flexão (abaixo)
Adicionalmente, no dimensionamento de estruturas de madeira, as ligações desempenham um papel importante. Nesse âmbito, foram realizados ensaios nas instalações do CESEFOR para caracterização do desempenho do choupo e faia ao esmagamento localizado. O choupo foi caracterizado em ambas as direções paralela e perpendicular às fibras, com parafuso de 9 mm de diâmetro nominal (Fig. 4). A faia foi caracterizada na direção paralela às fibras com parafuso de 9 mm de diâmetro nominal e parafuso de porca e anilha de 12 mm de diâmetro (Fig. 5).
Figura 4 – Layout de ensaio da resistência de incorporação no choupo: paralelo ao grão (topo) e perpendicular ao grão (abaixo)
Figura 5 – Layout de ensaio de esmagamento localizado: paralelo às fibras com parafuso (topo) e paralelo às fibras com parafuso de porca e anilha (abaixo)
Os ensaios experimentais foram realizados Segundo a Norma Europeia EN 383, tendo-se considerado 23 provetes para cada direção no choupo, e 20 para cada tipo de ligador na faia. A curva força vs deslocamento para cada ensaio realizado são apresentadas na Figura 6 para o choupo e na Figura 7 para a faia.
Figura 6 – Curvas força-deslocamento para o choupo: paralela às fibras (topo) e perpendicular às fibras (abaixo)
Figura 7 – Curvas força-deslocamento para a faia: paralela às fibras com parafuso (topo) e paralela às fibras com parafuso de porca e anilha (abaixo)
Estes resultados, bem como outros relacionados com o projeto foram considerados na produção de diversos outputs, como artigos em congressos internacionais (Sustainable and Digital Buildings; SHATIS’22; 22nd NDTE Symposium), bem como Dissertações de Mestrado em Engenharia (Cláudio Ferreira – Universidade de Coimbra e Gonzalo Cabrera – Universidad Politécnica de Madrid).