Propriedades mecânicas da madeira

As propriedades mecânicas da madeira apresentam uma grande variabilidade em virtude, sobretudo, da sua estrutura não homogénea, da presença de defeitos, do grau de humidade e das condições de ensaio. Existem dois modos de avaliar a resistência mecânica da madeira:

O primeiro, usado até cerca de 1975, consiste em avaliar a resistência mecânica a partir de provetes pequenos (20 x 20 mm de secção transversal) e sem defeitos.
Com esta abordagem, considerando provetes pequenos e sem defeitos, a madeira apresenta:

· O diagrama tensões/extensões para esforços de tracção no sentido das fibras é praticamente rectilíneo e a resistência à tracção pode ser da ordem do dobro da resistência à compressão segundo o mesmo sentido.
· Embora neste tipo de ensaios a madeira apresente elevada resistência à tracção no sentido das fibras, já na direcção transversal a resistência é muito pequena, sendo de evitar, na construção, que fique sujeita a este género de esforços.
· Relativamente à compressão axial, isto é, no sentido das fibras, a rotura produz-se quer por esmagamento segundo um plano radial do provete quer por escorregamento segundo um plano, em geral a 45o.
· Quanto à compressão perpendicular às fibras - (transversal) as deformações elásticas são muito pequenas, dando-se grandes deformações por esmagamento da madeira.

Na prática os valores têm que ser reduzidos com factores de correcção devido aos defeitos como os nós, descaio, fendas, empeno e outras imperfeições.

A abordagem alternativa, isto é, o segundo modo, mais recente, consiste em classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural (com defeitos), eliminando assim a necessidade de utilização de factores de correcção devido a nós e outros defeitos. A desvantagem deste método é que os ensaios exigem não só maior quantidade de madeira como também equipamento de ensaio muito mais sofisticado.
A classificação de madeiras para estruturas destina-se a limitar a gama de variação das propriedades mecânicas apresentadas para uma determinada madeira, proporcionando lotes de material com comportamento mecânico mais previsível. Esta operação baseia-se em normas de classificação visual, isto é, avaliação a olho nu dos defeitos da madeira em provetes de dimensão estrutural (de acordo com EN 518: 1995), ou em normas de classificação mecânica (de acordo com EN 519, 1995), isto é, também em provetes de dimensão estrutural em que se determina a rigidez por medição da flecha num ensaio de flexão, fazendo-se então uma estimativa da resistência.
A resistência da madeira a empregar poderá ser especificada para os diferentes elementos estruturais por uma das seguintes vias:
· Escolha de uma determinada espécie de madeira e especificação da Classe de Qualidade pretendida (pressupondo-se o conhecimento das respectivas propriedades mecânicas);

Classe de Qualidade - madeira de uma dada espécie ou de determinado grupo de espécies consideradas equivalentes em termos de comportamento mecânico, classificada numa dada qualidade segundo regras de limitação de defeitos (por exemplo os nós ou o fio inclinado) ou segundo a avaliação de uma propriedade mecânica (por exemplo o módulo de elasticidade). A norma de classificação deve obedecer ao disposto na EN 518 (classificação visual) ou na EN 519 (classificação mecânica) (LNEC M1,1997).

Relativamente à madeira de Pinheiro bravo produzida em Portugal podem especificar-se duas classes de qualidade: Classe EE (Especial para Estruturas) e Classe E (Estruturas), de acordo com a Norma Portuguesa NP 4305, cujas características mecânicas são apresentadas na Ficha LNEC M2: "Pinho bravo para estruturas". Quanto a outras madeiras geralmente utilizadas em estruturas, o EN 1912 apresenta em anexo uma listagem das normas de classificação visual de madeira aceites e respectivas Classes de Qualidade e no Quadro seguinte apresentam-se classes de Qualidade (e de resistência) para algumas madeiras correntemente utilizadas em estruturas.
Quadro - Classe de Qualidade / Classe de Resistência em madeiras utilizadas em estruturas

· Definição da Resistência Mecânica pretendida, especificando a Classe de Resistência correspondente.
A especificação por Classe de Resistência permite a selecção das propriedades mecânicas do material a utilizar sem que para isso seja necessário ter conhecimento das madeiras disponíveis no mercado.

Classe de Resistência - conjunto de classes de qualidade, decorrentes de sistemas de classificação (visual ou mecânica) de madeiras para estruturas, representados para fins de dimensionamento pelas mesmas propriedades físicas e mecânicas.

O sistema de Classes de Resistência estabelecido na EN 338 compreende 9 classes para as Resinosas e 6 para as Folhosas. A separação das madeiras nestes dois grupos reside no facto de as Folhosas, comparativamente às Resinosas, poderem apresentar valores superiores de massa volúmica sem que tal facto corresponda sempre a valores superiores de resistência ou de elasticidade.

A especificação por esta via pressupõe igualmente que a madeira a empregar tenha sido classificada segundo uma norma ou especificação de classificação visual ou mecânica de madeiras para estruturas, adequada à espécie lenhosa escolhida.
Para o efeito deverá consultar-se o EN 1912, que indica, para as espécies de madeira correntemente utilizadas em estruturas, as respectivas Classes de Qualidade que correspondem a uma determinada Classe de Resistência. No quadro 5 foram apresentados exemplos concretos da correspondência entre Classes de Qualidade e Classes de Resistência.

Esta abordagem (classes resistência/classes de qualidade) em que os provetes de dimensão estrutural, incluem os defeitos, o valor da resistência à compressão é frequentemente semelhante ao valor da resistência à tracção podendo mesmo ser mais elevado, comportamento muito diferente do observado para provetes pequenos e sem defeitos onde a resistência à tracção pode ser de 2 a 4 vezes superior à resistência à compressão.