Low cost methodology to determine the modulus of elasticity by static flection of beams of angelim pedra (Hymenolobium petraeum)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i10.32633

Keywords:

Modulus of Elasticity; Principle of Virtual Work; Timber; Angelim Pedra; Bending.

Abstract

The aim of this paper is to determine the Modulus of Elasticity (MOE) by using the Principle of Virtual Work and deflection values obtained experimentally from a beam made of angelim pedra (Hymenolobium petraeum) timber, through a low-cost methodology. Three timber beams used to determine MOE were obtained in Açailândia – MA commerce, with cross-sections of (60,0 x 43,0) mm² and (55,0 x 40,0) mm² and equal lengths of 5500 mm. Three point timber beams with free span of 4500 mm were loaded with 20 kgf, 40 kgf and 60 kgf. MOE values varied between 13039,13 MPa and 13505,28 MPa, with mean value and coefficient of variation equal to 13225,01 MPa and 1,36%, respectively. To give a greater support to the comparative analysis, experimental MOEs were compared with literature review. Finally, the methodology applied on the timber of the species Hymenolobium petraeum, presented satisfactory results to the Modulus of Elasticity by static flection.

References

Alves, R. C., Smits, M. A., & Carrasco, E.V. M. (2016). Estimativa da densidade e dureza janka de madeiras tropicais por meio do método de penetração. Revista Mecânica Experimental. Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões, 26(1), 71-77. http://www-ext.lnec.pt/APAET/pdf/Rev_26_A9.pdf.

Amorim, E. P., Barbosa, J. A., Ballarin, A. W., Freitas, M. L. T., Cambuim, J., Moraes, M. L. T., Gonçalves, P. S., & Longui, E. L. (2021). Caracterização físico-mecânica e usinagem de madeira de 10 progênies clonais de Hevea de 12 anos com potencial para móveis. Revista Research, Society and Development, 10(17), e72101724239. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v10i17.24239.

Andrade, A. C. A., Brito, T. R., Silva, J. R. M., Ferreira, S. C., Junior A. A. C., & Lima, J. T. (2022). Influence of basic wood density on the specific cutting energy. Revista: Research, Society and Development, 11(7), e13511729674. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v11i7.29674.

Araújo, H. (2007). Relações funcionais entre propriedades físicas e mecânicas de madeiras tropicais brasileiras. Revista Floresta, 37(3), 399- 416. https://revistas.ufpr.br/floresta/article/download/9937/6830.

ABNT NBR 7190, 29 de junho de 2022. Projeto de estruturas de madeira - Parte 1: Critérios de dimensionamento. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 7190, 29 de junho de 2022. Projeto de estruturas de madeira - Parte 3: Métodos de ensaio para corpos de prova isentos de defeitos para madeiras de florestas nativas. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

Baraúna, E. E. P., Nunes, S. M. V., Nunes, R. F., Dias, T. L., Baldin, T., Arantes, M. D. C., Monteiro, T. C., & Goulart, S. L. (2022). Umidade de equilíbrio da madeira de Eucalyptus Spp. para omunicípio de Montes Claros, Minas Gerais. Revista: Research, Society and Development, 11(9), e15711931160. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v11i9.31160.

Bartholomeu, C., Sousa, C., & Brazolin, S. (2020). De árvore invasora à matéria-prima – pesquisa sobre o potencial de uso da leucena para o design de produtos. Revista Estudos em Design, 28(2) 155–169. https://estudosemdesign.emnuvens.com.br/design/article/download/992/435.

Christoforo, A. L., Molina, J. C., Panzera, T. H., Almeida, D. H., Ribeiro F., S. L., Scaliante, R. M., & Lahr, F. R. (2013). Módulo de elasticidade em vigas de madeira de dimensões estruturais pelo método dos mínimos quadrados. Revista Árvore 37(5), 981-988. 10.1590/S0100-67622013000500020.

Dias, F., & Lahr, F. (2004). Estimativa de propriedades de resistência e rigidez da madeira através da densidade aparente. Revista Scientia Forestalis, 65(1), 102–113. https://www.ipef.br/publicacoes/scientia/nr65/cap10.pdf.

EUROCODE EN 408 (2010). Timber structures. Structural timber and glud laminated timber. Determination of some physical and mechanical properties.

Ferreira, M., Melo, R., Zaque, L., & Stangelin, D. (2019). Propriedades físicas e mecânicas da madeira de angelim-pedra submetida a tratamento térmico. Revista Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, 16(1), 3-7. https://doi.org/10.4322/2176-1523.20191297.

Gomes, L. D., Gomes, J. D, Hackenberg, A. M., & Mello, M. M. C. (2020). Sistema construtivo de madeira laminada colada (MLC): técnicas e desempenho termoenergético. Revista Research, Society and Development, 9(1), e191911919. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i1.1919.

Hibbeler, R. C. (2010). Resistência dos materiais. Pearson (7º edição.).

Instituto de Pesquisas Tecnológicas [IPT]. (2022). Características gerais: angelim-pedra (Hymenolobium petraeum Ducke). São Paulo. http://www.ipt.br/informacoes_madeiras/8.htm.

Lepage, E., Salis, A. G.; & Guedes, E. C. E. R. (2017). Tecnologia de proteção da madeira. Montana Química S. A. (1°a. ed.).

Marchesan, R., Souza, L., Fortes, R., Reinaldo, R., Barros, A., & Santos, A. (2021). Physical-mechanical characterization of the wood of plathymenia reticulata benth(vineyard-of-field) native species of the cerrado of the state of Tocantins. Revista Floresta 51(1), 247-254. http://dx.doi.org/10.5380/rf.v51i1.68591.

Martins, T. F. R. M. (2010). Dimensionamento de estruturas de madeira: coberturas e pavimento. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Técnica de Lisboa – IST (151p.). Lisboa/PT. https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/395142227849/Tese.

Morales, E. (2008). Determinação do módulo de elasticidade da madeira: proposta para simplificação de procedimentos metodológicos. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais). Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade de São Paulo – USP (p. 58.). São Carlos. 10.11606/D.88.2002.tde-23042007-085046

Oliveira, F. L., Garcia, J. N., & Florsheim, S. M. B. (2006). Propriedades da madeira de Pinus taeda L. em função da idade e da posição radial na tora. Revista do Instituto Florestal, 18(1), 59-70. https://smastr16.blob.core.windows.net/iflorestal/ifref/RIF18/RIF18_59-70.pdf.

Oliveira, J. T. S., Tomazello Filho, M., & Fiedler, N. C. (2010). Avaliação da retratibilidade da madeira de sete espécies de Eucalyptus. Revista Árvore, 34(5), 929-936. 10.1590/S0100-67622010000500018.

Pfeil, W., & Pfeil, M. (2021). Estruturas de madeira. Editora LTC (6ª Ed. revisada).

Pietrobon, I. M. (2022). Estimativa da resistência e da rigidez à compressão paralela às fibras pela dureza e pela densidade aparente de espécies de madeira provenientes de florestas nativas. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Geotecnia), Programa de pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de São Carlos (p.25.). São Carlos. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15690.

Possa, D. C., Petrauski, A., Petrauski, S. M. F. C., Savaris, G., Jordan, R. A., Azevedo, R. A., Possa, D. C., Padilha, V. H. L., Tomé, K. T., Petrauski, M. C., & Torre, A. E. (2022). Construção e ensaio de pórticos com tirante em madeira laminada colada. Revista: Research, Society and Development, 11(2), e52711226109. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v11i2.26109.

Ribeiro, E. S. (2017). Propriedades tecnológicas de vinte espécies de madeiras tropicais comercializadas pelo estado de Mato Grosso. Tese (Doutorado em Ciências Florestais) – Faculdade de Tecnologia, Engenharia Florestal, Universidade de Brasília (p.142.). Brasília. http://dx.doi.org/10.26512/2017.02.T.23291.

Santos, J. O. X., Fernandes, S. C., Freitas, H. S., Barros, R. P., & Barros, L. M. (2020). Avaliação de propriedades físicas e mecânicas de quatro espécies de madeira amazônica para uso na construção civil. Revista Research, Society and Development, 9(12), e44891211379. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i12.11379.

Segundinho, P. G. A., Regazzi, A. J., Poletti, F. S., Paula, M. O., Mendonça, A. R., & Golçalves, F. F. (2018). Variação dos módulos de elasticidade e ruptura em madeira de cedro-australiano por meio de ensaios não destrutivo e destrutivo. Revista Ciência Florestal, Santa Maria, 28(3), 1163-1178. http://dx.doi.org/10.5902/1980509833392.

Silva, V. P. S., Matos, D. F., Lima, T. J., Moreira, W. M., & Dias, J. M. S. (2019). Análise do Teor de Umidade de Madeiras Comercializadas na Cidade de Açailândia - MA. In: Anais da III Semana de Engenharia Civil. Marabá - PA.

Teixeira, J. (2021). Propriedades físicas e mecânicas da madeira de Angelim SP obtidas de árvores provenientes de regiões distintas do país. Tese (Doutorado em Estruturas e Geotecnia) - Programa de pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de São Carlos (p.22.). São Carlos. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14402?show=full.

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2016). Física II: termodinâmica e ondas. Pearson Education (Tradução de D. Vieira.).

Zangiácomo, A. L., Christoforo, A. L., & Lahr, F. A. R. (2013). Avaliação do módulo de elasticidade de peças estruturais roliças e de corpos-de-prova de Pinus elliottii. Scientia Forestalis, 41(2013), 283-291. http://www.ipef.br/publicacoes/scientia/nr98/cap14.pdf.

Published

01/08/2022

How to Cite

SOUSA, P. M. L. G. .; COSTA, J. A. .; SILVA, L. C. .; CASTRO, C. H. C. .; MACHADO, V. de S. .; DUARTE, F. R. L. .; DIAS, J. M. S. . Low cost methodology to determine the modulus of elasticity by static flection of beams of angelim pedra (Hymenolobium petraeum) . Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 10, p. e311111032633, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i10.32633. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/32633. Acesso em: 3 oct. 2022.

Issue

Section

Engineerings