Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / The reduction of the cross section of wooden structural elements exposed to high temperature is a determining factor for reduced ability to support applied loads and consequently cause its collapse. In this study, we used wooden beams type Eucalyptus citriodora treated by the process of impregnation with preservative by high pressure type CCA. The test samples consisted of three test pieces with dimensions in actual size distributed into five groups, each group with temperatures of 32 ° C, 200 ° C, 350 ° C, 650 ° C and 700 ° C. In laboratory determined the concentration of heavy metals components of wood preservatives when volatilized through exposure in fire situations and lack of excess oxygen by atomic absorption assay. Following held exposure to fire conditions the samples belonging to each group in oven with internal dimensions of 150x200 cm and 150 cm, heated by natural gas burners for a time equal 60 minutes and disruption of the samples through the test for resistance to bending. With the results we analyzed the proportional reduction of the exposed section for each temperature and maximum load. The results show a gradual reduction in cross section and hence the resilience of samples. It was evident that the load bearing capacity of the wooden beams is directly linked to the cross section, but the small reduction section for larger pieces. In this study we have proposed a model of the surcharge loads features supported by the samples exposed a function of temperature. / A redução da seção transversal de elementos estruturais de madeira expostas à temperatura elevada é fator determinante para redução na capacidade de suporte às cargas aplicadas e consequentemente provocar seu colapso. Neste trabalho foram utilizadas vigas de madeira do tipo Eucalyptus citriodora tratadas pelo processo de impregnação por pressão elevada com preservativo do tipo CCA. As amostras ensaiadas foram compostas de três corpos de prova, com dimensões em tamanho real, distribuídos em cinco grupos, sendo cada grupo com temperaturas de 32°C, 200°C, 350°C, 650°C e 700°C. Em laboratório determinou-se a concentração de metais pesados componentes dos preservativos da madeira quando volatilizados através da exposição em incêndio em situações de falta e de excesso de oxigênio através do ensaio de absorção atômica. Na sequência realizou-se a exposição a condições de incêndio das amostras, pertencentes a cada grupo, em forno com dimensões internas de 150x200 cm e 150 cm de altura, aquecidos por queimadores a gás natural por um tempo igual a 60 minutos e rompimento das amostras através do ensaio de resistência à flexão estática. Com os resultados obtidos foi analisada a redução proporcional da seção para cada temperatura exposta e a carga máxima suportada. Os resultados mostram a redução gradativa da seção transversal e consequentemente da capacidade de resistência das amostras. Ficou evidente que a capacidade de suporte de carga das vigas de madeira está ligada diretamente a seção transversal, sendo menor a redução de seção para peças maiores. Nesta pesquisa foi proposto um modelo de majoração das cargas características suportadas pelas amostras em função da temperatura exposta.

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Esta é empregada em diversos setores da indústria madeireira, da construção civil ao uso na produção de papel e é considerada uma espécie de rápido crescimento, com altos níveis de sobrevivência e acúmulo de biomassa. O objetivo foi estudar o incremento médio anual, as variações nas características anatômicas, propriedades físicas e mecânicas da madeira de P. dubium plantadas em Luis Antônio – SP com sementes de duas procedências (Alvorada do Sul – PR e Bauru – SP). Cortamos 30 árvores com 32 anos, sendo 15 de sementes procedentes de Alvorada do Sul (ASPAS) e as outras 15 com sementes procedentes de Bauru (ASPBA). Retiramos o pranchão central das 30 árvores das toras basais do tronco, desse pranchão retiramos sarrafos com dimensões 3,5x3,5 em três diferentes regiões do raio (PM - próximo à medula, I - intermediário e PC - próximo à casca) e dos sarrafos confeccionamos corpos de prova para caracterização anatômica (macerado e cortes histológicos), propriedades físicas (densidade básica e aparente a 12% de umidade e retração volumétrica) e mecânicas (resistência a compressão paralela às fibras, resistência à flexão, módulo de elasticidade e resistência ao cisalhamento). De acordo com os resultados não há diferença no incremento médio anual entre as procedências. As procedências diferiram apenas na densidade de raios. Foi observado um aumento do comprimento do elemento de vaso, diâmetro de vaso, largura do raio, espessura da parede das fibras, comprimento das fibras, densidades, fator de anisotropia, módulo de elasticidade, resistência à flexão estática, à compressão e ao cisalhamento no sentido medula-casca e uma diminuição da densidade de vasos e largura e densidade de raios no mesmo sentido. A madeira das árvores com sementes provenientes de Alvorada do Sul (ASPAS), especialmente da região próxima à casca, é mais densa e com propriedades mecânicas mais elevadas, porém é mais heterogênea radialmente quando comparada às árvores com sementes provenientes de Bauru (ASPBA). A madeira de P. dubium do presente trabalho apresentou classe de resistência C20, a menor das classes de resistência para uso estrutural. / Peltophorumdubium (Spreng.) Taub. is a native species considered promising because it presents a proven economic value, due to the quality of its wood. It is used in many sectors of the timber industry, from civil construction to use in paper production and is considered a species of rapid growth, with high levels of survival and accumulation of biomass. The aim of this research was to study the average annual increment, variations in the anatomical characteristics, physical and mechanical properties of P. dubium wood planted in Luiz Antônio - SP with seeds from two sources (Alvorada do Sul - PR and Bauru - SP). We cut 30 trees of 32 years old, where 15 of seeds were from Alvorada do Sul (ASPAS) and the other 15 coming from Bauru (ASPBA). We removed the central board from the 30 trees of the basal logs of the trunk, from this plank we removed 3,5x3,5, dimensions in three different regions of the radius (PM - near the medulla, I - intermediate and PC - close to the bark) and from the battens we made test specimens for anatomical characterization (Basic and apparent density at 12% moisture content and volumetric retraction) and mechanical (resistance to compression parallel to fibers, flexural strength, modulus of elasticity and shear strength). According to the results, there is no difference in the average annual increase among provenances. The provenances differed only in radius density. It was observed an increase in vessel length, vessel diameter, ray width, fiber wall thickness, fiber length, densities, coefficient of anisotropy, modulus of elasticity, resistance to static bending, compression and shear strength, at the medulla-bark direction, and a decrease in vessel density and width and density of rays in the same direction. The wood of the trees with seeds originated from Alvorada do Sul (ASPAS), especially in the region near the bark, is denser and with higher mechanical properties, but it is more heterogeneous radially when compared to the trees with seeds from Bauru (ASPBA) .The wood of P. dubium showed resistance class C20, the lowest of the resistance classes for structural use.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Thermomechanical treatments seek to increase the wood density, throught of the temperature and pressure combination, which results in a material with improved physical and mechanical properties. Thus, the study aimed to evaluate the influence of thermomechanical treatments in Pinus elliottii Engelm and Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden wood. So, were prepared from five trees of each species, wood pieces that have been submitted to six different thermomechanical treatments. For this purpose, we used a laboratory oil bath to perform preheating of wood and a hydraulic press with the temperatures of the dishes ranging from 150 to 190°C. Compression time used was between 30 and 60 min. After, physical (compression rate, weight loss, equilibrium moisture content, density, dimensional stability and hygroscopicity), mechanical (static bending, dynamic bending and Janka hardness), surface (colorimetry and roughness) and infrared spectroscopy (ATR-IR) tests were performed. For statistical analysis, we used qualitative factorial 3 x 2, with three temperature levels and two compression time and Tukey test. Furthermore, it was performed to compare the treatments with the control. The main results for the technological properties showed that the degree of compression and mass loss increased with the temperature increase. The equilibrium moisture content decreased and the density obtained increases. For the dimensional stability was observed that there was a reduction of the effect of the return densified wood, and hygroscopicity was increased in both wood species. The mechanical properties showed increases with the densification, except for the Janka hardness and dynamic flexion in E. grandis wood treated with high temperatures. Infrared spectroscopy showed degradation of the amorphous cellulose and hemicellulose, providing a proportional increase of crystalline cellulose and lignin. The color of the densified wood was changed presenting surface browning, measured by decrease in brightness L* parameter. Roughness was reduced, making the surface softer wood. Before the alterations, it is indicated using thermomechanical treatment with temperature of 150°C and the compression time of 60 min. In this respect, it is recommended the use of densified wood floors and coatings, even for softwoods (conifers). / Os tratamentos termomecânicos visam aumentar a densidade da madeira, por meio da combinação entre temperatura e pressão, o que resulta em um material com as propriedades físico-mecânicas melhoradas. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo avaliar a influência dos tratamentos termomecânicos na madeira. Para tanto, foram confeccionadas peças de madeira, a partir de cinco árvores de Pinus elliottii Engelm e Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden que foram submetidas a seis tratamentos termomecânicos. Para tal, foi utilizado um banho de óleo laboratorial para realizar o pré-aquecimento da madeira e uma prensa hidráulica com a temperatura dos pratos variando de 150 a 190°C e o tempo de compressão entre 30 e 60 min. Na sequência, foram realizados os ensaios físicos (grau de compressão, perda de massa, teor de umidade de equilíbrio, densidade, estabilidade dimensional e higroscopicidade), mecânicos (flexão estática, flexão dinâmica e dureza Janka), de superfície (colorimetria e rugosidade) e espectroscopia no infravermelho (ATR-IR). Para a análise estatística foi utilizado o arranjo fatorial qualitativo 3 x 2, com três níveis de temperatura (150, 170 e 190°C) e dois de tempo de compressão (30 e 60 min) e comparados pelo teste de Tukey. Além disso, foi realizado a comparação dos tratamentos com o controle pelo teste de Dunnett. Os principais resultados encontrados para as propriedades tecnológicas mostraram que o grau de compressão, a perda de massa e a densidade aumentaram com o acréscimo da temperatura, já o teor de umidade de equilíbrio apresentou decréscimo com a elevação da temperatura. Para a estabilidade dimensional foi observado que houve redução pelo efeito do retorno da madeira densificada e a higroscopicidade foi aumentada na madeira de ambas as espécies. As propriedades mecânicas apresentaram acréscimo com a densificação, com exceção para a dureza Janka e flexão dinâmica da madeira de E. grandis tratada com altas temperaturas. Por meio da espectrometria no infravermelho foi verificado a partir da razão de pico que houve degradação de hemiceluloses e celulose amorfa, proporcionando aumento proporcional de celulose cristalina e lignina. A coloração da madeira densificada foi alterada apresentando escurecimento superficial, quantificado pelo decréscimo do parâmetro de claridade L*. Já a rugosidade foi reduzida, tornando a superfície da madeira mais suave. Diante das alterações ocorridas é indicado utilizar tratamento termomecânico com a temperatura de 150°C e o tempo de compressão de 60 min. Nesse aspecto, é recomendado a utilização da madeira densificada como assoalhos e revestimentos, mesmo para as madeiras macias (coníferas).