Abstract Shear strength parallel to the fibers (f v0 ) is extremely important for the design of timber structures. Then, due to the lack of information related to a possible variation in the f v0 of hardwood species according to the load application plane in relation to its growth rings/rays, this work performed tests for the determination of f v0 according to NBR 7190-3 (ABNT, 2022b) varying load planes. Thereby, the load was applied on the longitudinal-tangential (LT) and longitudinal-radial (LR) planes of the species of caixeta (Simarouba amara) and roxinho (Peltogyne spp.). Through variance analysis (5% confidence), results did not point to statistical differences between f v0 values when the load plane was changed. Therefore, the f v0 of this species can be determined without significant risk of reduction according to ray/ring orientation. Furthermore, it was determined a ratio of f v0,k /f c0,k equal to 0.23 and 0.38 was determined for roxinho and caixeta, respectively. Thus, this result confirms the need for characterizing unfamiliar wood species when received on construction site, in order to save money and/or for safety reasons.

Resumo Aresistência ao cisalhamento paralelo às fibras (fv0) é de extrema importância no projeto de estruturas de madeira. Logo, devido à falta de informações a respeito de uma possível variação na fv0 de espécies folhosas de acordo com o plano de aplicação de carga em relação a seus anéis de crescimento/raios, este trabalho realizou ensaios para a determinação da fv0 de acordo com a NBR 7190-3 (ABNT, 2022b), variando-se planos de carga. O carregamento foi aplicado no plano longitudinal tangencial (LT) e longitudinal radial (LR) das espécies de caixeta (Simarouba amara) e roxinho (Peltogyne spp.). Por meio da análise de variância (5% de significância), os resultados não apontaram diferença estatística entre os valores da fv0 quando se variou o plano de carga. Portanto, a fv0 dessas espécies pode ser determinada sem que haja risco significativo de minoração de acordo com a disposição dos raios/anéis. Além disso, foi determinada uma relação de fv0,k/fc0,k igual a 0,23 e 0,38 para o roxinho e a caixeta, respectivamente. Assim, esse resultado corrobora a necessidade de se caracterizar a madeira de espécie pouco conhecida quando recebida na obra, de modo a gerar economia e/ou segurança.

ABSTRACT To simplify the characterization of wood species, the Brazilian standard document ABNT NBR 7190-1 (2022) establishes the determination of mechanical properties employing the characteristic strength in the compression parallel to grain (fc0,k). This mechanical property is estimated using the linear relation given by the following expression fv0,k = 0.12·fc0,k Brazilian and European standard documents support the estimation of fv0,k using relations among properties. However, the European guidelines in the EN 384 (2019) have used the conventional characteristic strength in the static bending test (fM,k). Thus, this study aimed to investigate the efficiency of the ratio fv0,k = 0.12·fc0,k for adopting 30 hardwoods. The variance analysis results demonstrate the divergence among the experimental outcomes and those values estimated using the relation cited. Therefore, regression models at two parameters were considered to obtain more accurate estimates of fv0,k by adopting fc0,k, and fM,k as independent variables. Regarding the results, the geometric (R² = 80.80%) and linear (R² = 74.19%) models were the most accurate for the estimates of fv0,k in terms of fc0,k, and fM,k, respectively. This fact evinces the good accuracy of the models under consideration, which may provide a more rigorous structural design compared to the correlation currently prescribed by the ABNT NBR 7190-1 (2022).

RESUMO Para simplificar a caracterização de espécies de madeira, o documento normativo brasileiro ABNT NBR 7190-1 (2022) estabelece a determinação de propriedades mecânicas por meio da resistência característica na compressão paralela às fibras (fc0,k). Essa propriedade mecânica é estimada utilizando-se da relação linear dada pela expressão a seguir fv0,k = 0.12·fc0,k. Ambos os documentos normativos europeu e brasileiro prescrevem a estimativa da fv0,k empregando-se relações entre propriedades, embora as diretrizes da europeia contidas na EN 384 (2019) utilize a resistência característica convencional obtida no teste de flexão estática (fM,k). Assim, esse estudo teve o objetivo de investigar a eficiência da relação fv0,k = 0.12·fc0,k para 30 espécies folhosas. Os resultados da análise de variância demonstram a divergência entre os resultados experimentais e aqueles estimados utilizando-se da relação citada. Portanto, modelos de regressão em função de dois parâmetros foram considerados para se obter estimativas mais precisas da fv0,k através da adoção da fc0,k e fM,k como variáveis independentes. Com relação aos resultados, os modelos geométrico (R² = 80.80%) e linear (R² = 74.19%) foram os mais precisos para a estimativa da fv0,k em termos da fc0,k e fM,k, respectivamente. Este fato evidencia a boa precisão dos modelos em questão, o que pode proporcionar um dimensionamento estrutural mais rigoroso quando comparado à correlação atualmente prescrita pela ABNT NBR 7190-1 (2022).

Resumo Para o dimensionamento correto de estruturas de madeira, as premissas da norma brasileira são de extrema valia como norte para os engenheiros estruturais, pois exibem valores padrão de resistência. Dessa forma, este estudo tem como objetivo analisar se o valor do módulo de elasticidade da classe C60 exibido na norma brasileira confere com os valores obtidos em ensaio de 23 espécies brasileiras, utilizando a metodologia Bootstrap com 1 milhão de simulações. Além disso, analisa-se, com modelos de regressão, se é possível estimar a propriedade de rigidez (E c0 ) dessas 23 espécies em função da densidade aparente. É possível concluir que a norma brasileira superestima o módulo de elasticidade das madeiras brasileiras, apresentado um valor quase 35% superior ao que realmente elas resistem, evidenciando que a norma necessita passar por revisão. Outro ponto é que os modelos de regressão não mostram significância, ou seja, com a densidade aparente não é possível estimar a propriedade de rigidez analisada.

Abstract For correct dimensioningof wood structures, the premises of the Brazilian standard are extremely valuable as a guide for structural engineers, as it exhibits standard values of resistance. Thus, this study aims to analyze whether the value of the class C60 elasticity module shown in the Brazilian standard matches the values obtained in the test of 23 Brazilian species, using the Bootstrap methodology with 1 million simulations. In addition, it sought to analyze, with regression models, whether it is possible to estimate this rigidity property (E c0 ) of these 23 species as a function of apparent density. Finally, it was possible to conclude that the Brazilian standard overestimates the modulus of elasticity of Brazilian woods, presenting a value almost 35% higher than what actually resists, showing that the standard needs to be revised. Another point was that the regression models do not show significance, in other words, with the apparent density it was not possible to estimate the analyzed rigidity property.

Resumo Pela complexidade anatômica e variabilidade intrínseca das propriedades encontradas dentro de uma mesma espécie, a madeira tem sido tratada, pelos diversos documentos normativos, como material isotrópico, com valores de resistência e de rigidez determinados por meio de formulações advindas da resistência dos materiais. A falta de informações experimentais, aliada ao desconhecimento da utilização de critérios de resistência para materiais anisotrópicos, aumenta as incertezas na análise de falha das estruturas quanto às estimativas das propriedades de resistência e rigidez em função da orientação das fibras. Com o objetivo de solucionar este problema, modelos empíricos têm sido desenvolvidos e incorporados em diversos documentos normativos nacionais e internacionais. Tais modelos são ajustados em função de um expoente (n) que fornece o melhor ajuste, entretanto, mesmo em se tratando do mesmo modelo, ainda há divergências com relação ao uso desse expoente. Nesse contexto, esta pesquisa objetivou propor um modelo para a estimativa do valor característico de resistência à tração inclinada (ftθ,k) e compará-lo com modelos empíricos provenientes da literatura correlata (com os ajustes ótimos do expoente n), para evidenciar o melhor ajuste. Os resultados obtidos revelaram que o modelo desenvolvido na pesquisa foi o mais preciso.

Abstract Due to the anatomical complexity and intrinsic variability of properties found in the same species, wood is treated as an isotropic material by various normative codes, where the strength and stiffness values are determined by the strength of materials. The lack of experimental information combined with the lack of knowledge on using strength criteria for anisotropic materials increases the uncertainties in the analysis of structures failures with regards to estimating strength and stiffness properties depending on fiber orientation. To address this issue, empirical models have been developed and incorporated in several Brazilian and international normative documents. Those models are adjusted according to an exponent (n) that provides the best fit, however, even in the case of the same model, there are still differences regarding the use of this exponent. Hence, the aim of this study is to propose a model to estimate the characteristic off-axis tensile strength value (f tθ,k ), as well as to compare it with empirical models from the literature (with the optimal adjustments of exponent n), making it possible to highlight the best fit. The results showed that the model developed in the research study was the most accurate.

Resumo O principal objetivo deste trabalho foi estabelecer uma correlação entre o envelhecimento natural com o envelhecimento artificial em painéis aglomerados de média densidade produzidos com resina de poliuretano de mamona e Pinus sp. Para tal correlação, foram utilizados os parâmetros climatológicos da cidade de São Carlos, estado de São Paulo, Brasil. A correlação estabelecida foi que 20 ciclos seriam proporcionais à mesma degradação de dois meses de exposição ao envelhecimento natural. A relação entre as propriedades físicas e mecânicas com os efeitos proporcionados pelo número de meses (M) sobre o envelhecimento natural com número de ciclos (Nc) sobre o envelhecimento artificial foi obtida com modelos de regressão polinomial cúbica. Em geral, para propriedades físicas, 20 Nc representa de 7 a 8 meses e para propriedades mecânicas, de 11 a 12 meses, com exceção da tração perpendicular, de 8 meses de envelhecimento natural. As equações que melhor representam a relação entre Nc e M foram o inchamento em espessura às 2h e a absorção de água às 2h e 24h, com R² acima de 93%.

Abstract The main objective of this work was to establish a correlation between natural aging with artificial aging in medium density particleboards produced with polyurethane resin of castor oil and Pinus sp. For such correlation, climatological parameters at São Carlos city, São Paulo state Brazil were used. The established correlation was that 20 cycles would be proportional to the same degradation of two months of exposure under natural aging. The relation between physical and mechanical properties with the effects provided by number of months (M) on the natural aging with number of cycles (Nc) on the artificial aging was obtained with cubical polynomial regression models. In general, for physical properties, 20 Nc represents 7 to 8 months and for mechanical properties, 11 to 12 months, with exception to internal bonding, with 8 months of natural aging. The equations which best represent the relation between Nc and M were thickness swelling at 2h and water absorption at 2 h and 24 h, with R² above 93%.

RESUMO A madeira é um excelente material estrutural, além de possuir excelente resistência tanto à tração como compressão. Para o dimensionamento correto, as premissas da norma brasileira são de estrema valia como norte para os engenheiros estruturais, pois exibe valores padrão de resistência. Dessa forma, esse estudo tem como objetivo analisar se o valor de resistência ao cisalhamento característico paralelo às fibras da classe C60 exibido na norma brasileira confere com os valores obtidos em ensaio de 23 espécies brasileiras, utilizando a metodologia Bootstrap com 1 milhão de simulações. Além disso, buscou analisar, com modelos de regressão, se é possível estimar a propriedade de resistência (fν0) dessas 23 espécies em função da densidade aparente, buscando assim uma obtenção rápida das propriedades dessas espécies com apenas a densidade aparente. Por final, foi possível concluir que a norma brasileira subestima a resistência ao cisalhamento das madeiras brasileiras, apresentado um valor 26% menor ao que realmente resiste, evidenciando que a norma necessita passar por revisão. Outro ponto foi que os modelos de regressão não mostram significância, ou seja, com a densidade aparente não foi possível estimar a propriedade de resistência.

ABSTRACT Wood is an excellent structural material, in addition to having excellent resistance in traction and compression. For correct dimensioning, the premises of the Brazilian standard are extremely valuable as a guide for structural engineers, as it exhibits standard values of resistance. Thus, this study aims to analyze whether the characteristic shear strength value parallel to class C60 fibers shown in the Brazilian standard matches the values obtained in the test of 23 Brazilian species, using the Bootstrap methodology with 1 million simulations. In addition, it sought to analyze, with regression models, whether it is possible to estimate the resistance property (fν0) of these 23 species as a function of apparent density, thus seeking to obtain quickly the properties of these species with only apparent density. Finally, it was possible to conclude that the Brazilian standard underestimates the shear strength of Brazilian woods, presenting a value 26% smaller to what actually resists, showing that the standard needs to be revised. Another point was that the regression models do not show significance, in other words, with the apparent density it was not possible to estimate the resistance property.

Resumo O documento normativo NBR 7190:1997 estabelece os métodos de ensaio para obtenção das propriedades físicas e mecânicas do material, porém as premissas exigem procedimentos realizados em laboratórios especializados e de alto custo. Considerando a impossibilidade da realização dos ensaios, o próprio documento estabelece relações entre propriedades visando facilitar a caracterização do material. No que se refere às relações entre as propriedades de resistência ao cisalhamento e a resistência à compressão paralela às fibras a norma apresenta valores distintos em seu texto. O trabalho objetivou investigar, considerando os resultados de ensaios experimentais, a relação entre essas propriedades obtidas com auxílio do método dos mínimos quadrados, considerando para tanto dez espécies de madeiras do grupo das folhosas. Os resultados foram comparados com os valores de relações estabelecidas pela NBR 7190:1997, em que o coeficiente ótimo encontrado considerando o conjunto de todas as espécies foi 86,4% superior ao apresentado pela norma brasileira. Em relação à variação da relação entre as propriedades investigadas considerando as diferentes classes de resistência da madeira no presente estudo, não foi identificado decréscimo nos valores dos coeficientes ótimos conforme as classes aumentam (situação que a NBR 7190:1997 expõe em seu texto), apresentando assim outro resultado divergente.

Abstract In Brazil, the standard NBR 7190: 1997 establishes testing methods to determine the physical and mechanical properties of the material. However, the tests require that the procedures be undertaken in specialised, high-cost laboratories. The Brazilian code sets different values for relations between shear strength and compression strength parallel to the grain. The aim of this study was to investigate the relation between compressive strength and shear strength parallel to the grain, considering the results of the tests of those properties. The results were compared with the relation values set by the Brazilian Standard NBR 7190:1997, and the optimal coefficient found was 86.4% higher than the coefficient set by the Brazilian standard, considering the set of all species. With regards to the variation in the relation between the investigated properties, considering the different classes of wood resistance in this study, no decreases were found in the values of the optimal coefficients as the classes increase (a situation described in the NBR 7190:1997 standard), which represent one further divergent result.

Abstract: To ensure the safety of wooden structures, estimation of wood strength is based on the characteristic strength values. The Brazilian standard (NBR, in Portuguese Norma Brasileira Regulamentadora) 7190 proposes equations to estimate the strength properties with a simplified procedure, which allows obtaining the characteristic values through relations that correlate different mechanical properties. Using these equations, the values of tensile (f t0,k) and shear (f v0,k) strength can be calculated in a simplified way from the compressive strength (f c0,k) values. In the present work, 36 tropical hardwood species were evaluated for tensile, shear and compressive strength in the direction parallel to the grain, with a total of 1296 experimental measurements, and the precision of the relations defined by the Brazilian standard was assessed using the analysis of variance (ANOVA) method. Two-parameter regression models, based on linear, exponential, logarithmic and geometric functions, were used as an alternative proposal for the estimation of the strength properties. The statistical analysis validated the proposed relations, with the linear (f t0,k) and geometric (f v0,k) regression models being the models of best fit, with the coefficients of determination (R2) equal to 63,02 % and 70,15 %, respectively. In addition, new simplified equations were suggested. The least squares method was used to determine the optimal coefficient (α) for validation of the Brazilian standard equations. The obtained coefficients validated the tensile strength relationship (f t0,k = f c0,k / 0,77), but failed to validate the shear strength relationship (f v0,k = 0,12∙ f c0,k). In the latter case, the obtained values were significantly higher (up to 91 % higher) when compared to those estimated by the Standard.

Resumo No Brasil, o documento normativo NBR 7190 (ABNT, 1997) estabelece os métodos de ensaio para obtenção das propriedades físico-mecânicas da madeira. Na impossibilidade da determinação dos resultados experimentais, a norma estabelece relações entre propriedades. Porém as relações entre as propriedades de rigidez apresentadas foram determinadas com base no antigo referencial normativo MB-26:1940 (NBR 6230), que considerava outro modelo de cálculo e não ao utilizado pela norma brasileira. Nesse contexto, este trabalho objetivou investigar a equivalência entre os módulos de elasticidade na flexão (EM), compressão (Ec0) e tração (Et0) paralela às fibras de dez espécies de madeiras tropicais, assim como de estabelecer correlações adequadas entre tais propriedades em caso de não equivalência. Os resultados da ANOVA acusaram que Ec0 e Et0 são estatisticamente equivalentes, o mesmo não ocorreu entre EM e 0,90∙Ec0, implicando a determinação do coeficiente ótimo de 0,98 pelo método dos mínimos quadrados. Tal coeficiente mostrou ser 8,89% superior ao apresentado pela norma brasileira.

Abstract In Brazil, the Brazilian Standard NBR 7190 (ABNT, 1997) establishes testing methods to obtaining the physical and mechanical properties wood. With the impossibility of determining the experimental results, the Brazilian Code establishes relations among the properties. However, the relations between the stiffness properties are based on the older normative standard MB-26: 1940 (Brazilian Standard NBR 6230), which condisidered another calculation model rather than the one used by the Brazilian standard. This research aimed to investigate the equivalence between the conventional modulus of elasticity in static bending tests (EM), with compression parallel to the fibres (Ec0) and tension parallel to the fibres (Et0) of ten species of tropical wood, as well as to establish relations between these properties, in case they are not equivalent. The ANOVA results showed that Ec0 and Et0 were statistically equivalent, and the relation between EM and 0.90∙Ec0 was not statistically equivalent, implying the determination of an ideal coefficient equal to 0.98 by the least squares method. This coefficient was 8.89% higher than the Brazilian standard.

RESUMO Os painéis têm sido cada vez mais utilizados nas construções civis, rurais, entre outras, com destaque para os compensados pelo bom desempenho mecânico. Em muitas aplicações, os painéis podem estar sujeitos à ação de carregamentos cíclicos, e dessa forma, o conhecimento do efeito da fadiga é de fundamental importância. Todavia, as normas ABNT NBR ISO 2426 [12], NBR ISO 1096 [13], NBR 9489 [14] e NBR 9533 [15] que apresentam as classificações e os métodos de ensaios de painéis de madeira, não prescrevem requisitos para considerar o efeito da fadiga nas propriedades do material, o que motiva o desenvolvimento de pesquisas nessa temática. Este trabalho objetivou avaliar o efeito do número de ciclos de fadiga [NC] (0 - referência, 3600, 7200, 22500, 45000, 67500, 90000) para a frequência de oscilação igual a 1,0 Hz nos valores do módulo de elasticidade na flexão (MOE) de painéis comerciais de madeira compensada de eucalipto. Foram fabricados seis corpos de prova para cada número de ciclos, resultando em 36 amostras. Os resultados evidenciaram reduções significativas do MOE a partir de 22500 ciclos, implicando que 0, 3600 e 7200 ciclos forneceram resultados estatisticamente equivalentes. O modelo de regressão logarítmico mostrou ser o de melhor representatividade (R²=64,28%), apresentando-se como alternativa na previsão do decaimento do MOE para ciclos de fadiga superiores aos avaliados nessa pesquisa.

ABSTRACT The panels have been increasingly used in civil and rural buildings, among others, especially those plywood panels by good mechanical performance. In many applications, panels may be subject to cyclic loading, and thus, the knowledge of the effect of fatigue is of fundamental importance. However, the standards ABNT NBR ISO 2426 [12], NBR ISO 1096 [13], NBR 9489 [14] and NBR 9533 [15] which have the classifications and test methods for panels, do not consider the effect of fatigue in material properties, which motivates the development of researches in this area. The objective of this work was to evaluate the effect of the number cyclic fatigue load (NC) (0 - reference, 3600, 7200, 22500, 45000, 67500, 90000) for the oscillation frequency equal to 1.0 Hz in the bending modulus of elasticity (MOE) of commercial eucalyptus plywood panels. Six specimens were fabricated for each number of cycles, resulting in 36 samples. The results evidenced significant reductions of the MOE from 22500 cycles, implying that 0, 3600 and 7200 cycles provided statistically equivalent results. The logarithmic regression model was the most representative (R² = 64.28%), presenting as an alternative in the prediction of the MOE decay for fatigue cycles higher than those evaluated in this study.