PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS COLMOS DE BAMBU DA ESPÉCIE: Dendrocalamus giganteus

PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS COLMOS DE BAMBU DA ESPÉCIE Dendrocalamus giganteus

A estrutura anatômica dos colmos está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas. Recentes estudos têm demonstrado que durante a maturação ocorrem diversas modificações (LIESE; WEINER, 1996). Portanto, o envelhecimento do colmo influencia certas propriedades, tanto as físicas como as mecânicas, e consequentemente afeta o processamento e a utilização

2.8.1 Teor de umidade

Os teores de umidade nos bambus “in natura” variam verticalmente desde a porção basal até o topo e das camadas da parede interna para a externa. Li (2004) explica que nos períodos de maturação, sua variação na vertical é cerca de 82% para o topo e 110% para a base, no sentido horizontal, nas camadas mais profundas de suas paredes (parte interna), pode alcançar 155% e nas camadas periféricas (parte externa) 70%. Lopes et al. (2000) avaliando o teor de umidade em espécies de bambu gigante obtiveram diferentes valores para o Dendrocalamus giganteus em diferentes regiões. A Tabela 2.3 apresenta os resultados médios do teor de umidade ao ar e saturada em água.

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2.8.2 Densidade de massa

A densidade de massa é uma característica física relevante nos colmos do bambu, normalmente varia entre 0,50 a 0,90 g/cm3 (ZHOU, 1981). Entretanto, depende da região da parede do colmo onde está sendo analisada, ou seja, nas internas é menor e vai aumentando progressivamente à medida que se aproxima da região externa. Mesmo sendo da mesma espécie a densidade não é igual, alguns autores justificam essas discrepâncias pelas condições edafoclimáticas, ou seja, disponibilidade de nutriente no solo, temperatura, clima, dentre outras. A Tabela 2.4 resume resultados encontrados por alguns autores nos ensaios de densidade de massa da espécie Dendrocalamus giganteus em diferentes lugares.

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De acordo com Pereira e Beraldo (2007) o bambu com idade de 1 a 5 anos tende a aumentar a densidade numa relação direta com a idade, depois que atinge a maturidade (seis anos de idade) a variação do seu volume é quase insignificante, contudo, depois de oito anos tende a declinar. Conforme Chun (2003) no período da maturidade há um espessamento das paredes celular das fibras diminuindo os espaços internos (diâmetro do lume) e consequentemente aumento da densidade.

2.8.3 Variação dimensional

O conhecimento da estabilidade dimensional é importante para os produtos à base de madeira para evitar as deformações indesejáveis. O bambu apresenta variações dimensionais acentuadas quando está sujeito a um teor de umidade abaixo do ponto de saturação das fibras ao ar, em torno de 20% (PEREIRA; BERALDO, 2007). Liese (1987) explica que a higroscopicidade dos extrativos presentes nas células de parênquima se constitui na principal responsável pela absorção de água. Pereira e Beraldo (2007) estudando a estabilidade dimensional para o Dendrocalamus giganteus com três anos e meio de idade em ripas (sem nó), próximo da região externa, obteve uma variação volumétrica média de 9,0%. Beraldo e Azzini (2004) também estudando a mesma espécie obtiveram resultados um pouco superiores de 12,6%.

2.8.4 Resistência à tração, compressão, flexão e cisalhamento

O bambu é um material anisotrópico (Pereira e Beraldo, 2007), ou seja, seu comportamento depende do eixo considerado das diferentes direções principais. Hidalgo-Lopez (1974) comenta que cada espécie apresenta características mecânicas, físicas e anatômicas próprias, contudo, as diferenças dependem de fatores ligados às condições ambientais, idade da planta e das partes dos colmos que estão sendo avaliados.

A Tabela 2.5 sintetiza alguns resultados de propriedades mecânicas obtidos por pesquisadores do Dendrocalamus giganteus na forma de bambu laminado colado (BLC) em diversos ensaios mecânicos.

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As propriedades físicas e mecânicas de um colmo de bambu, relacionadas com a estrutura anatômica, apresentam variações acentuadas entre os colmos da mesma espécie e isso está associado a alguns fatores como: quantidade, comprimento, diâmetro das fibras e espessura de parede celular, e também na distribuição dos feixes de fibras dentro da parede do colmo (LIESE, 2003). Em relação ao módulo de elasticidade (MOE) e a resistência à compressão, Liese (1998) explica que o comprimento das fibras tem uma correlação positiva. A espessura da parede da fibra, segundo Abd.Latif (1993), correlaciona-se também positivamente com a resistência à compressão paralela, a tensão no limite proporcional e módulo de elasticidade (MOE), mas negativamente com o módulo de ruptura (MOR).

Dados acima, retirado do tcc:  CT_PPGEM_M_Marinho, Nelson Potenciano_2012

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http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0710930_09_cap_03.pdf

Propriedades mecânicas

Tração  

A prova de tração é o teste mais comum realizado em materiais, no caso do bambu temos de ter algumas considerações, dado as extremidades serem frágeis, temos de garantir que a pressão exercida não danifique as amostras. Assim deveremos raspar _ 30 a parte intermédia para facilitar a fixação da prova nas suas extremidades, de acordo com as recomendações de INBAR STANDARD FOR DETERMINATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF BAMBOO, instituição que desde 1999 homologa os testes sobre este material.   Em algumas provas experimentais resultou que as seções de bambu que continham nós, tinham menos resistência que os pedaços livres. Assim, em proposta de INBAR, aconselha-se que usemos provas com diafragma de modo a termos os valores reais de resistência. A tensão máxima de resistência determina-se pela seguinte fórmula: σ = Fult / A medida em N/mm2 ,  onde σ é a última tensão de tracção, Fult é a carga onde a amostra se rompe e A é a área de secção. O módulo de elasticidade E deve ser calculado fazendo a média de leitura entre a medição da tensão como uma função linear e o esforço de tensão compreendido entre 20 % e 80% de Fult.

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Compressão

Os testes de compressão normalmente são considerados testes de execução, sendo exemplo, com uma secção de madeira bastará colocá-lo entre dois discos de metal e aplicar forca até à rotura do material. Para caso da secção oca de bambu temos uma vez mais de considerar outros elementos para as provas. Segundo INBAR as amostras deverão ter uma altura 1 a 2 vezes o diâmetro, de modo a conseguirmos os valores efectivos do material sem efeitos secundários como a instabilidade de carga de ponta. Os extremos devem ser lisos e com um desvio máximo de 0.2mm. Para determinar o módulo de elasticidade E devem aplicar-se os valores de tensão, pelo menos 2 por prova. A compressão implica um aperto nas fibras, sendo consequência, uma deformação lateral _31 (Poisson Efect), devido às distâncias das fibras ao centro. Nestes testes pode-se observar facilmente a deformação causada por este fenómeno, os dois discos que comprimem a amostra exercerem atrito sobre as extremidades externas. Em 1991 Oscar Arce resolveu a necessidade de evitar este problema _32 que resultava na não completa veracidade dos resultados, colocando folhas de metal fino sobre o disco eliminamos a fricção. A menor resistência à compressão paralela das fibras (que resulta ser 1/3 respeito à tracção) deve-se a essência das fibras radiais que se unem com as fibras longitudinais numa matriz linear débil. O diafragma ajuda até um certo ponto, pois apresenta uma resistência fraca à tracção no seu plano, permitindo rotura à compressão, conhecida como separação das fibras longitudinais.