Modelos para estimativas de propriedades físico- mecânicas de espécies de madeiras tropicais em função da densidade aparente e da frequência de vibração transversal
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Data de Publicação: | 2022 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15853 |
Resumo: | The wood is an excellent material of constructive application, little inserted to the market of the national construction, but with great potential of exploration. This fact is justified not only by restrictions of a social-historical nature, but also by the ignorance of the species and their properties. The difficulties in characterization the wood, given the amount of test required and the need for specific machinery and specialized labor, contribute even more to the current situation. As an alternative to simplify the knowledge of the properties of wood, this study aims to adopt a new technological solution to estimate the physical-mechanical properties, non- desctrutive characterization, of tropical wood through the combination of apparent density and the natural frequency (first mode) of the transverse vibration test, based on regression models, given the lack of studies, at national and global levels, that use these two tests combined as estimators of all the physical-mechanical properties of wood. For this, 05 species of tropical wood were distributed in the resistance classes (C20 to C60) of the hardwood group. Sixty transverse vibration tests were be carried out on pieces of structural dimensions of square section (12 cm x12 cm) and variable length (2 m to 2.7 m) and another 720 of wood characterization, in specimens standardized according to ABNT NBR 7190:1997, totaling 780 experiments. For each species, and for the grouping, linear regression models were generated as a function of bulk density and transverse vibration frequency, as well as multivariable quadratic regression models using bulk density and vibration frequency as independent variables in order to estimate the physical-mechanical properties of the woods. From the regression models for the species in isolation, with the exception of the class C40 species, little correlation was noted between density and natural frequency with the other properties, resulting in estimates of poor precision. For the set of species, the best adjusted coefficients of determination (R²aj) were obtained when analyzing the quadratic multivariable regression models, obtaining values greater than 70% for 13 models out of the 16 evaluated. It is noteworthy that, for the main mechanical properties of the woods, and of greater importance for the structural calculation (fc0, fv0, fM, Ec0 and EM), the adjusted coefficients of determination were above 80%, indicating models with excellent fits for the prediction of properties. |
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Silva, Larissa Soriani Zanini Ribeiro SoaresChristoforo, André Luíshttp://lattes.cnpq.br/7623383075429186Lahr, Francisco Antonio Roccohttp://lattes.cnpq.br/2333091200416653http://lattes.cnpq.br/79138021444307989b755bc6-d789-4ce3-8aa6-1dde22f649062022-04-13T13:00:42Z2022-04-13T13:00:42Z2022-03-23SILVA, Larissa Soriani Zanini Ribeiro Soares. Modelos para estimativas de propriedades físico- mecânicas de espécies de madeiras tropicais em função da densidade aparente e da frequência de vibração transversal. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15853.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15853The wood is an excellent material of constructive application, little inserted to the market of the national construction, but with great potential of exploration. This fact is justified not only by restrictions of a social-historical nature, but also by the ignorance of the species and their properties. The difficulties in characterization the wood, given the amount of test required and the need for specific machinery and specialized labor, contribute even more to the current situation. As an alternative to simplify the knowledge of the properties of wood, this study aims to adopt a new technological solution to estimate the physical-mechanical properties, non- desctrutive characterization, of tropical wood through the combination of apparent density and the natural frequency (first mode) of the transverse vibration test, based on regression models, given the lack of studies, at national and global levels, that use these two tests combined as estimators of all the physical-mechanical properties of wood. For this, 05 species of tropical wood were distributed in the resistance classes (C20 to C60) of the hardwood group. Sixty transverse vibration tests were be carried out on pieces of structural dimensions of square section (12 cm x12 cm) and variable length (2 m to 2.7 m) and another 720 of wood characterization, in specimens standardized according to ABNT NBR 7190:1997, totaling 780 experiments. For each species, and for the grouping, linear regression models were generated as a function of bulk density and transverse vibration frequency, as well as multivariable quadratic regression models using bulk density and vibration frequency as independent variables in order to estimate the physical-mechanical properties of the woods. From the regression models for the species in isolation, with the exception of the class C40 species, little correlation was noted between density and natural frequency with the other properties, resulting in estimates of poor precision. For the set of species, the best adjusted coefficients of determination (R²aj) were obtained when analyzing the quadratic multivariable regression models, obtaining values greater than 70% for 13 models out of the 16 evaluated. It is noteworthy that, for the main mechanical properties of the woods, and of greater importance for the structural calculation (fc0, fv0, fM, Ec0 and EM), the adjusted coefficients of determination were above 80%, indicating models with excellent fits for the prediction of properties.A madeira é um excelente material de aplicação construtiva, pouco inserido no mercado da construção nacional, mas com grande potencial de exploração. Tal fato se justifica não só por restrições de natureza histórico-social, mas também pelo desconhecimento das espécies e de suas propriedades. As dificuldades para a caracterização da madeira, dadas pela quantidade de ensaios requeridos e pela necessidade de maquinário específico e mão de obra especializada, contribuem ainda mais para a situação atual. Como alternativa para a simplificação do conhecimento das propriedades da madeira, este estudo tem como objetivo a adoção de nova solução tecnológica para estimar as propriedades físico-mecânicas do material, com a caracterização não destrutiva de madeiras tropicais por intermédio da combinação dos ensaios de densidade aparente e da frequência natural (primeiro modo) de vibração transversal a partir de modelos de regressão, haja vista a não existência de estudos, em nível nacional e mundial, que utilizem esses dois ensaios combinados como estimadores de todas as propriedades físico-mecânicas da madeira. Para tanto, foram consideradas cinco espécies de madeiras tropicais distribuídas nas classes de resistência (C20 a C60) do grupo das folhosas. Foram realizados 60 ensaios de vibração transversal em peças de dimensões estruturais de seção quadra (12 cm x 12 cm) e comprimento variável (2 m a 2,7 m), e mais 720 de caracterização da madeira em corpos de prova normatizados conforme a ABNT NBR 7190:1997, totalizando 780 ensaios. Para cada uma das espécies, e para o agrupamento, foram gerados modelos de regressão lineares em função da densidade aparente e da frequência de vibração transversal, bem como modelos de regressão multivariáveis quadráticos utilizando como variáveis independentes a densidade aparente e a frequência de vibração, de forma a estimar as propriedades físico-mecânicas das madeiras. Nos modelos de regressão para as espécies de forma isolada, com exceção da espécie de classe C40, foi notada pequena correlação entre a densidade e a frequência natural com as demais propriedades, resultando em estimativas de pouca precisão. Para o conjunto de espécies, os melhores coeficientes de determinação ajustados (R²aj) foram obtidos quando da análise dos modelos de regressão multivariáveis quadráticos, obtendo-se valores superiores a 70% para 13 modelos dos 16 avaliados. Destaca-se que, para principais propriedades mecânicas das madeiras, e de maior importância para o cálculo estrutural (fc0, fv0, fM, Ec0 e EM), os coeficientes de determinação ajustados foram superiores a 80%, indicando modelos com excelentes ajustes para a previsão das propriedades.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCaracterização da madeiraEstrutura de madeiraDensidade aparenteFrequência naturalModelos de regressãoWood structuresCharacterization of woodApparently densityNatural frequencyRegression modelsENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVILENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASModelos para estimativas de propriedades físico- mecânicas de espécies de madeiras tropicais em função da densidade aparente e da frequência de vibração transversalModels for estimating physical mechanical properties of tropical wood species as a function of apparent density and transversal vibration frequencyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600a33e130c-51fa-48bf-8fc5-ca65a1411da2reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTESE FINAL.pdfTESE FINAL.pdfTESEapplication/pdf25958007https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/1/TESE%20FINAL.pdf7e5e7daf9d84e0b1ad7cf838ca35b1f5MD51Carta_Aprovacao orientador.pdfCarta_Aprovacao orientador.pdfCarta de aprovação do orientadorapplication/pdf85359https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/2/Carta_Aprovacao%20orientador.pdf2ddee8264118744ddde113876bd92666MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTTESE FINAL.pdf.txtTESE FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain110https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/4/TESE%20FINAL.pdf.txt26d2646c199ec5c9c3575ccdd65c222cMD54Carta_Aprovacao orientador.pdf.txtCarta_Aprovacao orientador.pdf.txtExtracted texttext/plain1411https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/6/Carta_Aprovacao%20orientador.pdf.txt40cbf303a2fbe267006102549144500cMD56THUMBNAILTESE FINAL.pdf.jpgTESE FINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7413https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/5/TESE%20FINAL.pdf.jpga3059cbb3eb703861a145d980e83d02dMD55Carta_Aprovacao orientador.pdf.jpgCarta_Aprovacao orientador.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6221https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15853/7/Carta_Aprovacao%20orientador.pdf.jpg857053036d053bb1a2235d03693a86c7MD57ufscar/158532023-09-18 18:32:16.134oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15853Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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