Analysis of the mechanical properties of Caixeta wood in relation to moisture content variations: Implications for ABNT NBR 7190:2022

A madeira é um material de construção notável, valorizada por sua capacidade de suportar cargas pesadas enquanto permanece leve o suficiente para ser levantada à mão. Essa alta relação resistência-peso a torna ideal para a construção de tudo, desde estruturas simples até vigas engenheiradas complexas. No entanto, a madeira não é uma substância estática como o aço ou o concreto; é um material vivo e pulsante que troca constantemente água com o ar ao seu redor. Essa capacidade de absorver e liberar umidade, conhecida como ser higroscópica, significa que a estrutura interna da madeira muda conforme o clima se altera. Quando a madeira absorve água, suas fibras incham, e sua capacidade de resistir à quebra ou à flexão geralmente enfraquece. Engenheiros devem levar esse comportamento em conta para garantir que uma ponte ou edifício de madeira permaneça seguro ao longo de sua vida, ajustando seus cálculos com base em quão úmida ou seca a madeira se espera que esteja.

No Brasil, um conjunto específico de regras conhecido como ABNT NBR 7190:2022 orienta como os engenheiros projetam com madeira. Essas regras fornecem um ponto de referência padrão, assumindo que a madeira será utilizada em um teor de umidade de 12 por cento. Se a madeira estiver mais úmida ou mais seca que isso, o código oferece um método matemático para estimar o quanto a madeira será mais forte ou mais fraca. O código atua essencialmente como um tradutor, convertendo medições feitas em laboratório em valores que podem ser usados com segurança na construção. Mas, para que essa tradução funcione perfeitamente, as regras devem refletir com precisão como diferentes tipos de madeira realmente se comportam. Embora o código funcione bem para muitas espécies, há uma necessidade crescente de verificar se esses ajustes padrão se mantêm verdadeiros para as diversas e únicas madeiras tropicais encontradas na Amazônia e em outras regiões do Brasil.

Esta é a questão que Nicolas Freitas e Francisco Rocco, da Universidade de São Paulo, se propuseram a responder. Eles focaram em uma árvore tropical específica chamada caixeta, cientificamente conhecida como Simarouba amara. Esta espécie está ganhando atenção por seu potencial de uso em aplicações estruturais, incluindo a produção de madeira laminada colada, que é um tipo de madeira engenheirada feita pela união de camadas. Os pesquisadores queriam ver se o código brasileiro padrão previa corretamente como a madeira de caixeta se comportaria quando estivesse úmida, especificamente quando estivesse próxima ao seu ponto de saturação das fibras. Este ponto de saturação é o momento em que as paredes celulares da madeira estão completamente cheias de água, mas não existe água livre nos espaços abertos entre as células. Para a caixeta, a equipe descobriu que este ponto era em torno de 24,25 por cento de teor de umidade.

Para testar isso, a equipe reuniu treze grandes vigas de madeira de caixeta de um fornecedor de São Paulo, que haviam sido colhidas no estado de Mato Grosso. Eles cortaram essas vigas em peças menores de teste, garantindo que, para cada peça de madeira, criassem dois conjuntos de amostras: um conjunto seco até o nível de umidade padrão de 12 por cento, e outro mantido úmido a 25 por cento, apenas ligeiramente acima do ponto de saturação. Essa configuração cuidadosa permitiu que comparassem exatamente a mesma madeira sob duas condições diferentes, eliminando qualquer suposição sobre se as diferenças eram devidas à própria madeira ou apenas à variação natural entre as árvores. Eles então submeteram essas amostras a uma bateria de testes rigorosos, medindo desde a dureza da madeira até quanta força ela poderia suportar antes de romper em tração, compressão ou flexão.

Os resultados revelaram um padrão claro: conforme o teor de umidade aumentava, as propriedades mecânicas da madeira de caixeta geralmente diminuíam. A madeira mais úmida era, de fato, mais fraca e menos rígida do que a madeira mais seca. No entanto, a história tornou-se mais complexa quando os pesquisadores compararam suas medições reais contra os números previstos pelo código oficial. As regras padrão sugeriam que a resistência da madeira cairia uma certa quantidade conforme ela ficasse úmida, mas os testes do mundo real mostraram uma história diferente. Em muitos casos, a madeira úmida real era mais forte do que o código previa que seria. Por exemplo, ao observar a capacidade da madeira de resistir à flexão, o valor experimental foi cerca de 16,66 por cento maior do que o valor estimado. Da mesma forma, a rigidez da madeira em compressão foi aproximadamente 12,75 por cento maior do que o que a fórmula padrão calculou.

Talvez a descoberta mais significativa tenha ocorrido em relação a como a madeira deve ser classificada para fins de construção. Com base em seus testes no nível de umidade padrão de 12 por cento, os pesquisadores calcularam um valor de resistência específico que colocou este lote de caixeta em uma categoria de resistência superior, conhecida como D30. Esta foi uma mudança notável, pois o código brasileiro atual lista a caixeta como uma espécie D20, o que implica que ela é mais fraca. Essa discrepância destaca uma realidade crucial: a madeira da mesma espécie pode variar significativamente dependendo de onde foi cultivada e de qual lote específico está sendo usado. A classificação padrão pode estar subestimando o potencial desta madeira em particular, ou pode simplesmente refletir uma falta de dados recentes e específicos para esta espécie.

O estudo conclui que, embora os fatores de correção padrão no código brasileiro forneçam uma base útil, eles não capturam perfeitamente o comportamento da madeira de caixeta quando está úmida. O código tende a ser conservador, prevendo uma perda de resistência maior do que a que realmente ocorre no laboratório. Isso sugere que, para esta espécie específica, os engenheiros podem ser capazes de usar a madeira de forma mais eficiente do que as regras atuais permitem, desde que tenham acesso a melhores dados. No entanto, os autores são cuidadosos ao notar que seus resultados provêm de um único lote de madeira de uma localização específica. Eles enfatizam que essas descobertas não devem ser aplicadas imediatamente a todas as árvores de caixeta em todos os lugares. Em vez disso, seu trabalho serve como um chamado à ação para expandir o banco de dados de resultados experimentais para espécies tropicais nativas. Ao reunir mais dados de diferentes origens e lotes de madeira, a comunidade científica pode refinar essas regras, garantindo que o uso da madeira tropical na construção seja tanto seguro quanto otimizado para seu verdadeiro potencial.