ABSTRACT Due to its excellent resistance to traction and compression, wood is regularly used in furniture, window frames and in structures and sealing of homes and buildings. Due to the anisotropy and complexity of the material, its properties vary depending on its intrinsic anatomical characteristics and external factors, such as species, moisture content, acting requests, among others. The Brazilian standard provides linear models for estimating and correcting all strength and stiffness properties as a function of the moisture content of the wood. However, due to its characteristics, there may not be a linear variation of the physical and mechanical properties in relation to the moisture content. Thus, this research aims to evaluate and analyze the influence of moisture content on 15 properties of Calophyllum sp. The reliability of the Brazilian standard equation for correcting strength and stiffness values as a function of humidity (U% to 12%) was evaluated, in addition to analyzing, through ANOVA, whether there is a change in the properties when they are at the saturation point of the fiber and 12% moisture. Of the 15 properties analyzed, 4 did not change, contrary to the linear models set out in the Brazilian standard. In addition, it was possible to note that the Brazilian standard can estimate with an error of up to 76% when correcting the humidity to 12%.

RESUMO A madeira por possuir excelente resistência à tração e compressão é comumente utilizada em móveis, esquadrias e em estruturas e vedação de residências e edifícios. Devido à anisotropia e complexidade do material, suas propriedades variam em função de suas características anatômicas intrínsecas e de fatores externos, como a espécie, teor de umidade, solicitações atuantes, dentre outros. A norma brasileira traz modelos lineares para a estimativa e correção de todas as propriedades de resistência e de rigidez em função do teor de umidade da madeira. Porém, devido às suas características, pode não haver variação linear das propriedades físicas e mecânicas em relação ao teor de umidade. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar e analisar a influência do teor de umidade em 15 propriedades da madeira Calophyllum sp. Foi avaliada a confiabilidade da equação da norma brasileira para corrigir os valores de resistência e rigidez em função da umidade (U% para 12%), além de analisar, por meio de ANOVA, se há alteração nas propriedades quando estão no ponto de saturação da fibra e 12% de umidade. Das 15 propriedades analisadas, 4 não sofreram alteração, contrariando os modelos lineares dispostos na norma brasileira. Além disso, foi possível notar que a norma brasileira pode estimar com erro de até 76% ao corrigir a umidade para 12%.

Abstract In order to evaluate the influence of moisture content on wood physical and mechanical properties, the present research analyzed the influence of moisture content variation on Cedrella sp. on 12 strength and stiffness properties, considering 12% moisture content up to Fiber Saturation Point (FSP) were considered. Brazilian Standard consider a correction on wood properties obtained on moisture content different of 12%, reducing the properties. Eight properties from these twelve were significantly influenced by moisture content according to statistical analysis (5% significance level). ANOVA, Anderson Darling and Multiple Comparison tests were used at 5% significance level. Considering that most of properties were affected by moisture content, the equations to estimate wood properties according to moisture decrease are quite precise, but most of estimations were higher than the experimental values at 12% moisture content, indicating the need of a standard review for such estimators, which may lead to an unsafe timber structure design. For a conclusive consideration of moisture content variation influence on wood products, further researches with other tropical wood species are required.

RESUMO O recente interesse pela construção de estruturas altas e robustas em madeira tem estimulado a investigação de propriedades físicas e mecânicas, assim como a correlação delas com outros parâmetros importantes do material de espécies tropicais como o angelim-amargoso (Vatairea sp.) utilizada especialmente em estruturas de telhados de grandes vãos. No Brasil, a norma de projetos de madeira recomenda a utilização de modelos lineares para a correção ou estimativa da resistência e/ou rigidez da madeira correlacionada ao teor de umidade, bem como traz a classificação das folhosas segundo sua resistência característica. Entretanto, por ser um material natural, heterogêneo e anisotrópico, certas propriedades podem não ser afetadas por diferenças no teor de umidade. Portanto, nesse trabalho, investigou-se a influência do teor de umidade em 15 propriedades físicas e mecânicas da madeira de Vatairea sp., através da sua caracterização. Os ensaios foram realizados em 12 corpos-de-prova para cada propriedade e para dois grupos: com teor de umidade de 12% e no ponto de saturação das fibras. O teste de Anderson-Darling foi empregado para verificar a normalidade dos resultados e a análise de variância (ANOVA) para analisar a influência do teor de umidade nessas propriedades. Além disso, classificou-se a madeira segundo as classes de resistência da norma brasileira e estimou-se a resistência e rigidez segundo os modelos lineares propostos pela mesma norma. Os resultados estimados foram comparados com os experimentais através do cálculo da diferença e o erro percentual dos valores. Concluiu-se que a maioria das propriedades não foram afetadas pelo teor de umidade e que os maiores erros obtidos nas estimativas foram para as propriedades que foram influenciadas significativamente pelo teor de umidade.

ABSTRACT The recent interest in constructing high and robust wooden structures has stimulated the investigation of physical and mechanical properties as well as their correlation with other important parameters of the material of tropical species like the Vatairea sp., whose popular name is angelim-amargoso, used especially in roof structures with large spans. The Brazilian Standard for wood constructions recommends using linear models to correct or estimate the strength and/or stiffness of wood correlated with moisture content and also provides the classification of hardwoods according to their characteristic strength. However, because wood is a natural, heterogeneous, and anisotropic material, certain properties may not be affected by significant differences in moisture content. Therefore, in this study, the influence of moisture content on fifteen physical and mechanical properties of Vatairea sp. wood was investigated through its characterization. The tests were carried out on 12 specimens for each property and two groups: with the moisture content of 12% and at the fiber saturation point. The Anderson-Darling test was performed to verify the results’ normality and the analysis of variance (ANOVA) to analyze the influence of moisture content on these properties. In addition, the wood was classified according to the strength classes of the Brazilian Standard, and the strength and stiffness were estimated according to the linear models proposed by the same norm. The estimated results were compared with the experimental ones through the difference calculation and percentual error of the values. It was concluded that most properties were not affected by the moisture content, and the most significant errors obtained in the estimates were for properties that were significantly influenced by the moisture content.

Abstract According to the Brazilian standard for wooden structures, strength and stiffness increase linearly with decreasing moisture; however, as wood is a natural, heterogeneous and anisotropic material, certain strength and stiffness properties may not be affected even by large differences in moisture. Therefore, this work aims to evaluate the reliability of the resistance and rigidity transformation equations as a function of moisture, used to correct the properties when the test was not performed at 12% moisture. Furthermore, it was checked whether the humidity affects the properties of the studied species. Of the 15 properties analyzed, 2 did not show changes when analyzed at the fiber saturation point and at 12% moisture. Additionally, the correction equations of the Brazilian standard showed errors of up to 24% in the estimation of properties at 12% moisture. Thus, the need to correct the Brazilian standard for wooden structures is evident.

RESUMO O Brasil possui um vasto território florestal que privilegia a disseminação de inúmeras espécies arbóreas. Para que uma espécie de madeira seja utilizada em um sistema estrutural, são necessárias uma série de caracterizações de suas propriedades físico-mecânicas. Neste contexto, uma das variáveis a ser estudada é o teor de umidade, cuja variabilidade pode interferir de forma significativa em suas propriedades. A norma brasileira vigente estabelece modelos de correção das resistências e rigidezes para a umidade de equilíbrio, admitindo um aumento linear inversamente proporcional ao teor de umidade. Todavia, em algumas espécies, este fenômeno pode não ocorrer, conduzindo a valores constantes ou mesmo menores. Portanto, esta pesquisa objetivou, com o auxílio da análise de variância, investigar a influência da variação do teor de umidade (de 12% ao ponto de saturação das fibras) em doze propriedades mecânicas da espécie Dipteryx odorata. Dentre tais, quatro não apresentaram variações significativas entre a umidade de 12% e o ponto de saturação, concluindo que a formulação normativa não abrange todas as propriedades, para todas as espécies. Ademais, verificou-se que os modelos de correção da norma conduzem a valores de resistência superiores àqueles obtidos experimentalmente, subestimando as estruturas e desfavorecendo a segurança.

ABSTRACT Brazil has a large forest territory that favors the incidence of numerous tree species. For a wood species to be used in a structural system, a series of characterizations of its physical-mechanical properties are necessary. In this context, one of the variables to be studied is the moisture content, whose variability can significantly interfere with its properties. The current Brazilian standard establishes models for correcting strength and stiffness for equilibrium moisture, admitting a linear increase inversely proportional to the moisture content. However, in some species, this phenomenon may not occur, leading to constant or even smaller values. Therefore, this research aimed, with the aid of analysis of variance, to investigate the influence of variation in moisture content (from 12% to fiber saturation point) on twelve mechanical properties of the species Dipteryx odorata. Among these, four did not show significant variations between 12% moisture and saturation point, concluding that the standard formulation does not cover all properties for all species. Furthermore, it was found that the standard correction models lead to strength values higher than those obtained experimentally, underestimating the structures and disfavoring safety.

RESUMO Aplicação da madeira é viável em sistemas construtivos devido a suas propriedades mecânicas, que são compatíveis com as aplicações estruturais na engenharia A madeira é ainda mais interessante de se usar, uma vez que é uma fonte renovável. Dentre as diversas aplicações, a madeira é amplamente utilizada em estruturas de cobertura, com várias tipologias de treliças. Portanto, deve-se entender o comportamento das treliças planas em diferentes condições de carregamento, incluindo carga de peso próprio, carga de serviço e carga de sucção de vento. O desempenho mecânico de duas treliças (Pratt e Scissor) foi analisado e comparado, de acordo com a norma Brasileira de estruturas de madeira ABNT NBR 7190 (1997) (métodos e premissas de cálculo), com o método dos elementos finitos, um algoritmo de otimização de inteligência de enxame (minimização do peso da estrutura) e um estudo paramétrico. Com base no peso mínimo e no deslocamento máximo em função da variação do vão, a tipologia Pratt apresentou um peso menor (3-19%) quando comparada com a Scissor, sob a mesma condição de carregamento e vãos. Em relação aos deslocamentos máximos, a tipologia Pratt apresentou valores de deslocamento menores do que a tipologia Scissor. A diferença entre estes valores variou de duas a sete vezes, indicando que a tipologia Scissor distribui melhor os esforços normais (deslocamentos máximos mais próximos do deslocamento limite normativo). Esses resultados foram confirmados pela análise de variância (5% de significância).

ABSTRACT Timber application is viable in constructive systems because of its mechanical properties, suitable for structural applications in engineering. Timber is even more interesting to use since it is a renewable source. Among its several applications, timber is widely used in roofing structures, with several typologies of trusses. Therefore, it is necessary to understand the behavior of plane truss in different loading conditions, including dead load, service load, and wind suction load. The mechanical performance of two trusses (Pratt and Scissor) was analyzed and compared, according to the Brazilian standard of timber structures ABNT NBR 7190 (1997) (methods and calculus premises), with the finite element method, an algorithm of swarm intelligence optimization (structure weight minimization), and a parametric study. Based on minimum weight and maximum displacement as a function of span variation, Pratt typology presented lower weight (3-19%) when compared with Scissor, under the same span and loading conditions. Regarding maximum displacements, Pratt typology presented lower displacement values than the Scissor typology. The difference between these values ranged from two to seven times, indicating that Scissor typology can better distribute normal loads (maximum displacement closer to the normative limit displacement). Variance analysis (5% of significance) confirmed these results.