A inspeção visual, ainda muito empregada atualmente, é o método mais antigo de AND. Essa técnica fundamenta-se na avaliação de certas características de crescimento, visíveis a olho nu, as quais são responsáveis pela diferença observada entre as propriedades mecânicas das peças estruturais e dos corpos-de-prova isentos de defeitos.
As características de crescimento das toras são usadas para selecionar a madeira em classes de qualidade visual com o auxílio de regras de classificação.
As primeiras normas norte-americanas para a classificação visual de toras de madeira, segundo Wolfe (2000), foram a “Specification for Round Timber Piles” publicada pela ASTM em 1915 e “Wood Pole Specification and Dimensions” publicada pela American Standards
Association (ASA) em 1924. Essas normas especificavam um nível mínimo de qualidade e
formaram a base para as atuais normas ASTM D25 (ASTM, 1991) “Standard Specification
for Round Timber Piles” e ANSI O5.1 (ANSI, 2002) “American National Standard for Wood Poles: Specification and Dimensions”
Wolfe & Hernandez (1999) relatam que, ao contrário do que ocorre na madeira serrada, as toras têm baixa sensibilidade às variações nas características avaliadas na classificação visual como nós e inclinação das fibras. Por esse motivo, Wolfe (2000) afirma que, para as toras, é preferível o uso de uma classificação simples por tensões ao invés de somente a classificação visual.
Um estudo apresentado por Ranta Maunus (1999) demonstra que a avaliação do módulo de elasticidade aliada à classificação visual fornece uma estimativa mais confiável das propriedades mecânicas do que somente o emprego da classificação visual.
De acordo com Wolfe (2000), as normas norte-americanas para projeto de estruturas de madeira consideram apenas uma classe de resistência para toras.
Para explicar o motivo das normas considerarem apenas uma classe de resistência, Wolfe & Hernandez (1999) mostram uma comparação entre o módulo de ruptura na flexão (fM) de tábuas de Douglas-fir classificadas visualmente como Select Structural (diâmetro dos
nós na face < 1/6 da largura e inclinação de fibras < 1:12) com teores de umidade de 12% e 23% e o fM de toras de pequeno diâmetro, também da espécie Douglas-fir, com teor de
Verifica-se que, na condição seca, a madeira serrada e visualmente classificada apresenta fM médio ligeiramente superior ao da madeira roliça. Entretanto, seu coeficiente de
variação é quase 3 vezes maior, resultando em uma resistência característica bastante inferior à das toras (WOLFE & HERNANDEZ, 1999).
Tabela 2.2 – Comparação entre a fM da madeira serrada e de toras de plantios jovens.
fM
Douglas-fir
Média (MPa) Coef. Var.(%)
SS 38 mm x 190mm a 12% de umidade 58,5 30,1
SS 38 mm x 190mm a 23% de umidade 40,5 26,4
Tora de pequeno diâmetro com umidade > 30% 57,4 11,3
Fonte: Adaptado de Wolfe & Hernandez (1999).
Esse exemplo demonstra que, mesmo com a presença de nós e teor de umidade acima do ponto de saturação das fibras, a madeira em tora atinge resistência comparável à da madeira serrada de melhor qualidade (Select Structural).
Segundo Green et al (2006), a Timber Products Inspection (TPI) desenvolveu um conjunto de normas para a classificação de toras destinadas à construção de casas utilizando toras (log homes). Essa norma especificamente considera quatro classes de qualidade sendo:
Unsawn, No 1, No 2 e No 3. As toras classificadas como Unsawn são destinadas à aplicações nas quais não há necessidade de aplainamento de nenhuma de suas faces.
Como exemplo, a Tabela 2.3 mostra os valores limites para o diâmetro dos nós e inclinação das fibras, e os valores admissíveis de propriedades de resistência e elasticidade, para toras de Engelmann spruce com diâmetro de 228 mm (9”), segundo a TPI (1987).
Tabela 2.3 – Limites no diâmetro dos nós e na inclinação das fibras e propriedades admissíveis para toras de Engelmann spruce com diâmetro de 228 mm segundo a norma TPI
(1987).
Propriedades admissíveis (MPa) Classe Proporção do nó (diâmetro da tora) Inclinação das fibras fM EM ft,0 fc,0 Unsawn 1/2 1:15 94,91 7734 50,97 43,91 No 1 1/3 1:14 77,34 7734 42,18 35,15 No 2 1/2 1:10 63,27 7734 35,15 29,88 No 3 3/4 1:6 36,91 6327 19,33 17,58 Fonte: Green et al (2006).
Além das características mostradas na Tabela 2.3, a norma de classificação de toras da TPI também limita outros fatores que podem afetar a resistência (podridão, fendas, rachas e madeira comprimida).
As propriedades mecânicas admissíveis mostradas na Tabela 2.3 foram obtidas a partir das propriedades mecânicas de corpos-de-prova isentos de defeitos mediante a modificação por coeficientes apropriados definidos na norma ASTM D3957 (ASTM, 1990) “Standard
practice for establishing stress grades for structural member in log homes” (GREEN et al,
2006).
Nos Estados Unidos da América, a norma ANSI O5.1 (ANSI, 2002) fornece as especificações mínimas de qualidade e dimensões para postes de madeira utilizados como viga engastada submetida exclusivamente a carregamento transversal. De acordo com essa norma, as toras são reunidas em 16 grupos em função do comprimento e das circunferências do topo e da base, sendo que esse agrupamento varia de acordo com a espécie. A norma ANSI O5.1 (2002) fornece os intervalos de valores das dimensões em cada grupo, para algumas das espécies mais empregadas nos Estados Unidos.
A seguir são citados os limites estipulados pela norma ANSI O5.1 (ANSI 2002) para alguns defeitos, independentemente do grupo:
• Inclusões contendo casca: Depressões contendo casca devem ter profundidade inferior a 5 mm.
• Madeira comprimida: A costaneira de todas as toras deve ser livre de madeira comprimida em 2,5 cm de espessura;
• Furos de insetos: São permitidos desde que o diâmetro não seja maior do que 2 mm. Qualquer outra forma de dano causado por insetos é proibida;
• Rachas: Fendas na base do poste cuja largura deixa uma folga igual ou maior do que 5 cm da superfície da tora são permitidas desde que seu comprimento não atinja a linha da superfície da terra. Fendas ou combinações de fendas com folga inferior a 5 cm são permitidas desde que tenha comprimento inferior a 60 cm;
• Fibras torcidas: A limitação nessa característica é mostrada na Tabela 2.4. Tabela 2.4 – Limitações no torcimento das fibras segundo a ANSI O5.1 (ANSI, 2002).
Comprimento do poste Torcimento máximo permitido 9 metros ou inferior 1 volta completa em 3 m de 10,7 m a 13,7 m 1 volta completa em 5 m 15,2 m ou superior 1 volta completa em 20 m
Fonte: ANSI O5.1 (ANSI, 2002).
Com relação aos nós, os limites são estipulados para cada grupo. O diâmetro de um único nó ou de um conjunto de nós em um comprimento de 30 cm não deve exceder os limites mostrados na Tabela 2.5.
Tabela 2.5 – Limite nas dimensões dos nós em postes segundo a ANSI O5.1 (ANSI, 2002).
Dimensões máximas permitidas Diâmetro de nós
individuais
Soma dos diâmetros de todos os nós em 30 cm de comprimento. Comprimento do poste Grupos H6 a H3 Grupos 4 a 10 Todas as classes 13,7 m ou inferior Metade inferior 8 cm 5 cm Metade superior 13 cm 10 cm 1/3 da circunferência média na seção transversal ou 20 cm; o
que for maior, mas não excedendo 30 cm 15,2 m ou superior Metade inferior 10 cm 10 cm Metade superior 15 cm 15 cm 1/3 da circunferência média na seção transversal ou 25 cm; o
que for maior, mas não excedendo 36 cm Fonte: ANSI O5.1 (ANSI, 2002).
Salienta-se que a norma ANSI O5.1 (ANSI, 2002) é destinada a toras adultas e atualmente não existem normas específicas para a classificação de toras juvenis, pois até há bem pouco tempo essas toras não tinham aplicação estrutural.
Contudo, como resultado do desenvolvimento dos projetos “Round small-diameter
timber for construction” e “Program on Small Diameter and Underutilized Forest Material”
(SDU) respectivamente na Europa e nos Estados Unidos, essas toras passaram a ser empregadas como elementos estruturais. O objetivo principal de ambos os projetos foi estimular o uso das toras juvenis na construção civil de forma a aumentar o valor comercial das mesmas e assim viabilizar a remoção desse material das florestas evitando a formação de densa carga combustível capaz de produzir incêndios de grandes proporções (RANTA MAUNUS, 1999; LEVAN, 2003) .
Uma das linhas de pesquisa do projeto europeu foi o desenvolvimento de regras de classificação visual para toras de pequeno diâmetro.
Segundo Ranta Maunus (1999), as principais características adotadas pelos pesquisadores para a inspeção desse material foram: diâmetro do maior nó em relação ao diâmetro da tora, soma dos diâmetros dos nós em um comprimento de 150 mm, inclinação de
fibras e largura dos anéis de crescimento. A Tabela 2.6 mostra os limites aceitáveis para cada uma dessas características.
Tabela 2.6 – Limitações dos defeitos nas toras de pequeno diâmetro segundo o projeto Round
small-diameter timber for construction.
Características Classe A Classe B
Diâmetro do maior nó em relação ao
diâmetro da tora 25% 75%
Soma dos diâmetros de um conjunto de
nós em relação ao diâmetro da tora 75% 100% Inclinação de fibras espiraladas 1:10 1:7 Espessura dos anéis de crescimento (mm) 3 5 Fenda individual: profundidade em relação
ao diâmetro da tora 50%
Fenda individual: comprimento (mm) Sem limite Soma de duas fendas em um comprimento
de 150 mm em relação ao diâmetro da tora 75% Porcentagem de madeira comprimida na
seção transversal 10%
Conicidade (mm/m) 5 10
Ovalização da seção transversal 10% 20%
Encurvamento em 2 m de comprimento 5 mm 10 mm
Cambio 10%
Furo de insetos Não permitido
Fonte: Ranta Maunus (1999).
A inspeção visual das toras destinadas a aplicação estrutural é indispensável. Porém, como na maioria dos casos não é possível identificar a presença de podridão e outros defeitos internos, muitas vezes essa técnica fornece resultados não-conclusivos. Nesses casos, o uso de uma técnica complementar contribui para uma melhor avaliação da integridade da tora.
A seguir são apresentadas algumas das técnicas de avaliação não-destrutiva que podem ser empregadas em paralelo com a inspeção visual.