PONTO 3 - MADEIRA

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PONTO 3 – MADEIRA
1.0 INTRODUÇÃO 
Contextualização das aplicações gerais
Vantagens e desvantagens 
2.0 PROCESSO DE FORMAÇÃO 
Raízes (Seiva bruta), Fotossíntese (Seiva Elaborada), Formação da madeira (Lenho).
3.0 CLASSIFICAÇÃO E ANATOMIA DA MADEIRA
Classificação botânica, fanerógamas: Gimnospermas (Coníferas), Angimnospermas (Monocotiledôneas e Dicotiledôneas)
Em relação a química da madeira: Celulose, Hemicelulose e lignina. 
O tronco da árvore: casca externa e interna, cambio, anéis de crescimento, lenho (alburno e cerne) e medula. 
4.0 PRODUÇÃO DA MADEIRA
Corte da madeira, toragem, falquejamento, desdobramento e beneficiamento. 
5.0 TIPOS DE MADEIRA
Madeiras maciças: madeira bruta, falquejada e serrada.
Madeiras industrializadas: Madeira compensada, madeira laminada e colada, madeira recomposta. 
6.0 PROPRIEDADES FÍSICAS e MECÂNICAS 
Fatores naturais: umidade, localização do lenho, espécie botânica, massa específica.
Fatores tecnológicos: corpos de prova, direções das solicitações e velocidade de execução.
6.1 PROPRIDADES FÍSICAS 
Umidade: Água de constituição(não altera volume da madeira), água impregnada (altera o volume da madeira) e água livre 
Ponto de saturação ao ar 30%, células saturas sem que extravase para os vazios capilares. 
Teor de umidade seco ao 13-17%
Valor de umidade padrão 12%
Teor de umidade normalizado 15%, para efeitos de comparativo. 
Retratilidade: Volumétrica e Linear 
Densidade: Massa especifica aparente
Condutibilidade térmica, Elétrica, acústica 
Resistencia ao fogo
6.2 PROPRIDADES MECÂNICAS
Anisotropia, heterogeneidade e absorção de água.
Solicitações mecânicas: Resistencia a compressão, tração, cisalhamento e flexão. 
7.0 DEFEITOS DA MADEIRA 
Anomalias que diminuem os desempenhos físicos e mecânicos da madeira
4 classificações: Defeitos de crescimento, secagem, desdobramento e alteração
Nós, gretas, rachaduras, fendas, fendilhado, abaulamento, curvatura.
TEMA 3: MADEIRA
1 INTRODUÇÃO 
	A madeira é um dos materiais da construção que muitas vezes é utilizado de forma temporária, como em escoramentos, andaimes e fôrmas e de forma definitiva em coberturas, pisos e fundações. Com novas tecnologias e o avanço da globalização o cenário vem mudando e a madeira vem sendo cada vez mais utilizado em estruturas definitivas, como o caso do Wood Frame que é um sistema construtivo com estrutura de madeira.
	O crescimento da aplicação da madeira como estrutura na construção civil é devido esse material apresentar vantagens como excelente relação de resistência pelo seu peso, boa resistência tanto a tração como a compressão, bom isolante térmico, baixa quantidade de energia para sua produção e ser de fácil trabalhabilidade. Todavia, esse material apresenta desvantagens como: por ser degradado biologicamente, é inflamável e apresenta inúmeros defeitos. 
2.0 PROCESSO DE FORMAÇÃO DA MADEIRA
O processo de formação da madeira é natural, esse processo ocorre da seguinte forma:
1ª A madeira tem um processo de formação que se inicia nas raízes, acontecendo o recolhimento da seiva bruta (água + sais minerais) que em movimento ascendente pelo alburno atinge as folhas.
2ª Na presença de luz, calor e absorção de gás carbônico ocorre a fotossíntese, formando a seiva elaborada.
3ª Posteriormente, a seiva elaborada desce (pela periferia) e horizontal para o centro depositando-se no lenho, tornando-o consistente e formando a madeira.
3. CLASSIFICAÇÃO E ANATOMIA DA MADEIRA 
	As árvores são classificadas botanicamente como fanerógamas, por possuírem elevada complexidade anatômica e fisiológica. Sua divisão na classificação é da seguinte forma: Gimnospermas e Angiospermas. 
· Gimnospermas: grupos das coníferas, que são madeiras moles ou leves, que tem como destaque as arvores Pinus e a Aracucária. Apresentam como características serem madeiras moles, menor resistência, menor densidade e são mais encontradas em climas frios. 
· Angiospermas: possuem o grupo das monocotiledôneas (possuem pouca durabilidade, são gramíneas e baixa densidade) e o grupo das dicotiledôneas (madeiras duras, pesadas). Nessa classificação é comum encontrar madeiras duras, com maior resistência, maior densidade e encontradas em climas quentes. 
Em relação a análise química da madeira, ela possui constituintes principais elementos como: celulose, hemicelulose e lignina. 
	O tronco de uma árvore é formado por partes bem caracterizadas, as quais são:
Casca: Tem a função de proteger contra agentes externos. A parte interna, conduz a seiva elaborada das folhas para o tronco. A parte externa da casca é morta, chamada de cortiça.
Câmbio: É formado por tecidos vivos, sendo responsável pelo crescimento dos anéis. Fica situada entre a casca e o lenho. 
Anel de crescimento: é a camada do tecido lenhoso formada anualmente e permite caracterizar as direções de crescimento do material, podendo ser: axial, seguindo o eixo da árvore, tangencial, tangente aos anéis, ou radial, normal aos mesmos.
Lenho: é o núcleo do tronco, sendo a parte mais resistente da árvore. Desta forma, é a parte interessante para ser utilizada na construção civil. O lenho é constituído de duas partes: alburno e cerne.
Alburno: É parte externa, constituída por células vivas. Tem a função de transportar a seiva e de oferecer resistência contra esforços externos.
Cerne: É a parte interna, constituída de células mortas, sendo menos sujeita ao ataque de insetos e fungos. Tem mais dureza, compacidade, peso e durabilidade que o alburno. 
Medula: é a parte central do tronco da madeira. Não tem resistência mecânica. 
4. PRODUÇÃO DA MADEIRA 
	Em geral o processo de produção da madeira passa por cinco fases: corte da árvore, toragem, falquejamento, desdobro e beneficiamento. 
-Corte da árvore: geralmente acontece no inverno, pois madeiras cortadas durante o inverso secam lentamente, o que contribui para sua durabilidade, pois diminui a chance de aparecer fendas e/ou fissuras. 
-Toragem: Consiste na refira dos galhos do tronco e no corte para transporte, geralmente em comprimento de 5 a 6 metros, nessa parte também pode acontecer o descasamento do tronco. 
-Falquejamento: Nessa etapa acontece os cortes longitudinais na madeira, deixando-a em formatos de seção quadrada, o que impede que haja o tombamento e facilite a organização para o transporte. 
-Desdobro: Etapa final para transformar a madeira em material de construção. Nessa etapa o desdobro pode ser normal ou radial. O desdobro normal o corte é paralelo e produz peças de menor qualidade, porém de menor custo, mas utilizados para decoração, no desdobro radial, o corte é radial e produz peças de maior qualidade, porém com maior custo de produção, mas utilizadas para estruturas. 
Beneficiamento: Após a serragem ou corte, a madeira passa pelo processo de padronização de medidas, o beneficiamento é o processo de acabamento da peça e permite o seu uso, o beneficiamento engloba: a secagem, preservação ou tratamento e transformação. 
5. TIPOS DE MADEIRA 
	Os tipos de madeiras na construção são dois: madeiras maciças e madeiras industrializadas. 
	As madeiras maciças são divididas em três: 
- Madeira bruta (forma original do tronco, muito usada em estacas, escoramentos, 
postes).
-Falquejada (obtida do tronco por corte de machado)
 -Madeira serrada (tronco cortado em serraria em dimensões padronizadas)
	As madeiras industrializadas: 
-Madeira compensada (colagem transversal de lâminas, muito usadas em placas de madeira e alma de vigas)
-Madeira laminada e colada (associação de lâminas com direção das fibras paralelas coladas com adesivos estruturais duráveis)
-Madeira recompostas (um produto geralmente encontrado na forma de placas, fabricado por meio de serragem e resíduos de madeira compensada, convertidos em flocos e colados sob pressão).
Temos também o MDF: É uma chapa de madeira feita sob pressão por aglutinação de fibras de madeira com resinas e alguns aditivos. MDP: É uma placa de madeira aglomerada de partículas aglutinadas entre si. 
As espécies de madeira mais utilizadas no Brasil são: ipe, peroba rosa, eucalipto,pinho, jatoba, macaranduba, garapa, cumaru, aroeira e itauba.
6 PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS 
	A escolha da madeira de uma determinada espécie lenhosa, só poderá ser conduzida com economia e segurança, conhecendo-se os valores médios das suas propriedades frentes as solicitações físicas e mecânicas. 
Esse conhecimento é adquirido através da realização de diversos ensaios em amostras representativas da madeira. Tais ensaios levam em consideração fatores de alteração das características do material, como:
Os fatores naturais, decorrentes da natureza do material, (a espécie botânica, a massa especifica, a localização da peça do lenho, a presença de defeitos e a umidade);
 Os fatores tecnológicos, decorrentes da execução do ensaio realizado, formas dos corpos de provas, direção das solicitações em relação ao anel de crescimento e velocidade de execução. No Brasil quanto aos ensaios normatizados é utilizado o método Monin, normatizado pela ABNT no MB-26/40: (NBR 6230), Método para Ensaios Físicos e Mecânicos de Madeiras. 
6.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
	Na madeira, sobre o título de propriedades físicas, as análises principais são referentes: a umidade, retratibilidade e densidade. Outras propriedades são a análise da condutibilidade térmica, elétrica, fônica e resistência ao fogo. 
-Umidade: a água que nas árvores é condição de sobrevivência do vegetal pode ser encontrada na madeira depois de extraída sobre 3 estados ou condições: 
	-Água de constituição está em combinação química com os principais constituintes do material lenhoso. Faz parte da sua constituição e não pode ser eliminada sem destruição do material. Não é eliminada por secagem. Quando a madeira possui apenas esse tipo de água podemos dizer q ela está seca ou seca em estufa. 
	A água de impregnação comparece na madeira úmida infiltrada ou impregnada nas paredes celulósicas das células lenhosa. Todo o comportamento físico-mecânico do material fica alterado com a presença ou a variação da água de impregnação. 
	Quando as paredes das células estão completamente saturadas de água de impregnação, sem que a água extravase para os vazios celulares, diz-se que a madeira atingiu o teor de umidade denominado ponto de saturação ao ar. O ponto de saturação ao ar é em torno de 30%
	Depois de impregnar completamente as paredes das células, a água começa a encher os vazios capilares: está na condição de água livre. Nem a presença nem a retirada dessa água livre causam qualquer alteração no estado ou comportamento do material. 
	Fazendo-se a secagem da madeira por exposição ao ar, começa a evaporar água de impregnação. Essa evaporação é provocada pela diferença de duas tensões de vapor d’água: a elevada tensão de vapor d’água nos tecidos impregnados e a tensão de vapor no ambiente. Quando se equilibram as duas tensões de vapor, cessa a evaporação da umidade da madeira, estabilizando-se seu peso: diz-se, então, que a madeira atingiu o teor de umidade seco ao ar. Nessa situação em duas pesagens sucessivas brevemente distanciadas, o teor de umidade está entre 13 e 17%.
	O teor de umidade seco ao ar é o teor de referencia de determinação das características físico-mecanicas do material. No Brasil o valor de umidade de padrão de referência para a madeira é de 12%, para secagem ao ar. No entanto para ser possível realizar comparativos dos valores obtidos, devem ser corrigidos os valores de umidade, esse valor de correção é fixado 15% e recebe a denominação de teor de umidade normal ou teor de umidade normalizado. 
	A determinação da umidade dos corpos de prova destinados a ensaio é definida pesando-se os mesmos na condição de umidade em que se encontram (Pa) e na condição de seco em estufa (Ps) a (100-150°C). A condição de seco em estufa é atingida depois que duas pesagens sucessivas e distantes em um certo tempo, apresentaram constância no peso. O teor de umidade é expresso percentualmente por:
H= (Pa-Ps/Ps) x 100
Retratilidade: É propriedade que a madeira apresenta alteração de seu volume e dimensões em função do teor de umidade entre o ponto de saturação ao ar e a condição de seca em estufa. Essa propriedade é importante pois tem influência direta na qualidade da espécie lenhosa, em relação a retratilidade linear e retratilidade volumétrica. A retratilidade linear é examina, conforme as três direções anisotrópicas principais: tangencial, radial e axial. 
	A retratilidade volumétrica é obtida pela observação de 20 corpos-de-prova de 2x2x3cm retirados da tora. Os corpos-de-prova tem seus pesos e volumes determinados, com extrema precisão, em três estágios de umidade: verde, seco ao ar e seco em estufa. As alterações de volume na evolução da secagem desenvolvem-se conforme a curva X.
São diretamente proporcionais ao teor de umidade até o ponto de saturação ao ar (aproximadamente 30%), e quase constante para teores de umidade superiores. 
A retratilidade volumétrica é classificada em três: contração volumétrica total, contração volumétrica de seca ao ar para seca em estufa e coeficiente de retratilidade volumétrica. 
A contração volumétrica total traduz percentualmente a variação de volume, quando a madeira passa do estado verde ao estado de completamente seca em estufa.
Ct= (Vv-Vs/Vs) x 100
A contração volumétrica de seca ao ar para seca estuda, denominada contração volumétrica parcial, traduz a variação percentual de volume entre esses dois estágios de umidade. O valor dessa é expresso pela formula.
Ch= (Vv-Vs/Vs) x 100
O coeficiente de retratilidade volumétrica significa a variação percentual no volume para uma variação de 1% na umidade: É calculado dividindo-se a contração volumétrica parcial (Ch) pelo teor de umidade seco ao ar (h) no qual foi determinado:
V=Ch/h. 
O coeficiente de retratilidade volumétrica das espécies lenhosas permite classifica-las conforme essa característica e orienta a escola de madeira para empregos adequados. 
A retratilidade linear da espécie lenhosa é determinada em pequenos corpos de prova de 2x2x3cm, retirados da mesma tora. Devem ser perfeitamente orientados em relação às fibras: cada dimensão corresponderá a uma das três direções principais: tangencial aos anéis, radial ao anéis, axial no sentido das fibras. Os corpos de prova tem três pares de pequenos pregos, fixados em duas faces, conforme aquelas direções. A distancia entre cada par de pregos é medida, com um pálmer de precisão, nos três estágios de limite de umidade: verde, seco ao ar, e seco em estufa.
Contrações lineares são calculadas pela expressão:
C=(Lh- Lo/Lo)x100)
Densidade
Nas madeiras, esta constante física é normalmente considerada em termos de massa especifica aparente – peso por unidade de volume aparente – sempre referida ao teor de umidade no qual foi determinada: 
Dh=Ph/Vh
	Uma vez que o peso e volume aparente são alterados pela umidade, a definição de massa específica aparente só tem sentido e é comparável quando referida a um teor constante de umidade: por orientação de norma técnica, é sempre referida ou corrigida para o teor de umidade normal, de 15%. 
D15= Dh – d (h-15)
Onde, h é o teor de umidade do corpo de prova, quando forem determinados o seu peso e volume, d é coeficiente de correção: variação da massa especifica aparente para uma alteração de 1% na umidade. Expressa:
D= Dh (1-v)/100
V= coeficiente de retratilidade volumétrica da espécie em questão. 
D15= Ph/Vh
Condutibilidade térmica: a madeira é, termicamente, um mau condutor: sua estrutura aprisiona numerosas pequenas massas de ar e está composta principalmente de celulose, que é má condutora de calor. 
Condutibilidade elétrica: Quando seca a madeira é um excelente isolante elétrico, quando úmida, a madeira é condutora, assim como a maioria dos materiais que possuem sais minerais. 
Condutibilidade sonora: A madeira é contra indica para isolamento acústico, mas é um bom material para tratamentos de absorção acústica. 
Ação do fogo: a madeira é um material inflamável, desta forma os estudos das características de inflamabilidade dessa material são voltados para tratamento que vão impedirque o fogo se propague na madeira e para saber até que temperatura a madeira mesmo sendo queimada, consegue conservar uma resistência mecânica relativa. Para dimensões seções superiores da 25mm a madeira é consumida pelo fogo mais lentamente que outros materiais. 
 6.2 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS
	Todas as características mecânicas da madeira são estritamente relacionadas principalmente sua anisotropia, heterogeneidade e a sua capacidade de absorver a água. 
	Os tipos de solicitações mecânicas que as madeiras podem sofrer e o seu comportamento é: 
Resistência à compressão: grande resistência às forças paralelas, porém as solicitações de forma perpendicular as fibras podem pressioná-las e causar esmagamento. 
Resistencia à tração: forças paralelas às fibras tem deformação baixa, já nas forças perpendiculares às fibras se têm baixa resistência e pode acontecer o rasgamento do material. 
Resistência ao cisalhamento: Forças perpendiculares as fibras tem alta resistência, já as forças paralelas possuem menor resistência. 
Resistencia à flexão: quando solicita a flexão simples, ocorrem quatro tipos de esforços: compressão e tração paralelos as fibras, cisalhamento horizontal e compressão normal as fibras nas regiões de apoio.
 
7 DEFEITOS DA MADEIRA 
	São considerados defeitos nas madeiras todas as anomalias em sua integridade e constituição que alteram seu desempenho e suas propriedades físicos mecânicas. Existe um critério de classificação dos defeitos para as madeiras, o critério é conforme as causas de ocorrência, e são: 
-Defeitos de crescimento: devidos a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do material;
-Defeitos de secagem: consequências de secagem mal conduzida;
-Defeitos de produção: decorrentes de desdobro e aparelhamento das peças;
-Defeitos de alteração: provocados por agentes de deterioração, como fungos, insetos e outros. 
	Os principais defeitos das madeiras são: 
Defeitos de crescimento:
Nós: e são imperfeições da madeira nos pontos dos troncos que existiam galhos, podem provocar a inclinação das fibras, e podem reduzir a resistência a tração da peça de madeira em alguns casos, no momento do corte dos galhos podem deixar buracos. 
Gretas: são causadas pelas tensões internas do crescimento da árvore, ocasionadas pela ação do vento, as gretas provocam falhas no interior das peças causando separação dos anéis. 
Defeitos de secagem
-Rachaduras: aberturas radiais de grande extensão no topo de toras ou peças, pode ser produzida por má secagem ou agentes mecânicos.
-Fendas: pequenas aberturas radias do topo das peças resultantes da movimentação de secagem. 
-Fendilhado: pequenas aberturas ao longo das peças 
-Abaulamento: empenamento no sentido da largura da peça.
-Curvatura: encurvamento longitudinal das peças
-Curvatura lateral: encurvamento lateral da peça.
Defeitos de desdobramento: são rachaduras, fendas, fendilhados e demais danos na madeira causando no desdobramento. 
Defeitos de alteração: Tem como efeito o agravamento dos outros defeitos aqui já expostos.