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09/05/2022 ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA Prof. Nilton Batista AULA 12 ENGENHARIA CIVIL ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA 09/05/2022 ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA 09/05/2022 ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA Origem São obtidas através do corte e processamento do fuste de vegetais superiores (árvores e arbustos lenhosos). O cerne é a parte menos porosa, onde a seiva se solidifica. O alburne é a parte mais fibrosa, com maior porosidade. medula cerne alburne câmbio casca ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Cortiça É um tecido morto das árvores, que protege os tecidos novos do ambiente externo. Tem ótimas propriedades para isolamento termoacústico, podendo ser aplicada em revestimentos e recheios de paredes, forros e entrepisos. Em espécies como o Sobral, Angico Rajado e Corticeira, é possível retirar lâminas espessas de cortiça, podendo ser aproveitadas para a construção civil. Fonte: Google Images ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Classificação dos vegetais superiores Os vegetais superiores pertencem ao ramo dos fanerógamas (ou espermatófitos), que são vegetais completos com raízes, caule, copa, folhas, flores e sementes. Classificação quanto a sua germinação e crescimento: • Endógenas: germinação interna; desenvolvimento transversal do caule maiscom a parte externa sendo antiga e endurecida. ex.: palmeiras, bambus. • Exógenas: germinação externa; desenvolvimento transversal do caule de dentro para fora, com adição de novas camadas concêntricas de células (anéis de crescimento). ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 As árvores exógenas podem ser separadas em 2 grupos, segundo suas características morfológicas e anatômicas. Classificação quanto a morfologia e anatomia (exógenas): • Gimnospermas: coníferas ou resinosas. Não produzem frutos e tem suas sementes (pinhas) descobertas. Folhagem perene. Lenho de madeira branda, conhecidas como softwood, madeira mole. 35% das espécies conhecidas e 400 industrialmente úteis. ex.: araucária, pinho, pinus, cipreste, pau-brasil, ginco, junípero. • Angiospermas: frondosas e folhosas. 65% das espécies conhecidas, com 1500 úteis. Chamadas de hardwood ou “madeira de lei”, madeira dura. ex.: cedro, angelim, sucupira, mogno, ipê, peroba, louro-pardo, eucalipto, corticeira, madeira balsa. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Desdobro da madeira No desdobro da madeira são obtidos, normalmente, pranchões. Pode ser feito de 2 maneiras: normal e radial. • Normal: pranchas “paralelas” aos anéis de crescimento. • Radial: perpendiculares aos anéis. Produz pranchas de melhor qualidade, com maior homogeneidade e resistência uniforme ao longo da peça. Todavia, gera alto custo, devido a maior quantidade de perdas. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Aparelhamento da madeira O aparelhamento é a operação de serragem das pranchas, realizada para obtenção das peças nas bitolas comerciais. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Secagem da madeira Visa obter um grau de umidade das peças compatível com o ambiente e o mais reduzido possível. Vantagens da secagem: 1. Diminui o peso do material 2. Aumenta a estabilidade (na pior das hipóteses, apresenta mínimo de retração) 3. Aumenta a resistência mecânica progressivamente, conforme se elimina a água impregnada no tecido lenhoso 4. Aumenta a resistência aos agentes de deterioração (principalmente fungos) 5. Para impregnação de processos protetores de maneira satisfatória, é necessário que a madeira esteja livre de água 6. A madeira precisa estar seca para receber pintura ou envernizamento ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 MADEIRAS Fatores que alteram as propriedades físicas e mecânicas • Espécie botânica: a estrutura anatômica e a constituição do tecido lenhoso variam de espécie para espécie. Gimnospermas: coníferas ou resinosas. Angiospermas: frondosas e folhosas. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Fatores que alteram as propriedades físicas e mecânicas • Peso específico: também depende da espécie. F on te : w w w .r ic ar do d ol a b el la .c om ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Fatores que alteram as propriedades físicas e mecânicas • Localização da peça no lenho: os resultados de ensaios serão diferentes se os corpos-de-prova forem retirados do cerne, do alburne, próximos das raízes ou próximos da copa. • Presença de defeitos: dependem da distribuição e dimensões dos defeitos (nós, fendas, fibras torcidas, etc.), bem como da localização deles na peça. • Umidade: a resistência mecânica de uma madeira será máxima quando completamente seca e mínima quando saturada. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Fatores que alteram as propriedades físicas e mecânicas • Feixes de fibras: são os principais elementos a conferir resistência mecânica às madeiras. Quando os vazios das fibras são grandes, as madeiras são moles e pouco resistentes. Quando as fibras são longas, os tecidos são mais ligados e é maior a resistência à flexão. Grande concentração de fibras confere compacidade e rigidez. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Principais defeitos • Defeitos de crescimento: são alterações no crescimento e estrutura fibrosa. 1. Nós; 2. Desvio de veios, fibras torcidas; 3. Ventos (são deslocamentos de continuidade entre fibras e anéis de crescimento, provocados durante a vida vegetal, por paralisações de crescimento, golpes de ventos ou ações dinâmicas). F on te : G oo gl e Im ag es nós ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Principais defeitos • Defeitos de secagem: provocados por efeitos de retratilidade do material, quando perde sua umidade nos processos de secagem. F on te : G oo gl e Im ag es rachaduras 1. Rachaduras (aberturas radiais de grande extensão no topo das peças); 2. Fendas (pequenas aberturas radiais do topo da peça); 3. Fendilhado (pequenas aberturas ao longo da peça); 4. Abaulamento (empenamento no sentido da largura); 5. Curvatura (encurvamento longitudinal); 6. Curvatura lateral. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Principais defeitos • Defeitos de produção: são defeitos causados no abate e derrubada das árvores ou no desdobro e secagem das peças. 1. Fraturas; 2. Rachaduras; 3. Fendas; 4. Machucaduras;5. Camadas de cortiça; 6. Fibras cortadas. F on te : G oo gl e Im ag es rachadura ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA F on te : G oo gl e Im ag es Principais defeitos • Defeitos de alteração: relativos ao ataque de predadores, fungos e insetos, causando redução considerável na seção resistente de peças estruturais. Podem ainda reforçar e agravar defeitos preexistentes. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Preservação das madeiras A durabilidade da madeira é a resistência que apresenta aos agentes de alteração e destruição de seu tecido lenhoso. Depende não somente dos fatores relativos à natureza da madeira, mas também de fatores externos, relacionados às condições do ambiente: umidade, temperatura, arejamento. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Preservação das madeiras Fungos e bactérias necessitam de restritas condições ambientais favoráveis para sobreviver e proliferar: oxigênio atmosférico; temperatura em torno de 20°C; teor de umidade acima de 20%. F on te : G oo gl e Im ag es fungo musgo Eliminando uma das condicionantes vitais, as madeiras terão durabilidade assegurada. Madeira submersa ou completamente enterrada em solo impermeável (estacas de fundações) tendem a durar séculos. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Preservação das madeiras Insetos (cupins e besouros (carunchos)) atacam a madeira que apresente as seguintes condições favoráveis: madeira verde, seivada e úmida; contato com o solo; condições estáveis de temperatura média. F on te : G oo gl e Im ag es cupim Moluscos e crustáceos também podem atacar madeiras (alguns encontrados em Rio Grande). molusco ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Processos de preservação Os principais produtos imunizantes usados para preservação de madeiras são: Fungicidas; Inseticidas; Anti-moluscos. São sempre tóxicos. Podem ser adicionadas propriedades impemeabilizantes, retardantes de fogo ou inibidoras de retralidade. Seja qual for o processo adotado, é importante (para eficiência e economia) que as madeiras passem por um tratamento prévio. Esse tratamento consiste em: Secagem; Remoção de cascas e cortiças; Desseivagem; Efetuar todos os trabalhos de reserragem, furação, entalhes e desbastes antes de realizar as proteções. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Processos de preservação Classificação quanto a profundidade da impregnação alcançada: em soluções para peças de • impregnação superficial: são pinturas ou imersão preservativas; são mais econômicos, mas indicados ambientes cobertos (telhados, entrepisos, forros). • impregnação sob pressão reduzida: o imunizante pode ser aplicado por banhos quente e frio, por substituição da seiva (por pressão capilar, fazendo o imunizante subir, penetrando e expulsando a seiva), por osmose (troca por diferença de concentração); indicados para madeiras verdes, em postes, moirões, pontaletes. ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Processos de preservação Classificação quanto a profundidade da impregnação alcançada: • impregnação sob pressão elevada (autoclave): o preservativo é impregnado alternando vácuo e alta pressão; indicado para peças que ficarão imersas; normalmente aplicado para postes de energia elétrica. F on te : G oo gl e Im ag esES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 MADEIRAS TRANSFORMADAS A estrutura do tecido lenhoso (fibras resistentes e unidirecionalmente orientadas) é o principal elemento que torna a madeira um excelente material de construção. Mas é também essa estrutura que confere os prejuízos de heterogeneidade e anisotropia das tensões internas. São denominados de transformação aqueles processos extremos de beneficiamento das madeiras que buscam a reestruturação do material a partir do rearranjo de suas fibras resistentes. Contribuem para a sustentabilidade, devido o reaproveitamento de madeiras. laminada/colada compensada aglomerada reconstituída ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Madeira laminada colada (MLC) Objetivam aumentar a espessura de tábuas com defeitos controlados. É usada para fins estruturais. Fonte: Google Images ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 (ou HPP) E o piso laminado? Não é uma madeira laminada, mas sim uma madeira reconstituída aglomerada (de alta densidade) com revestimento de lâminas protetoras e decorativas. Fonte: Google Images ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Madeira compensada laminada (ou contraplacada) É formada pela colagem de lâminas, em número ímpar e com alternação do sentido de orientação das fibras. Objetiva melhorar as propriedades mecânicas, conferindo isotropia e homogeneidade. Usada para formas, forros, lambris, tapumes, portas internas etc. F on te : G oo gl e Im ag es ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Madeira aglomerada São chapas e artefatos obtidos pela aglomeração (com colas e resinas) de pequenos fragmentos de madeiras. Objetivam peças de baixo custo, com uso de madeira de reflorestamento ou reciclada. Tem boas propriedades para isolamento termoacústico. É usada internamente, para móveis, forros e outros revestimentos de baixa responsabilidade mecânica. São pouco resistentes à umidade, ao sol direto e às cargas mecânicas. Também pouco resistem à furação por pregos, parafusos e outros elementos de montagem. Necessitam de estratégias como uso de calhas ou colagem. Fórmicas, por exemplo, podem ser usadas para revestimento/proteção externa. F on te : G oo gl e Im ag es ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Madeira reconstituída São chapas e artefatos obtidos pela aglomeração (com colas e resinas) de fibras dispersas, extraídas do lenho. Entenda-se como fibras as próprias fibras, partículas, lascas, tiras, cavacos. O MDF (Medium Density Fiberboard) consiste na mistura de fibras de madeira prensadas, somadas de resina para dar liga. É um material leve, sensível e de fácil manuseio e transporte. É importante manter esse material livre de umidade e fora do alcance de luz solar direta. É também importante, devido à sensibilidade, tomar cuidado ao arrastar ou colocar muito peso em cima de objetos feitos desse material. F on te : G oo gl e Im ag es ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Madeira reconstituída O MDP (Medium Density Pannel) é produzido através de partículas da madeira e, diferente do MDF, é mais resistente e suporta um acúmulo de peso maior. A principal diferença entre o MDP e o MDF é que no painel de MDP são utilizadas partículas de madeira em camadas, ficando as mais finas nas superfícies e as mais grossas no miolo. Já no MDF aglutinam-se fibras de madeira. F on te : G oo gl e Im ag es ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA Madeira reconstituída O OSB(Oriented Strand Board) é uma chapa de feixes orientados, com multicamadas feitas de aparas de madeira, com forma e espessura predeterminadas e unidas com adesivo/resina. Tem propriedades mecânicas semelhantes ao MDF e MDP, mas maior resistência às intempéries, podendo ser aplicado externamente. F on te : G oo gl e Im ag es ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA 09/05/2022 Madeira composta Chamados de WPC (Wood Plastic Composites, ou madeira plástica), são compostos de madeira com plásticos, obtidos pela reciclagem de resíduos de plásticos e fibras vegetais. Tem boas propriedades de isolamento térmico e elétrico, resistência ao desgaste e impermeabilidade. Fonte: Google Images ES TR U TU RA D E AÇ O E M AD EI RA ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA - CCE1527 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA
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