cap37 - Madeiras na construção civil

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Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Carlito Calil Junior – EESC USP
Francisco A. Rocco Lahr – EESC USP
Sérgio Brazolin – IPT/ABPM SP
Madeiras na Construção Civil
Capítulo 37
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Razões para empregar a madeira na Construção Civil
- fácil trabalhabilidade
- ótima relação entre densidade e resistência/rigidez
- suficiente disponibilidade
- possibilidade de perene renovação
- baixo consumo energético em sua produção
Conceituação inicial
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Materiais estruturais – dados comparativos
Material A B C D E F G
Concreto 2,4 1,92 20 20 0,096 8 8,3
Aço 7,8 234,00 250 210 0,936 32 26,9
Madeira – Conífera 0,6 0,60 50 10 0,012 83 16,7
Madeira – Dicotiledônea 0,9 0,63 75 15 0,008 83 16,7
•A: densidade do material (g/cm³)
•B: energia consumida na produção (10³ MJ/m³)
•C: resistência (MPa)
•D: módulo de elasticidade (10³ MPa)
•E: relação entre energia consumida na produção e resistência (B/C)
•F: relação entre resistência e densidade (C/A)
•G: relação entre módulo de elasticidade e densidade (D/A)
Quadro 1 – Materiais estruturais – dados comparativos (CALIL JR e DIAS, 1997).
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Conceituação inicial
Algumas restrições para o emprego da madeira
• Material inflamável (tratamento retardante resolve)
• Material biodegradável (tratamento preservativo resolve)
• Insuficiente divulgação das informações tecnológicas já
disponíveis acerca de seu comportamento sob as
diferentes condições de serviço
• Número reduzido projetos específicos desenvolvidos por
profissionais habilitados
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Comportamento da madeira sob fogo
Figura 1 – Resistência ao fogo (RITTER, 1990). 
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Aspectos anatômicos das coníferas
Figura 2 – Aspectos anatômicos das coníferas (TAYLOR, 1978).
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Aspectos anatômicos das dicotiledôneas
Figura 2 – Aspectos anatômicos das dicotiledôneas (TAYLOR, 1978).
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Características físicas da madeira
Fatores que influenciam as propriedades da madeira
- Local de origem: temperatura, chuvas
- Solo: tipo e condições de umidade
- Posição da árvore em relação à floresta
- Peculiaridades do manejo aplicado à floresta
- Idade da árvore
- Posição da peça em relação à altura e ao diâmetro da 
árvore
- Amostragem adotada para a caracterização
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Umidade da Madeira
- Aspectos da relação água – madeira
- Água livre
- Madeira “verde”
- Ponto de saturação
- Água de impregnação
- Umidade de equilíbrio ao ar
- Madeira totalmente seca
- Secagem – processo importante
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Aspectos favoráveis da secagem da madeira
• Redução da movimentação dimensional, permitindo a
obtenção de peças cujo desempenho, nas condições de
uso, será potencialmente mais adequado
• Possibilidade de melhor desempenho de acabamentos,
como tintas, vernizes e produtos ignífugos
• Redução da probabilidade de ataque de fungos
• Aumento da eficácia da impregnação da madeira contra a
demanda biológica
• Aumento dos valores correspondentes às propriedades de
resistência e de elasticidade
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Estimativa da umidade de peças de madeira
- Método da secagem em estufa (Gravimétrico)
onde: mi : massa inicial da amostra
ms : massa da madeira seca
- Estimativa da umidade usando medidores elétricos
100
m
mm
(%)U
s
si 


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Densidade de massa da madeira (ou Densidade)
- Densidade Real
- Densidade Básica
- Densidade Aparente (referida à umidade de 12%)
Onde: m12 = massa da amostra à umidade de 12%
V12 = volume da amostra à umidade de 12%
12
12
ap
V
m

(g/cm³)
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Influência da umidade na densidade
Diagrama de Kollmann
Figura 4 –
Diagrama de 
Kollmann 
(LONGSDON, 
1998).
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Variação dimensional da madeira
• Principais causas
• Ortotropia: decorrência da constituição anatômica
• Direções principais: axial, radial e tangencial
 
Tangencial (T) 
 
 
Longitudinal (L) 
Radial (R) 
Figura 5 – Coordenadas para definição das propriedades da madeira (BODIG e JAYNE, 1982).
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Retração na madeira
• Aspectos anatômicos provocam diferentes retrações 
nas três direções principais
Direção Retração total
Longitudinal 0,1 a 0,9
Radial 2,4 a 11,0
Tangencial 3,5 a 15,0
Volumétrica 6,0 a 27,0
Quadro 2 – Porcentagens s de retração (Galvão e Jankowsky, 1985).
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Quadro de porcentagens de retração
de algumas espécies de madeira
Espécie T (%) R (%) T/R
Cedro 5,3 4,0 1,3
Cupiúba 7,1 4,3 1,7
Eucalipto Citriodora 9,6 6,5 1,5
Eucalipto Tereticornis 16,7 7,3 2,3
Ipê 7,8 5,1 1,5
Jatobá 6,9 3,6 1,9
Mogno 4,1 3,0 1,4
Sucupira 7,3 5,9 1,2
Tatajuba 5,9 4,1 1,4
Quadro 3 – Variação dimensional de algumas espécies brasileiras. 
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Determinação das porcentagens
de retração e de inchamento
- Porcentagens de retração total ou deformações específicas
de retração (r,j), com j = 1 para a direção longitudinal; j = 2
para a direção radial e j = 3 para a direção tangencial,
calculadas pela expressão a seguir.
- Idem para determinar as porcentagens de inchamento total
ou deformações específicas de inchamento (i,j)
• dimensão linear, para U igual ou superior ao PS;
• dimensão linear, para U igual a 0%.
100
L
LL
asec,i
asec,isat,i
j,r 






 

sat,iL
asec,iL
100
sec,
sec,,
, 






 

ai
aisati
ji
L
LL

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Defeitos decorrentes
do processo de secagem
Encanoamento
Arqueamento
Figura 6 – Defeitos de secagem (MAINIERI, 1983).
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Defeitos decorrentes
do processo de secagem
Encurvamento 
Torcimento 
Figura 6 (continuação) – Defeitos de secagem (MAINIERI, 1983).
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Compressão
• Nas peças solicitadas à compressão paralela às fibras, as
forças agem paralelamente à direção dos elementos
anatômicos responsáveis pela resistência, o que confere
uma grande resistência à madeira.
• Na solicitação normal, a madeira apresenta valores de
resistência menores que os de compressão paralela, pois a
força é aplicada na direção perpendicular ao comprimento
das fibras, provocando esmagamento. Os valores de
resistência à compressão normal às fibras são da ordem de
1/4 dos valores apresentados pela madeira na compressão
paralela. A figura a seguir mostra o comportamentoda
madeira quando solicitada à compressão paralela (A) ou
normal (B) às fibras.
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Compressão
Figura 7– Comportamento da madeira na compressão (RITTER, 1990). 
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Tração
• Nas peças de madeira podem ocorrer: tração paralela ou
tração perpendicular às fibras. As propriedades referentes
a essas solicitações diferem significativamente.
• A ruptura por tração paralela às fibras pode ocorrer por
deslizamento entre as fibras ou ruptura de suas paredes.
Nos dois casos, a deformação é baixa e a resistência é
elevada (parte A da figura a seguir).
• Na tração normal, a madeira apresenta baixa resistência,
pois os esforços atuam na direção perpendicular às fibras,
tendendo a separá-las, com pequenas deformações (parte
B da figura a seguir). Assim, devem ser evitadas, em
projeto, situações que conduzam a tal solicitação.
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Tração
•A •B
Figura 9 – Tração na madeira (RITTER, 1990).
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Cisalhamento
• A direção do plano de atuação das tensões de cisalhamento
tem influência direta na resistência da madeira para esse tipo
de solicitação. Quando o plano é perpendicular às fibras (A),
a madeira apresenta alta resistência pelo fato de a ruptura
implicar cisalhamento desses elementos. Antes da ruptura
por cisalhamento, certamente a peça apresentará problemas
de resistência na compressão normal.
• Quando o plano das tensões de cisalhamento é paralelo às
fibras, duas situações podem ocorrer. Quando a direção das
tensões coincide com a direção das fibras, o cisalhamento é
horizontal (B). Se a direção é perpendicular (C), os
elementos tendem a rolar uns sobre os outros (rolling shear).
• A figura a seguir mostra os tipos de cisalhamento A, B e C .
A menor resistência se verifica no cisalhamento horizontal.
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Cisalhamento
•A •B •C
Figura 10 – Cisalhamento na madeira (RITTER, 1990).
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Flexão simples
• Quando a madeira é solicitada à flexão simples, ocorrem
quatro tipos de esforços: compressão paralela às fibras,
tração paralela às fibras, cisalhamento horizontal e, nas
regiões dos apoios, compressão normal às fibras.
• A ruptura em peças de madeira solicitadas à flexão ocorre
pela formação de minúsculas falhas de compressão
seguidas pelo desenvolvimento de enrugamentos de
compressão macroscópicos. Esse fenômeno gera o
aumento da área comprimida na seção e a redução da
área tracionada, o que pode levar à ruptura por tração. Ver
figura a seguir.
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Flexão simples
Figura 11 – Flexão na madeira (RITTER, 1990).
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Propriedades de resistência e de elasticidade
Torção e resistência ao choque
• O comportamento da madeira solicitada por torção ainda
não é muito conhecido. A norma brasileira recomenda
evitar a torção de equilíbrio em peças de madeira, em
virtude do risco de ruptura por tração normal às fibras
decorrente do estado múltiplo de tensões atuante.
• A resistência ao choque é entendida como a capacidade
do material absorver energia pela deformação. A madeira
é material de ótima resistência ao choque.
• Para a quantificação das propriedades de resistência e de
elasticidade da madeira, são adotadas as recomendações
do Anexo B: Determinação das propriedades das
madeiras para projeto de estruturas, da NBR 7190, ABNT.
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Fatores que provocam influências
nas propriedades da madeira 
• Fatores anatômicos
• Densidade
• Inclinação das fibras
• Nós
Figura 12 – Presença de nós na madeira (MAINIERI, 1983).
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Fatores que provocam influências
nas propriedades da madeira
• Fatores anatômicos
• Defeitos naturais da madeira
• Presença de medula
• Faixas de parênquima
 
(c) 
Figura 13 – (b) Presença de medula; (c) Faixas de parênquima (MAINIERI, 1983).
(c)
(b)
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Fatores que provocam influências
nas propriedades da madeira
Perfurações pequenas Perfurações grandes
Podridão Mancha
Figura 14 – Ataques biológicos (MAINIERI, 1983).
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Fatores que provocam influências
nas propriedades da madeira
• Fatores ambientais e de utilização
• Umidade
• Defeitos de secagem – ver comentários anteriores
• Defeitos de processamento
Arestas quebradas Variação da seção transversal
Figura 15 – Defeitos de processamento (MAINIERI, 1983).
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Preservação de madeira
PRESERVAÇÃO DE MADEIRAS É O CONJUNTO DE MEDIDAS 
PREVENTIVAS E CURATIVAS PARA CONTROLE DE AGENTES 
BIOLÓGICOS, FÍSICOS E QUÍMICOS QUE AFETAM AS 
PROPRIEDADES DA MADEIRA, OU SEJA SUA DURABILIDADE
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• elaboração do projeto com foco para diminuição dos processos de
instalação e desenvolvimento de organismos xilófagos;
• definição do nível de desempenho necessário para o componente ou
estrutura de madeira, tais como: vida útil, responsabilidade estrutural,
garantias comerciais e legais, entre outras;
• avaliação dos riscos biológicos aos quais a madeira será submetida
durante a sua vida útil – ataque de fungos e insetos xilófagos e
perfuradores marinhos;
• determinação da necessidade de tratamento preservativo, em função
da durabilidade natural e tratabilidade do cerne e alburno das
espécies botânicas que serão utilizadas;
• definição do(s) tratamento(s) preservativos, em função das seguintes
escolhas:
• espécie botânica que deve permitir este tratamento (tratabilidade),
• umidade da madeira no momento do tratamento,
• processo de aplicação do produto de preservação,
• parâmetros de qualidade necessários: retenção e penetração do produto
preservativo na madeira,
• produto preservativo que satisfaça à classe de risco determinada.
Etapas importantes em um projeto de 
construção com madeira 
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
nãosim
não
Escolha do processo de 
tratamento e do produto 
preservativo
Tratamento 
preservativo 
desnecessário
Madeira
suficientemente
impregnável ?
(Tratabilidade)
sim Durabilidade
natural é
adequada?
Escolha da espécie de madeira
Definição da aplicação da madeira 
e classes de risco prováveis
Definição da Classe de Risco
PROJETO
(conceito)
Seqüência de decisão
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Ferramenta simplificada para a tomada de
decisão (produtor e usuário)
• Uso racional e inteligente da madeira na
construção civil
• Garantia de maior durabilidade das
construções
Sistema de Classes de Risco
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor:Geraldo C. Isaia
CLASSES DE RISCO
CLASSE DE RISCO
(CR)
CONDIÇÃO DE USO ORGANISMO XILÓFAGO
1
Interior de construções, fora de contato com o solo, fundações 
ou alvenaria, protegida das fontes internas de umidade. 
Locais livres do acesso de cupins-subterrâneos ou 
arborícolas.
Cupins-de-madeira-seca
Brocas-de-madeira
2
Interior de construções, em contato com a alvenaria, sem 
contato com o solo ou fundações, protegidos das 
intempéries e das fontes internas de umidade.
Cupins-de-madeira-seca
Brocas-de-madeira
Cupins-subterrâneos e arborícolas
3
Interior de construções, fora de contato com o solo e 
continuamente protegidos das intempéries, que podem, 
ocasionalmente, ser expostos a fontes de umidade.
Cupins-de-madeira-seca
Brocas-de-madeira
Cupins-subterrâneos e-arborícolas
Fungos emboloradores/manchadores e 
apodrecedores
4
Uso exterior, fora de contato com o solo e sujeitos a 
intempéries.
Cupins-de-madeira-seca
Brocas-de-madeira
Cupins-subterrâneos e-arborícolas
Fungos emboloradores/manchadores e 
apodrecedores
5
Contato com o solo, água doce e outras situações favoráveis à
deterioração, como engaste em concreto e alvenaria.
Cupins-de-madeira-seca
Brocas-de-madeira
Cupins-subterrâneos e cupins-arborícolas
Fungos emboloradores/manchadores e 
apodrecedores
6 Exposição à água salgada ou salobra.
Perfuradores marinhos
Fungos emboloradores/manchadores e 
apodrecedores
Quadro 4
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
O sistema de classes de risco proposto leva em 
consideração:
• Presença do(s) organismo(s) xilófago(s)
• Durabilidade natural da madeira
• Tratabilidade da madeira
• Condições de uso/exposição da madeira
Sistema de Classes de Risco
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Fungos Emboloradores e Manchadores
Ilustração: LÉLIS, A. T. et al., 2001
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Fungos Apodrecedores
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Brocas-de-Madeira
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Cupim-de-Madeira-Seca
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Cupim-Arborícola
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Cupim-Subterrâneo
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
Ilustração: IPT/2007
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Perfuradores Marinhos
•Organismos xilófagos
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Durabilidade natural da madeira
• Característica intrínseca do cerne/espécie, que confere
resistência ao ataque dos organismos xilófagos
• O alburno de qualquer espécie de madeira é considerado
de baixa durabilidade natural, ou seja, baixa resistência ao
ataque de organismos xilófagos
• O tratamento preservativo faz-se necessário se a espécie
escolhida não é naturalmente durável para a classe de
risco considerada e/ou se a madeira contém porções de
alburno.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Tratabilidade da madeira
• Impregnabilidade da madeira com produtos preservativos -
característica intrínseca da espécie de madeira
• Na prática o cerne das madeiras de folhosas é não
tratável e o alburno é tratável.
• Na medida em que a espécie selecionada não é
suficientemente tratável e de baixa durabilidade natural,
não é possível ter-se certeza do seu tempo de vida útil.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Método de tratamento
Para os componentes de madeira de maior
responsabilidade estrutural e sujeitas a uma maior
agressividade biológica (CR 4, 5 e 6), é recomendado o
tratamento sob pressão com produtos preservativos de
natureza hidrossolúvel e/ou oleosa
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Parâmetros de qualidade do tratamento 
preservativo
•Os principais parâmetros de qualidade para a madeira
preservada são a penetração e a retenção do preservativo
absorvido no processo de tratamento.
• A penetração é definida como sendo a profundidade alcançada pelo
preservativo ou pelo(s) seu(s) ingrediente(s) ativo(s) na madeira,
expressa em milímetros (mm).
• A retenção é a quantidade do preservativo ou do seu(s)
ingrediente(s) ativo(s), contida de maneira uniforme num determinado
volume da madeira, expressa em quilogramas de ingrediente ativo por
metro cúbico de madeira tratável (kg/ m³).
A especificação de um tratamento preservativo, baseado nas 
classes de risco, deve requerer penetração e retenção adequadas 
que dependem do método de tratamento escolhido.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Classe de risco versus tratamento preservativo
• Classe de risco 4
APLICAÇÃO
MÉTODO DE 
TRATAMENTO
PRESERVATIVO
Inseticida/Fungicida
RETENÇÃO MÍNIMA
kg/m3 (i.a.)
PENETRAÇÃO
Madeira serrada, 
roliça e laminada 
(seca)
Sob pressão
(a)
CCA – C ou CCB 4,0 ou 6,5 (b)
100 % do alburno e porção 
permeável do cerne
Óleo creosoto (c) 96
Painel compensado CCA – C ou CCB 4,0 ou 6,5 (b)
100 % do alburno e porção 
permeável do cerne
• Classe de risco 5
APLICAÇÃO
MÉTODO DE 
TRATAMENTO
PRESERVATIVO
Inseticida/fungicida
RETENÇÃO MÍNIMA
kg/m3 (i.a.)
PENETRAÇÃO
Madeira serrada, roliça, 
laminada e Painel 
compensado
Sob pressão
(a)
CCA – C 6,5
9,6 (b)
12,8 (e) 100 % do alburno e porção 
permeável do cerne
CCB (d)
Óleo creosoto
(c)
96 
130 (b)
192 (e)
Quadro 5
Quadro 6
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Classe de risco versus tratamento preservativo
• Classe de risco 6
• Observações para as classes de risco 4, 5 e 6:
a) No caso de espécies de folhosas, o cerne é normalmente não tratável, mesmo sob pressão; portanto, uma maior vida útil do
componente depende da alta durabilidade natural dessa porção da madeira. No caso de madeiras permeáveis, como o pinus,
ou o alburno da maioria das espécies de folhosas, é possível a total impregnação com o produto preservativo.
b) Essa retenção de produto preservativo é recomendada para componentes estruturais de difícil manutenção, reparo ou
substituição e críticos para o desempenho e segurança do sistema construtivo.
c) Devido à sua natureza oleosa e propriedades químicas, a peça de madeira tratada com óleo creosoto pode apresentar
problemas de exsudação do produto (migração para a superfície), além de não permitir acabamento com tintas, stains e
vernizes. Portanto, recomenda-se seu uso nos componentes que não entram em contato direto com as pessoas e/ou animais.
d) Carecem de informações sobre o uso da madeira tratada com o produto preservativo CCB em contato direto com a água
doce, salobra ou salgada.
e) Essa retenção de produto preservativo é recomendada para componentes estruturais críticos, como estacas de fundações
totalmente ou parcialmente enterradas no solo ou em contato com água doce, utilizados em locais de clima severo e ambiente
com alto potencial de biodeterioração por fungos e insetos xilófagos.
f)O método de duplo-tratamento com os produtos preservativos CCA e óleo creosoto deve ser adotado em regiões de
ocorrência de Sphaeroma terebrans e Limnoria tripunctata e na ausência de informações sobre esses organismos xilófagos
no local de uso da madeira.
APLICAÇÃO
MÉTODO DE 
TRATAMENTO 
PRESERVATIVO
RETENÇÃO MÍNIMA
kg/m3 (i.a.)
PENETRAÇÃO
Madeira serrada,
Madeira roliça e
Painel compensado
Sob pressão
(a)
CCA – C 40,0
100 % do alburno e porção 
permeável do cerne
Óleo creosoto 400,0
Sob pressão
duplo tratamento 
(a) (f)
CCA – C e 24
Óleo creosoto 320
Quadro 7
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Classes de risco – precauções gerais
As seguintes precauções gerais devem ser tomadas na utilização do sistema de classes de
risco para definição do produto preservativo, do método de tratamento, da retenção e da
penetração do produto preservativo na madeira:
• Adotar a classe de risco mais agressiva quando diferentes partes de um mesmo componente
apresentam diferentes classes de risco.
• Situações em que um componente fora de contato com o solo for submetido a intenso
umedecimento, considerar uma situação equivalente ao contato com o solo ou água doce.
• Com componentes inacessíveis quando em serviço ou quando sua falha apresente
conseqüências sérias, é aconselhável considerar o uso de madeira de alta durabilidade natural
ou um tratamento preservativo que proporcione maior retenção e penetração do produto
preservativo na madeira.
• A diferente durabilidade natural e tratabilidade do alburno e cerne devem ser sempre
consideradas.
• Se o risco de lixiviação do produto preservativo existe, considerar a proteção dos
componentes durante construção e/ou transporte.
• Fatores como manuseio das peças tratadas, como cortes ou furações, a integridade de
acabamentos ou a compatibilidade do produto preservativo com o acabamento podem afetar o
desempenho da madeira preservada. É recomendado que todos os furos, entalhes ou
chanfros, necessários em um componente de madeira, sejam realizados antes do tratamento
preservativo.
• Adotar um sistema de secagem adequado para a produção de madeira tratada de boa
qualidade e, conseqüentemente, do produto final.
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Madeira de reflorestamento – pinus e eucalipto
• Madeiras de ciclo curto que representam um real
compromisso com o meio ambiente
• O uso do eucalipto (peças roliças) e de pinus, tratados sob
pressão, representa uma excelente alternativa de material
de engenharia na construção civil