ESTRUTURAS DE AÇO E MADEIRA

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Universidade Nove de Julho 
Departamento de Ciências Exatas 
Faculdade de Engenharia 
Prof. Waldercy do Carmo, MSc. 
Disciplina: Estruturas de Aço e Madeira 
MADEIRA 
FISIOLOGIA DA ÁRVORE 
• Num corte transversal do tronco, essas camadas aparecem 
como anéis de crescimento, porque as características das 
células do fim de cada aumento e do início do próximo são 
suficientes para diferenciar as camadas anuais de 
crescimento. 
• Cada anel de crescimento é formado por duas camadas. A 
madeira formada no período de primavera-verão tem 
coloração mais clara, com células dotadas de paredes mais 
finas. Nessa fase, dá-se o crescimento rápido da madeira. 
• A madeira formada no período de outono-inverno tem 
coloração escura, células pequenas e crescimento lento. É 
possível avaliar a idade da árvore contando os anéis de 
crescimento. 
A casca protege a árvore contra agentes 
externos e é dividida em duas partes: 
 
• camada externa (camada cortical), composta de células 
mortas e camadas internas, formadas por tecidos vivos 
moles úmidos. 
• O lenho é a parte resistente do tronco, apresenta as 
seguintes partes: alburno e cerne. 
• O alburno é formado de madeira jovem, mais 
permeável, menos denso, e mais sujeito ao ataque de 
fungos apodrecedores e insetos e com menor 
resistência mecânica, enquanto que o cerne é formado 
das modificações do alburno, onde ocorre a madeira 
mais densa mais resistente que a do alburno. 
Planos Fundamentais da Madeira 
• (P1) Plano transversal, 
 
• (P2) Plano tangencial, 
 
• (P3) Plano radial. 
Defeitos da Madeira 
• Um dos defeitos constantes em muitas espécies de 
madeira é a presença de nós . É imprescindível um 
controle sistemático da poda para a redução desse 
problema. O corte de galhos durante o crescimento da 
árvore diminui o surgimento de nós, sendo estes, 
gradualmente incorporados da superfície ao centro do 
tronco. 
• A sua existência dificulta o processo de desdobro, 
aplainamento, colagem e acabamento, propiciando 
assim o surgimento de problemas patológicos, como 
por exemplo, fissuras em elementos estruturais de 
madeira. 
Nós na Madeira 
Madeira Material Ortotrópico 
Outro fator a ser considerado na utilização da 
madeira é o fato de se tratar de um material 
ortotrópico, ou seja, com comportamentos 
diferentes em relação à direção de crescimento das 
fibras. Devido à orientação das fibras da madeira e 
à sua forma de crescimento, as propriedades 
variam de acordo com três eixos perpendiculares 
entre si: 
• longitudinal, 
• radial e 
• tangencial 
 
Características Físicas 
Entre as características físicas da madeira, cujo 
conhecimento é importante para sua utilização 
como material de construção, destacam-se: 
• umidade; 
• densidade; 
• retratibilidade; 
• resistência ao fogo; 
• durabilidade natural; 
• resistência química. 
Apresenta os perfis metálicos retorcidos devido à perda de resistência 
sob alta temperatura, apoiados sobre uma viga de madeira que, apesar de 
carbonizada, ainda possui resistência. 
TIPOS DE CARACTERIZAÇÃO 
MECÂNICA 
A madeira pode sofrer solicitações de: 
• compressão, 
• tração, 
• cisalhamento e 
• flexão. 
Ela tem resistências com valores diferentes conforme 
variar a direção da solicitação em relação às fibras e 
também em função do tipo de solicitação. Isso significa 
que, mesmo mantida uma direção da solicitação 
segundo às fibras, a resistência à tração é diferente da 
resistência à compressão. 
Compressão 
• A compressão na madeira pode ocorrer 
segundo três orientações: paralela, normal e 
inclinada em relação às fibras. Quando a peça 
é solicitada por compressão paralela às fibras, 
as forças agem paralelamente ao 
comprimento das células. As células reagindo 
em conjunto conferem uma grande resistência 
da madeira à compressão. 
Compressão Normal às Fibras 
• No caso de solicitação normal ou 
perpendicular às fibras, a madeira apresenta 
resistências menores que na compressão 
paralela, pois a força é aplicada na direção 
normal ao comprimento das células, direção 
na qual possuem baixa resistência. 
• Os valores de resistência à compressão normal 
às fibras são da ordem de ¼ dos valores de 
resistência à compressão paralela. 
Compressão Paralela às Fibras 
• A compressão paralela tem a tendência de 
encurtar as células da madeira ao longo do 
seu eixo longitudinal. 
 
 
Compressão Perpendicular às Fibras 
• A compressão normal comprime as células da 
madeira perpendicularmente ao eixo 
longitudinal. 
Compressão Inclinada em Relação às 
Fibras 
• E a compressão inclinada: age tanto paralela 
como perpendicularmente às fibras. 
 
Valores Intermediários de Compressão 
• Nas solicitações inclinadas em relação às fibras da 
madeira, a NBR7190/97 especifica o modelo de 
Hankinson para estimativa dos valores 
intermediários. 
𝑓𝑐Ѳ =
𝑓𝑐 0 − 𝑓𝑐 90
𝑓𝑐 0 . 𝑠𝑒𝑛2 𝜃 + 𝑓𝑐 90 . 𝑐𝑜𝑠2𝜃
 
 
• Sendo: fc0 a resistência à compressão paralela às 
fibra; fc90 a resistência à compressão 
perpendicular às fibras e θ o ângulo da força em 
relação às fibras da madeira. 
TRAÇÃO NA MADEIRA 
• A tração na madeira pode ocorrer com orientação paralela ou 
normal às fibras. 
 
• As propriedades referentes às duas solicitações diferem 
consideravelmente. A ruptura por tração paralela pode ocorrer por 
deslizamento entre as células ou por ruptura das paredes das 
células. Em ambos casos, a ruptura ocorre com baixos valores de 
deformação, o que caracteriza como frágil, e com elevados valores 
de resistência. 
 
• A resistência de ruptura por tração normal às fibras apresenta 
baixos valores de deformação. A solicitação age na direção normal 
ao comprimento das fibras, tendendo a separá-las, afetando a 
integridade estrutural e apresentando baixos valores de 
deformação. Pela baixa resistência apresentada pela madeira sob 
este tipo de solicitação, essa deve ser evitada nas situações de 
projeto. 
Tração Paralela às Fibras 
• A tração paralela provoca alongamento das 
células ao longo do eixo longitudinal. 
 
Tração Perpendicular às Fibras 
• A tração normal tende a separar as células da 
madeira perpendicular aos seus eixos, onde a 
resistência é baixa, devendo ser evitada. 
 
Cisalhamento da Madeira 
• Quando a ação é perpendicular às fibras, porém este tipo de 
solicitação não é crítico, pois, antes de romper por cisalhamento, a 
peça apresentará problemas de esmagamento por compressão 
normal. 
 
Ilustrada a 
deformação das 
células 
perpendicularmente 
ao eixo longitudinal. 
• As outras duas formas de cisalhamento 
ocorrem com a força aplicada no sentido 
longitudinal às fibras (cisalhamento 
horizontal) e à força aplicada perpendicular às 
linhas dos anéis de crescimento (cisalhamento 
rolling). O caso mais crítico é o cisalhamento 
horizontal que rompe por escorregamento 
entre as células da madeira. 
Cisalhamento da Madeira 
Cisalhamento por Escorregamento 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Ilustrada a tendência das células da madeira 
separarem e escorregarem longitudinalmente. 
Cisalhamento Transversal 
• Ilustrada a tendência das células da madeira 
rolarem umas sobre as outras de forma 
transversal em relação ao eixo longitudinal. 
 
Flexão da Madeira 
• Na solicitação 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 solicitadas à flexão ocorre 
com a formação de minúsculas falhas de 
compressão seguidas pelo esmagamento 
macroscópico na região comprimida. Estefenômeno gera o aumento da área 
comprimida na seção e a redução da área 
tracionada, causando acréscimo de tensões 
nesta região, podendo romper por tração. 
Flexão da Madeira 
Vantagens das Estruturas de Madeira 
• Boa Resistência; 
• Baixo peso Específico; 
• Mão-de-Obra Fácil 
• É Isolante Térmico. 
Desvantagens da Utilização da Madeira 
• É Combustível; 
• Pode ser Atacada por Fungos; 
• Sensível a Umidade; 
• Material Heterogenio e Anisotrôpo. 
 
Madeiras com Bons Resultados 
• Peroba Rosa; 
 
Podendo ser utilizada em Bandejas; Telhados e 
Escoramentos. 
Telhados Duas Águas 
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Telhado Duas Águas 
Telhado de Uma Água 
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Telhados Águas Planas e em Arco 
Modelos de Telhados 
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