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Prof°M. Eng° José Corrêia Jr ESTRUTURAS DE MADEIRA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Normatização Norma regulamentadora brasileira: NBR - 7190/1997 – Projeto de Estruturas de Madeira Norma regulamentadora europeia: EUROCODE 5: Design of timber structures Norma regulamentadora americana: NDS – Nacional Design Specification Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Tópicos Madeira como material de construção; Produtos comerciais de madeira; Concepção e sistemas estruturais; Propriedade mecânicas. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Uso da Madeira como Material de Construção A madeira é utilizada como material de construção desde as civilizações antigas, na construção de abrigos e ferramentas, devido a disponibilidade na natureza e facilidade de manuseio. Com o desenvolvimento da sociedade e principalmente a partir da revolução industrial este elemento teve seu uso reduzido em detrimento a produtos industrializados como o aço e concreto. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira como Material de Construção Aplicações Definitivas: Fundação (Estacas de Madeira) Pilares Vigas Pisos Coberturas Vedação (Paredes) Pontes, Viadutos e Passarelas Pórticos Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA • Aplicações Temporárias – Escoramento – Fôrmas – Andaimes – Elementos de Contenção Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira como Material de Construção Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira como Material de Construção Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Reino Plantae Reino Plantae BRIÓFITAS (Musgos) PTERIDÓFITAS (Samambaias) GIMNOSPERMA Coníferas Árvores com copa em forma de cone (coníferas) e de crescimento rápido ANGIOSPERMA Monocotiledôneas Dicotiledôneas Arvores frondosas de crescimento lento Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Classificação das Madeiras As madeiras usadas na construção são retiradas dos troncos das árvores e classificadas da seguinte forma: • Madeiras Duras Provenientes de árvores frondosas de crescimento lento. Grupo Angiosperma, Classe Dicotiledôneas. Exemplo: Peróba, Ipê, Aroeira, Carvalho, etc. Madeiras duras de melhor qualidade são chamadas de Madeira de Lei. • Madeiras Macias Provenientes de árvores crescimento rápido. Grupo Gimnosperma, Classe Coníferas. Exemplo: Pinheiro-do-Paraná e Pinheiro-Bravo, ou Pinheirinho, pinheiros europeus, pinheiros norte-americanos, etc. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira A parte das árvores utilizadas em estruturas são provenientes do caule. A seguir temos as regiões do caule, de fora pra dentro: • Casca • Alburno ou Branco • Cerne ou Durâmen • Medula Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira • Casca A casca é a camada mais externa do caule, é formada por uma camada externa morta, com espessura variável e serve como proteção para a árvore, e uma camada interna fina de tecido vivo e macio que conduz seiva elaborada para as partes em crescimento. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira • Alburno ou Branco Camada formada por células vivas que conduzem a seiva bruta das raízes para as folhas, tem espessura variável de 3 a 5cm, conforme espécie. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira • Cerne ou Durâmen Com o crescimento do caule as células vivas tornam-se inativas e constituem o cerne, de coloração mais escura, passando a ter apenas função de sustentar o tronco. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira • Medula Tecido macio em torno do qual se verifica o primeiro crescimento da madeira, nos ramos novos. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Estrutura da Madeira Casca Alburno ou Branco Cerne ou Durâmen Medula Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Raios Medulares Anéis de Crescimento anual Madeira como Material de Construção Principais Vantagens: Recurso renovável; Fácil manipulação; Diversidade de produtos industrializados; Isolamento Térmico; Baixa dilatação linear; Boa Relação f / ρ ( Tabela ) Material ρ (t/m³) F (MPa) f / ρ Preço (R$ / m³) Madeira a Tração 0,5 – 1,2 30 – 110 60 – 90 1200 Madeira a Compressão 0,5 – 1,2 30 – 60 50 – 60 1200 Aço a Tração 7,85 250 32 102.050 Concreto a Compressão 2,5 50 20 500 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira como Material de Construção Principais Desvantagens Material Anisotrópico Degradação Física Degradação Química Degradação Biológica Defeitos Naturais e de Fabricação Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Desvantagens Material Anisotrópico Ez, αz, cz Ex, αx, cx Ey, αy, cy Ex = Ey = Ez = E αx = αy = αz = αx cx = cy = cz = cx MATERIAL ORTOTRÓPICO Ez, αz, cz Ex, αx, cx Ey, αy, cy Ex ≠ Ey ≠ Ez αx ≠ αy ≠ αz cx ≠ cy ≠ cz MATERIAL ANISOTRÓPICO Longitudin al EL, αL, cL Radial ER, αR, cR Tangencia l ET, αT, cT ER ≠ ET ≠ EL αR ≠ αT ≠ αL cR ≠ cT ≠ cL MADEIRA MATERIAL ANISOTRÓPICO Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas AnalistaJudiciário-Eng°Civil TRE-MA Desvantagens Degradação Física O fogo é a principal causa de degradação física da madeira. A degradação por fogo é extremamente rápida, devastando florestas, pátios de estocagem e estruturas de madeira. No entanto não é a principal causa de degradação. A madeira com o aumento gradativo da temperatura passa pelas seguintes etapas: a) Vaporização da umidade da madeira (acima de 100°C); b) Volatilização dos extrativos da madeira (de 93°C a 149°C); c) Evolução dos gases inflamáveis e chamuscamento (194°C a 204°C); d) Evolução rápida dos gases acompanhada por incandescimento e eventual chama (204°C a 370°C); e) Rápida ignição dos gases inflamáveis e incandescimento do carvão (370°C a 480°C); Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Degradação Física Material Combustível A madeira apesar de ser um isolante térmico é um material combustível, ou seja, é consumido pelo fogo e propaga chamas. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Desvantagens Degradação Química Ácidos e bases fortes podem deteriorar a madeira, afetando suas propriedades mecânicas. Isso ocorre com frequência em pisos de fabricas de produtos químicos, em peças de madeira em contato com ferragens. Algumas tintas e colas podem conter produtos químicos que deterioram a madeira e causam problemas em peças laminadas (descolamento e enfraquecimento da madeira). A madeira decomposta por ação química apresenta-se amolecida e, normalmente, com aparência esgarçada e desfibrada. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Desvantagens Degradação Biológica A degradação biológica da madeira é causada por organismos xilófagos compreendidos basicamente por: fungos, bactérias, insetos, moluscos e crustáceos. As ameaças mais graves são os fungos e os insetos, dentre os mais conhecidos os cupins. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Degradação Biológica Degradação por Fungos e Bactérias A degradação é causada pela liberação de enzimas, ação química, as quais reagem com os compostos da parede celular causando a quebra da estrutura. Degradação por Insetos e Crustáceos A degradação é causada pela escavação, ação mecânica, através da estrutura da madeira, a procura de alimento ou abrigo. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Degradação Biológica Tratamento da madeira Existem vários produtos capazes de proteger a madeira de ataque biológico, dentre os mais comuns estão o Creozoto e o Pentaclorofenol, oleossolúveis, e CCA (Cromo, Cobre e Arsênio) e CCB (Cromo, Cobre e Boro), hidrossolúveis. O ideal e utilizar madeiras já tratadas industrialmente devido a melhor qualidade e controle do processo. O Creozoto é largamente utilizado no tratamento de dormentes de madeira. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Nas peças de madeira usadas em construções alguns defeitos podem ser encontrado e podem ser naturais ou de fabricação. Estes defeitos podem trazer prejuízos na aparência, resistência ou durabilidade. Os principais defeitos são: Nós; Fendas; Gretas; Abaulamentos; Arqueadura; Fibras Reversas; Esmoada ou Quina Morta; Empenamento; Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação Nós São imperfeições no alinhamento das fibras causada pelo crescimento dos galhos. Galhos vivos dão origem a nós firmes e galhos mortos dão origem a nós soltos. Devido a alteração no alinhamento das fibras ocorre uma redução na resistência da peça. Nó Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação Fendas As fendas são problemas atribuídos ao processo de secagem. Estas surgem quanto a secagem é rápida demais causando a retração dos anéis de crescimento e situam-se em planos longitudinalmente radiais. Fenda Periférica Fenda no Cerne Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação Gretas ou Ventas São separações entre os anéis de crescimento anuais. Estas separações se dão devido a tensões internas entre os anéis de crescimento lateral, ou flexão devida ao vento. As gretas pode ser parciais ou totais Greta Parcial Greta Completa Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação Peça Normal Peça Abaulada • Abaulamentos Encurvamento na direção da largura da peça. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação Peça Normal Peça Arquead a • Arqueadura Encurvamento na direção longitudinal da peça. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação • Fibras Reversas Fibras não paralelas ao eixo da peça. Isto pode ocorrer por causas naturais ou devido ao processo de serragem (fabricação). As causa naturais podem ser a proximidade de nós ou deformação das fibras devido ao crescimento em espiral. A serragem em plano inadequado pode causar fibras inclinadas. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Defeitos Naturais e de Fabricação • Esmoada ou Quina Morta Canto arredondado devido a curvatura natural do tronco. A quina morta além de ser um defeito geométrico significa que a peça possui elevada proporção de madeira branca (Alburno), o que reduz a resistência da peça. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Material Heterogêneo Por ser um material de origem natural é um material heterogêneo. Possui variações na sua estrutura devido a: condições climáticas, disponibilidade de água e nutrientes e variação na direção das fibras devido a nós e galhos. • Material Compósito A madeira é considerada um material compósito. As paredes das células longitudinais da madeira (fibras) podem ser descritas como um material compósito: os filamentos compostos de celulose constituem o reforço das fibras, e a matriz de polímeros (hemicelulose e lignina) tem a função de manter unidos os filamentos e prover rigidez à compressão das fibras (Wangard, 1979). Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Anisotropia Devido a orientação das células, a madeira é um material que possui três direções principais (Pfeil, W.). Direções Principais: – Longitudinal; – Tangencial; – Radial; Longitudinal EL, αL, cL Tangencial ET, αT, cT Radial ER, αR, cR Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Umidade A umidade é uma das principais propriedade físicas da madeira, pois influencia diretamente outraspropriedades como retração, alterando o volume da peça, a falta de controle no processo de secagem pode danificar as peças, causando trincas e rachaduras, e possibilita ataque de alguns patógenos como fungos. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Umidade 𝑼 % = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑠 𝑃𝑠 Onde: 𝑈 % : Grau ou Teor de Umidade 𝑃𝑖: Peso Inicial 𝑃𝑖: Peso Seco Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Retração As peças de madeira sofrem retração ou inchamento conforme variação do grau de umidade. Esta variação se dá principalmente entre 0% e 30% que é o ponto de saturação das fibras. A variação dimensional é aproximadamente linear neste intervalo. A retração é mais importante a direção tangencial, para redução de 30% para 0% a retração tangencial varia entre 5% e 10% dependendo da espécie. A retração na direção radial é aproximadamente a metade da direção tangencial. A retração na direção longitudinal é chega no máximo a 0,3% sendo a de menor importância. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Retração 𝜺𝒍 0,1% a 0,3% Longitudinal 𝜺𝒕 7% a 14% Tangencial 𝜺𝒓 3% a 6% Radial Retração Volumétrica 𝜺𝒗𝒐𝒍 = 𝜺𝒍 + 𝜺𝒕 + 𝜺𝒓 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Propriedades Físicas da Madeira • Dilatação Linear A dilatação ocorre devido a variação da temperatura da peça de madeira. O coeficiente de dilatação linear na direção longitudinal varia entre 0,3𝑥10−5°𝐶−1 e 0,45𝑥10−5°𝐶−1. Na direção Tangencial ou Radial varia com o peso específico da madeira ficando na ordem de 4,5𝑥10−5°𝐶−1 para madeiras duras e 8,0𝑥10−5°𝐶−1 para madeiras macias. Coeficiente de Dilatação Linear do Aço: 𝛼𝑎ç𝑜 = 1,2𝑥10 −5°𝐶−1 𝛼𝑎ç𝑜 ≅ 2,6 𝑎 4,0 𝑥 𝛼𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Produtos de Madeira As peças de madeira utilizadas na construção podem ser classificadas da seguinte forma: • Madeira Maciça – Madeira Bruta ou Roliça – Madeira Falquejada – Madeira Serrada • Madeira Industrializada – Madeira Compensada – Madeira Laminada – Madeira Recomposta Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Níveis de Secagem da Madeira A partir do momento do corte do tronco a madeira inicia o processo de secagem. Retirando a casca e deixando secar, evapora primeiramente a água contida nas células ocas, chama-se de madeira semi-seca ou meio-seca, com teor de umidade em torno de 30%; Continuando a secagem, ocorre o equilíbrio com a umidade atmosférica, chama-se de madeira seca ao ar, com teor de umidade entre 10% e 20%, para umidade relativa do ar entre 60% e 90% e a 20°C; Continuando a secagem temos a madeira dissecada, com umidade menor que 13%. Completamente seca temos a madeira anidra com 0% de umidade. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Níveis de Secagem da Madeira Classificação Teor de Umidade Verde >30% (ponto de saturação) Semi-seca 23% - 30% (ponto de saturação) Seca 18% - 23% Seca ao ar 13% - 18% Dissecada 0% - 13% Completamente seca (Anidra) 0% Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Bruta ou Roliça A madeira bruta ou roliça é empregada em forma de troncos, servindo de estacas, escoramentos, postes, pilares, etc. A mais utilizada no Brasil são o Pinho-do-Paraná e os Eucaliptos. As árvores são abatidas no período de seca, quando o tronco tem menor umidade. Remove-se a casca e põe pra secar em local seco, arejado e protegido do sol. As peças que não passam por um período longo o suficiente de secagem, estão sujeitas a retração e fissuração das pontas. Para evitar a fissuração recomenda-se o uso de um impermeabilizante nas seções de corte. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Bruta ou Roliça • Diâmetro Nominal de peças roliças 𝑙 3 𝑑 𝑑 𝑙 𝑑𝑚𝑖𝑛 𝑑𝑚𝑎𝑥 𝑑 ≤ 1,5𝑑𝑚𝑖𝑛 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Falquejada A madeira falquejada é obtida de troncos por cortes com machado. Dependendo do diâmetro do tronco podem ser obtidas seções maciças falquejadas de grandes dimensões. Nas peças falquejadas as laterais cortadas constituem perdas e por isso é importante determinar qual a maior seção que pode ser obtida. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Falquejada • Seção Retangular com maior área contida na seção do tronco 𝐴 = 𝑏ℎ = 𝑑2 − ℎ2 × ℎ 𝑑𝐴 𝑑ℎ = 0 conduz a 𝑏 = ℎ = 𝑑 2 𝐴 = 𝑏ℎ = 𝑑2 2 = 0,64 𝜋 4 𝑑2 𝑊 = 𝑏ℎ2 6 = 𝑑3 12 2 = 0,059𝑑3 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Falquejada • Seção Retangular com maior módulo resistente contida na seção do tronco 𝑊 = 𝑏ℎ2 6 = 𝑏𝑑2 − 𝑑3 6 𝑑𝑊 𝑑𝑏 = 0 conduz a 𝑏 = 𝑑 3 ℎ = 2𝑏 = 2 3 𝑑 𝐴 = 𝑏ℎ = 2 3 𝑑2 = 0,60 𝜋 4 𝑑2 𝑊 = 𝑏ℎ2 6 = 𝑑3 9 3 = 0,064𝑑3 Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Serrada As árvores devem ser abatidas de preferência ao atingir a maturidade, quando o cerne ocupa a maior porcentagem do tronco, resultando em madeira de melhor qualidade. O tempo necessário para atingir a maturidade varia conforme a espécie, podendo chegar a 100 anos – Eucalipto de 5 a 7 anos. – Pinheiro de 5 a 8 anos. A melhor época para o abate é a estação seca, quando o tronco tem pouca umidade. O desdobramento do tronco em peças deve ser feito o ais breve possível, a fim de evitar defeitos decorrentes da secagem da madeira. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Serrada Corte e desdobramento O corte é feito com serras especiais, de fita contínua, que divide os divide em lâminas ou pranchas paralelas, na espessura especificada. Existem duas formas de desdobramento, pranchas paralelas e radial. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Serrada Secagem da Madeira Serrada Antes da utilização na construção a madeira deve passar por processo de secagem para reduzir a umidade. A secagem pode produzir deformações transversais diferenciais nas peças serradas, dependendo da posição original da peça no tronco. Por isso a madeira deve ser utilizada já seca (grau de umidade em equilíbrio com a umidade do ar), evitando- se danos a estrutura como trincas e empenamentos. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Serrada Processo de Secagem Tipo de Maderia Tempo de Secagem Natural Macia 1 – 2 anos Dura ou de Lei 2 – 3 anos Artificial Macia 10 – 30 dias / polegada de espessura Dura ou de Lei Tempo de SecagemProf° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Serrada Espessuras e Áreas Mínima Construtivas de Seções Retangulares Espessura Mínima (cm) Área Mínima (cm2) Seção Mínima de Menor Espessura (cm x cm) Peças Principais Seções Simples 5 50 5 X 10 Peças Componentes de Seções Múltiplas 2,5 35 2,5 x 14 Peças Secundárias Seções Simples 2,5 18 2,5 x 7,5 Peças Componentes de Seções Múltiplas 1,8 18 1,8 x 10 Dimensões Comerciais Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Compensada A madeira compensada é formada pela colagem de três ou mais lâminas, alternando-se a direção das fibras em ângulos retos. Os compensados podem ter três, cinco ou mais lâminas, sempre em numero ímpar. Com as camadas em direções ortogonais alternadas obtém-se um material mais aproximadamente isotrópico que a madeira maciça. A madeira compensada apresenta vantagem sobre a maciça em estados de tensão biaxiais, por exemplo, nas almas das vigas, estruturas de placas ou nas cascas. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Compensada Produção de Madeira Compensada As lâminas são obtidas através de toras ou peças retangulares, através da laminação de com espessura variando entre 1 e 5mm. A seguir são submetidas a secagem natural ou artificial (Temperatura entre 80 e 100°C). O tempo varia de 15 a 60 minutos. As chapa de compensado são produzidas com dimensões padronizadas, 2,50 x 1,25m e espessuras variando entre 4 e 30mm. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Compensada Vantagens da Madeira Compensada a) Pode ser fabricada em folhas grandes, com defeitos limitados; b) Reduz retração e inchamento, graças à ortogonalidade de direção das fibras nas camadas adjacentes; c) É mais resistente na direção normal às fibras; d) Reduz trincas de cravação de pregos; e) Permite o emprego de madeira mais resistentes capas externas e menos resistentes nas camadas interiores, o que é vantajoso em algumas aplicações; Desvantagens da Madeira Compensada Preço mais elevado. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada As estruturas de madeira laminada e colada foram idealizadas na Alemanha em 1905 tendo grande aceitação na Europa. Posteriormente se popularizaram nos Estados Unidos juntamente com a industrialização das madeiras e das colas. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada A madeira laminada e colada é um produto industrializado estrutural, formado pela associação de laminas de madeira selecionada, coladas com adesivo e sob pressão. – As fibras das laminas tem orientação paralelas; – A espessura das laminas varia em geral entre 1,5 e 3,0cm, excepcionalmente 5,0cm; – As laminas podem ser emendadas nas extremidades formando peças de grande comprimento; – O emprego das laminas possibilita grandes envergaduras; – Possibilidade de confecção de formas de geometria livre e suave; Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada As etapas de fabricação de peças de madeira laminada e colada são: – Secagem das lâminas; – Preparo das lâminas; – Execução das juntas de emenda; – Colagem sobre pressão; – Acabamento e tratamento preservativo; Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Secagem das Lâminas Antes da colagem as lâminas sofrem processo de secagem em estufa, que demora algumas horas dependendo do grau de umidade inicial. As lâminas saem da estufa com umidade máxima de 15%. As especificações limitam a variação do grau de umidade das lâminas entre si, não devendo ultrapassar 5% na ocasião da colagem, a fim de controlar tensões internas devidas à retração. Preparo das Lâminas O preparo das lâminas que vão compor as peças consiste em aplainá- las e serra-las nas dimensões necessárias. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Execução das Juntas de Emendas As emendas das lâminas tem grande importância na confecção da peça por caracterizar um ponto de fragilidade da peça. As emendas podem ser executadas de duas formas: junta por corte em chanfro e junta dentada. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Eficiência das Juntas por Corte em Chanfro Inclinaçã o 1/12 1/10 1/8 1/5 Eficiência 0,85 0,80 0,75 0,60 Juntas por Corte em Chanfro As juntas por corte em chanfro tem sua eficiência variando em função do ângulo de corte: quanto mas inclinado mais resistente. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Juntas Dentada As juntas dentadas são mais eficientes que as por corte em chanfro e são mais compactas. O corte das cunhas é feito por máquina especial e o comprimento varia de 10 a 60mm e a inclinação entre 1/7 e 1/10. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Colagem sob Pressão Os tipo de colas utilizados afetam diretamente a durabilidade dos produtos. Para utilização em seco, ambientes protegidos, pode ser usada cola de caseína, que é um produto obtido do leite. Para peças sujeitas a variação de umidade ou expostas ao tempo, usa- se colas sintéticas, de fenol-formaldeído (baquelita) ou resorcinol- formaldeído. Produtos industrializados são produzidos com colas sintéticas. A colagem é feita sob pressão variável entre 0,7 e 1,5 Mpa, sendo as pressões mais baixas utilizadas em madeiras macias e as mais altas em madeiras duras. A quantidade de cola utilizada é cerca de 250g por m² de superfície colada. Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Madeira Laminada e Colada Vantagens da MLC em relação a madeira serrada – Permite a confecção de peças de grandes dimensões (as dimensões comerciais de madeira serrada são limitadas); – Permite melhor controle de umidade nas lâminas, reduzindo os defeitos provenientes do processo de secagem irregular; – Permite a seleção de qualidade das lâminas situadas nas posições de maiores tensões; – Permite a construção de peças de eixo curvo, muito conveniente para arcos, tribunas, cascas, etc; Desvantagens da MLC em relação a madeira serrada – Preço mais elevado que a madeira serrada; Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Sistemas Estruturai em Madeira Sistemas Estruturais mais utilizados na construção – Treliçado (Coberturas residenciais e industriais pontes, passarelas, viadutos; – Pórticos (um andar para galpões e vários andares para edificações); – Arcos; – Abóbadas; Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Treliças de Cobertura Caibros Caibros Terças Tesoura Prof° José Corrêia Jr / Mestre em EstruturasAnalista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Treliças de Cobertura Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA Pórticos Prof° José Corrêia Jr / Mestre em Estruturas Analista Judiciário-Eng°Civil TRE-MA
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