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Estruturas de Madeira – CCE0186 Aula 02 Prof: Jair Gonçalves de Oliveira Borges jair.borges.estacio@gmail.com UNESA – UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CURSO – ENGENHARIA CIVIL Madeiras Maciças - Madeira bruta ou roliça - Madeira falquejada - Madeira serrada Madeiras industrializadas - Madeira compensada - Madeira laminada - Madeira recomposta Tipos de Madeiras de Construção 2Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A produção de madeira como material de construção inicia-se no corte da árvore, passando pela toragem, falquemento, desdobro e beneficiamento As árvores são abatidas de preferência na época seca quando o tronco tem menor umidade. Após o abate, remove-se a casca deixando-se secar em local arejado e protegido contra o sol. Madeira de Construção 3Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 É empregada na forma de tronco servindo para estacas, escoramentos, postes, colunas, etc; Principais espécies: Pinho-do-paraná e eucalipto. Secagem insuficiente ou inapropriada podem fazer com que as extremidades rachem, recomenda-se revestir as extremidades com alcatrão ou outro impermeabilizante para evitar rachaduras. - Madeiras Maciças - Madeira Bruta ou Roliça 4Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Os diâmetros comerciais variam entre 15 e 28 cm. As peças com diâmetro variável (em forma de tronco de cone) são comparadas para efeito de cálculo a uma peça cilíndrica de diâmetro igual ao terço da peça. - Madeiras Maciças - Madeira Bruta ou Roliça 5Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 - Madeiras Maciças - Madeira Bruta ou Roliça 6Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Obtida de troncos por golpes de machado: estacas, cortinas cravadas, pontes. As partes laterais cortadas constituem em perda. As faces laterais aparadas formam seções maciças, quadradas ou retangulares. Dependendo do diâmetro podem ter seções 30x30cm ou 60x60cm. - Madeiras Maciças - Madeira Falquejada 7Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A seção retangular inscrita que produz menor perda é o quadrado de lado – 64% de área incrita. - Madeiras Maciças - Madeira Falquejada 8Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Os troncos são cortados em serrarias, em dimensões padronizadas para o comércio. Devem ser cortadas de preferência no período de seca. Quando for cortada em período chuvoso, deve-se deixar as toras secarem para reduzir o excesso de umidade. - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 9Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 O desdobramento, corte em pranchas pode ser paralelo ou radial. O radial produz material mais homogêneo, mas é mais caro, e menos usado. - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 10Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 O comprimento das toras é limitado por problemas de manejo e transporte, ficando em geral na faixa de 4 a 6m. - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 11Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A secagem pode produzir deformações transversais diferenciais nas peças, dependendo da posição original da no tronco. A madeira deve ser utilizada já seca, evitando-se, assim, danos na estrutura tais como: empenamento e rachaduras oriundas da secagem. - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 12Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 As seções transversais de peças utilizadas em estruturas devem ter certas dimensões mínimas, para evitar fendilhamentos ou flexibilidade exagerada. - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 13Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Dimensões padronizadas - Madeiras Maciças - Madeira Serrada 14Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 É formada pela colagem de 3 ou mais laminas finas de madeira ( sempre em número impar), com as direções das fibras alternadamente ortogonais, visando a compensação de esforços. Com as camadas ortogonais obtém-se um produto aproximadamente ortogonal. - Madeiras Industrializadas - Madeira Compensada 15Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Característica: A laminação cruzada confere boa estabilidade dimensional e excelente resistência e rigidez ao cisalhamento Tipos mais comuns: simples, resinado, plastificado e naval. Dimensões - Uso geral: 1,60 x 2,20m (3,4,5,6,8,10,12,15,18,20,25 e 30mm) - Formas para concreto: 1,10 x 2,20m e 1,22 x 2,44m (6,10,12,14,17 e 20mm) - Madeiras Industrializadas - Madeira Compensada 16Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 As madeiras compensadas apresentam uma série de vantagens em relação as madeiras maciças. a- Podem ser fabricadas em folhas grandes, com defeitos limitados; b- Apresentam menor retração e inchamento, graças a ortogonalidade de direção das fibras nas camadas adjacentes c- São mais resistentes na direção normal as fibras d- Apresentam menos trincas na cravação de pregos. A desvantagem mais importante está no preço. - Madeiras Industrializadas - Madeira Compensada 17Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A madeira laminada e colada é um produto estrutural, formado pela associação de lâminas de madeira serrada selecionada, coladas com adesivos e sob pressão. A espessuras das lâminas variam de 1,5 a 5 cm. As lâminas podem ser emendadas com cola nas extremidades, formando peças de grande comprimento. - Madeiras Industrializadas - Madeira Laminada Colada 18Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 O material é pensado (lâminas + adesivo) para funcionar como um material monolítico - Madeiras Industrializadas - Madeira Laminada Colada 19Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Vantagens - Peças de grandes dimensões; - Eliminação de defeitos; - Disposição seletiva das lâminas; - Variedade de formas e dimensões. Desvantagens: - Custo elevado; - Pouca disponibilidade no mercado. - Madeiras Industrializadas - Madeira Laminada Colada 20Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Produto à base de finas lâminas de madeira de (1 a 5mm de espessura). O LVL (Laminated Veneer Lumber) é produzido a partir de lâminas que, após a secagem, são empilhadas com as fibras orientadas na direção do comprimento e coladas defasadas a uma temperatura de 150°. Podem ser fabricados produtos com a até 20 m de comprimento na forma de vigas e chapas, com espessuras variando entre 20 e 200mm. Em função da redistribuição e minimização dos defeitos, os produtos microlaminados apresentam uma estrutura mais homogênea e tendem a ser mais resistente que a madeira serrada e a laminada colada tradicional. Podem ser utilizadas árvores de pequeno diâmetro devido a laminas serem obtidas por corte rotatório. - Madeiras Industrializadas - Madeira Microlaminada Colada 21Profº Jair Borges Estruturas de Madeira– CCE0186 Produtos na forma de placas desenvolvidos a partir de resíduos da madeira serrada e compensada convertidos em flocos e partículas e colados sob pressão. São muito utilizado na indústria de móveis devido a baixa resistência e durabilidade. - Madeiras Industrializadas - Madeira Recomposta 22Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Já o OSB (Oriented Strand Board) é utilizado em aplicações estruturais, como painéis diafragma, almas de vigas I, revestimentos de pisos e coberturas. Estes painéis são feitos com finas lascas de madeira coladas sob pressão e alta temperatura, nas camada superficiais as lascas são alinhadas com a direção longitudinal dos painéis e nas camadas internas são dispostos aleatoriamente. O peso desta placas fica em torno de 550 a750kg/m3 - Madeiras Industrializadas - Madeira Recomposta 23Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Comportamento Estrutural da Madeira 24Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Compressão paralela às fibras - Alta resistência e rigidez; - Ruptura dá-se por perda de estabilidade; - Comportamento elasto-plástico; - Ordem de grandeza da resistência: 30 a 80 Mpa Compressão normal às fibras - Baixa resistência e rigidez; - Ruptura dá-se por esmagamento; - Comportamento elasto-plástico; - Ordem de grandeza da resistência: 7 a 20 Mpa Comportamento Estrutural da Madeira 25Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Tração paralela às fibras - Alta resistência e rigidez; - Ruptura dá-se por deslizamento ou ruptura das fibras; - Comportamento elasto-frágil; - Ordem de grandeza da resistência: 50 a 150 Mpa Tração normal às fibras - Baixa resistência; - Ruptura dá-se por separação das fibras; - Comportamento elasto-frágil; - Ordem de grandeza da resistência: até 4 MPA Comportamento Estrutural da Madeira 26Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Cisalhamento paralelo às fibras - Baixa resistência e alta rigidez; - Ruptura dá-se por deslizamento; - Comportamento elasto-frágil; - Ordem de grandeza da resistência: 50 a 150 Mpa Cisalhamento normal às fibras - Baixa resistência e rigidez; - Ruptura dá-se por compressão normal; - Comportamento elasto-plástico; Comportamento Estrutural da Madeira 27Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Flexão Simples - Combinação de compressão, tração e cisalhamento; - Alta resistência e rigidez; - Mecanismo de ruptura (platificação à compressão); - Ordem de grandeza resistência 50 a 150 MPa Comportamento Estrutural da Madeira 28Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 As propriedades físicas e mecânicas das espécies de madeira são determinadas por meio de ensaios em amostras sem defeito (para se evitar a incerteza dos resultados obtidos com peças com defeitos). De acordo com a NBR 7190, para caracterização da madeira em usos estruturais, as seguintes propriedades devem ser determinadas por meio de ensaio: Resistência à compressão paralela às fibras fc e normal às fibras fcn; Resistência à tração paralela às fibras ft e normal às fibras ftn; Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras fv; Resistência ao embutimento fe (pressão de apoio em ligações com conectores) paralelo e normal às fibras; Módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras Ec e módulo de elasticidade na compressão normal às fibras Ecn; Propriedades Mecânicas 29Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Utilizam-se corpos de prova de 5 x 5 x 15 cm; Compressão paralela às fibras 30Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Utilizam-se corpos de prova de 15 x 5 x 5 cm, comprimindo-se transversalmente as fibras numa área de 5 x 5cm. Compressão normal às fibras 31Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A resistência à compressão normal às fibras fcn é definida por um critério de deformação excessiva, sendo igual à tensão correspondente a uma deformação residual igual a 2%. A resistência normal às fibras é cerca de ¼ da resistência à compressão paralela às fibras O módulo de elasticidade é obtido através de procedimento semelhante ao utilizado para compressão normal às fibras. Compressão normal às fibras 32Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Os corpos de prova são torneados com dimensões maiores na região das garras de modo a garantir que a ruptura se dê na região central. O comportamento é caracterizado pelo regime linear até tensões bem próximas à da ruptura; Tração paralela às fibras 33Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Compressão apresenta menor resistência e maior deformação que em tração. (Ruptura dúctil em compressão e frágil em tração) São utilizados corpos de prova com dimensões 5x5x6,4cm e um recorte de 2x1,4x5cm. A carga é aplicada de modo a cisalhar uma seção de 5 x 5cm. Mede-se no ensaio a carga de ruptura fu, onde a resistência ao cisalhamento é: Cisalhamento paralelo às fibras 34Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 O mecanismo de ruptura da madeira no cisalhamento paralelo às fibras envolve deslizamento entre fibras adjacentes à seção de corte A resistência ao cisalhamento na direção normal às fibras é muito maior que na direção das fibras, porém projetos leva-se em conta a resistência na direção paralela as fibras. Cisalhamento paralelo às fibras 35Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 São utilizados corpos de prova com dimensões 5x5x115cm com vão de 105cm e uma carga concentrada no meio do vão. Com o momento de ruptura calcula-se a resistência a flexão Flexão 36Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 A madeira raramente é solicitada à tração perpendicular às fibras. No entanto a solicitação aparece em algumas ligações e em vigas curvas de madeira laminada colada. Tração normal às fibras 37Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Posição na árvore – a resistência é maior na base da árvore e nas camadas inferiores do tronco. Defeitos na madeira – fendas, gretas, abaulamento, arqueadura, fibras reversas, quina morta; Fatores que influenciam as propriedades mecânicas da madeira 38Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Tempo de duração da carga – a resistência e rigidez da madeira é determinada nos ensaios onde as cargas atuam durante cerca de 5 minutos. Aplicando-se uma carga inferior a resistência durante um período longo, a madeira pode romper (ruptura retardada). Por outro lado, sob impacto (carga mais rápida que a de ensaio) a resistência da madeira é bem maior. Fatores que influenciam as propriedades mecânicas da madeira 39Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186 Grau de umidade – com o aumento da umidade a resistência diminui até ser atingido o ponto de saturação das fibras, acima deste ponto a resistência mantém-se constante. A umidade de referencia usada no dimensionamento sempreserá referida ao valor de umidade igual a 12%. Valores de resistências obtidos para peças em umidades diferentes de 12% devem ser corrigidos pelas expressões: Resistencia: Elasticidade: Fatores que influenciam as propriedades mecânicas da madeira 40Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
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