Aula 01 - Madeira

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Estruturas de Madeira – CCE0186
Aula 01
Prof: Jair Gonçalves de Oliveira Borges
jair.borges.estacio@gmail.com
UNESA – UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO – ENGENHARIA CIVIL
 Carga horária semanal: 2 horas/aula
 Carga horária semestral: 44 horas/aula
Plano de Ensino
2Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
 Ementa:
 Introdução;
 Propriedades: físicas e mecânicas;
 Ações e Segurança em estruturas de madeira;
 Peças tracionadas;
 Peças submetidas à flexão;
 Peças comprimidas;
 Ligações.
Plano de Ensino
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 Objetivos Gerais:
 Aprender os principais conceitos sobre o dimensionamento e
projeto de estruturas de madeira à luz do conhecimento das
principais propriedades físicas e mecânicas do material e do seu
emprego em consonância com o desenvolvimento sustentável.
Plano de Ensino
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 Objetivos Específicos:
1 - Conhecer as principais características da madeira e 
identificar os parâmetros relevantes ao projeto de estruturas com o 
material;
2 - Entender os princípios básicos de ação e segurança em estruturas 
de madeira;
3 - Identificar e determinar as solicitações em estruturas de madeira;
4 - Dimensionar elementos estruturais de madeira.
Plano de Ensino
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 Conteúdos:
Plano de Ensino
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1 - Introdução
1.1 - Principais vantagens e desvantagens no emprego da madeira como material de construção;
1.2 - Madeira na construção civil
1.3 - Estruturas de madeira: estudo de casos 
1.4 – Normalização
2- Propriedades Físicas e Mecânicas 
2.1 - Crescimento e estrutura da madeira;
2.2 - Principais propriedades físicas: massa aparente, umidade, retração e inchamento, 
coeficiente de dilatação linear
2.3 - Principais propriedades mecânicas: resistência à compressão, resistência à tração, 
resistência ao cisalhamento, módulos de elasticidade, coeficiente de Poisson;
2.4 - Variações das propriedades mecânicas do material
3 - Ações e Segurança em Estruturas de Madeira
3.1 - Princípios básicos de ações e segurança em estruturas de madeira, base de cálculo NR7190
3.2 - Resistências de cálculo, base de cálculo NBR7190
 Conteúdos:
Plano de Ensino
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4 - Peças Tracionadas
4.1 - Tipos de emendas
4.2 - Dimensionamento e verificação
5 - Elementos estruturais submetidos à flexão
5.1 - Vigas: principais características, disposições construtivas, tipos de vigas, 
5.2 - Dimensionamento e verificação: flexão simples, cisalhamento, flambagem lateral, flexão 
composta e flexão oblíqua
 Conteúdos:
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6 - Peças comprimidas
6.1 - Principais características, disposições construtivas
6.2 - Flambagem: comprimentos de flambagem e índice de esbeltez- base de cálculo NBR 
7190
6.3 - Dimensionamento e verificação
6.4 - Contraventamento
7 - Ligações 
7.1 - Principais tipos de ligações
7.2 - Ligações com pinos metálicos: disposições construtivas e dimensionamento
7.3 - Ligações pregadas: disposições construtivas e dimensionamento
7.4 - Ligações por entalhes: disposições construtivas e dimensionamento 
 Avaliação:
 Avaliação 1 (AV1) – Conteúdo até o dia de sua realização
 Avaliação 2 (AV2) – Todo conteúdo da disciplina
 Avaliação 3 (AV3) – Todo conteúdo da disciplina
 Para aprovação:
 Média > 6.0, considerando as duas maiores notas;
 Nota mínima 4.0 em pelo duas das três avaliações;
 Presença > 75%
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 Bibliografia Básica:
Plano de Ensino
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1. PFEIL, Walter; PFEIL, Michele, Estruturas de Madeira. 6º . ed. Revisada, Rio de 
Janeiro, LTC, 2008.
2. CALIL JUNIOR, Carlito; DIAS, Antonio Alves; LAHR, Francisco Antonio Rocco. Dimensionamento de 
elementos estruturais de madeira. São Paulo, Manole, 2010. 
3. CALIL JÚNIOR, Carlito; MOLINA, Julio Cesar. Manual de Projeto e Construção de Passarelas de 
Estruturas de Madeira. São Paulo: PINI, 2012
 Bibliografia Complementar:
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1- MONTEIRO, J. C. Rego. Tesouras de telhado: tesouras de madeira. 4. ed. 
Rio de Janeiro: Interciência, 1998.
2- MOLITERNO, Antônio. Caderno de projetos de telhados em estruturas 
de madeira. 3.ed. São Paulo: Blucher, 2009.
3- CALIL JUNIOR, Carlito; MOLINA, Julio Cesar, Coberturas em Estrutura de Madeira, 1ª 
Ed, São Paulo, Editora Pini, 2010.
4- LORENZI, Harri. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas 
nativas do Brasil. 3. ed. São Paulo: Instituto Plantarum, 2009.
5- NENNEWITZ, Ingo. Manual de tecnologia de madeiras. São Paulo: E. Blücher, 2008.
 Normas Aplicáveis:
 ABNT NBR 7190:1997 - Projeto de estruturas de madeira
 ABNT NBR 6120:2003 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações
 ABNT NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas – Procedimento
 NBR 6123:1988 - Forças devidas ao vento em edificações - Procedimento
Plano de Ensino
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Introdução
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Introdução
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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O que podemos construir com madeira?
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 A madeira é provavelmente o material de construção mais antigo devido
a sua disponibilidade e facilidade de manuseio.
Introdução
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 Foi utilizada pelo mundo todo, nas civilizações primitivas e nas
desenvolvidas, no oriente ou ocidente;
 Com revolução industrial cedeu lugar ao aço;
 Nos últimos anos tem sido feito um esforço para reabilitar a madeira
como material de construção através de pesquisas que buscam tratar a
madeira para sua melhor utilização.
Introdução
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 Vantagens
 Resistência mecânica à esforços de tração, compressão além de tração
na compressão;
 Tem resistência mecânica elevada em relaçãoao seu peso próprio,
quando comparado a outros materiais.
 Segurança – madeira não oxida, já desempenha função estrutural na
natureza, em uma construção funciona com pré-moldado
Introdução
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Material r(t/m³) f(Mpa) f/r
Madeira a tração 0.5-1.2 30-110 60-90
Madeira a compressão 0.5-1.2 30-60 50-60
Aço a tração 7.85 250 32
Concreto a compressão 2.5 40 16
Nota: r= massa específica; f= resistência característica.
Vantagens
 Resistente à choques e cargas dinâmicas absorvendo impactos
que dificilmente seriam com outros materiais;
 Fácil de trabalhar - permitindo ligações simples;
 Excelente isolante - Boa absorção acústica e bom isolante
térmico;
 Produto natural – o processo produtivo exige baixo consumo
energético e respeita a natureza;
 Renovável - desde que conveniente preservada;
 Versatilidade - Apresenta diversos padrões de qualidade e
estéticos;
 Reutilizável – capacidade de utilizado várias vezes.
Introdução
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Desvantagens
 Variabilidade - é um material fundamentalmente heterogéneo e
anisotrópico. Mesmo depois de transformada, quando já empregue na
construção, a madeira é muito sensível ao ambiente, aumentando ou
diminuindo de dimensões com as variações de umidade.
 Vulnerabilidade - é bastante vulnerável aos agentes externos, e a sua
durabilidade é limitada, quando não são tomadas medidas
preventivas.
 Combustível
 Dimensões limitadas;
Introdução
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Qual a origem da madeira?
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 Florestas Nativas  Florestas Plantadas
 As madeiras são obtidas dos troncos de árvores e podem ser
classificadas em duras e macias.
 Essas categorias distinguem-se pela estrutura celular e não
propriamente pela resistência.
 Madeiras duras – provenientes de árvores frondosas de crescimento
lento (Dicotiledônias da classe Angiosperma, Ex: peroba, jatobá, ipê,
carvalho), as de melhor qualidade são chamadas de madeira de lei.
 Madeiras macias – provenientes de árvores coníferas de crescimento
rápido. (Gimnosperma, Ex: pinus taeda, araucária, pinheiro-do-
paraná).
Classificação das Madeiras
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 As madeiras crescem pela adição de camadas externas , sob a casca:
 Casca: Proteção externa das árvores formada por células mortas;
 Cambio: Região onde ocorre o crescimento da árvore por divisão celular
 Alburno: Região formada por células vivas que servem de sustentação e condução
da seiva bruta;
 Cerne: Região formada por células inativas que servem de sustentação do tronco;
 Medula: Tecido macio em torno do qual ocorre o primeiro crescimento da árvore.
Macroestrutura das Madeiras
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 A madeira apresenta diferentes propriedades em função da época em que foi
produzida. Basicamente pode-se diferenciar a madeira em função da idade da
árvore como madeira juvenil, madeira de transição e madeira adulta.
 Em função da estação da estação do ano, pode-se diferenciar lenho inicial e lenho
tardio, que formam os chamados anéis de crescimento.
Macroestrutura das Madeiras
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 As células da madeira denominadas fibras são como tubos de paredes finas
alinhados na direção axial do tronco e colados entre si;
 A excelente relação resistência/peso da madeira pode ser explicada pela eficiência
estrutural das células fibrosas ocas, com seção arredondada ou retangular
Microestrutura das Madeiras
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Seção transversal Seção longitudinal
 Os principais elementos apresentam as seguintes propriedades:
 Carbono - 50%
 Oxigênio - 44%
 Hidrogênio - 6%
 A madeira é constituída principalmente por substâncias orgânicas:
 Celulose representa 50% da madeira formando filamentos que reforçam as paredes
das fibras longitudinais;
 Hemiceluloses e a lignina envolvem as macromoléculas de celulose ligando-as;
 A lignina provê rigidez e resistência à compressão às paredes das fibras;
 A madeira é um material compósito natural em que as fibras de celulose flexíveis e
resistentes são envolvidas lignina que tem por função manter unidos os filamentos
e prover rigidez à compressão das fibras.
Estrutura Molecular das Madeiras
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Anisotropia
 A madeira é um material anisotrópico, ou seja, possui diferentes
propriedades em relação aos diversos planos ou direções perpendiculares
entre si. Não há simetria de propriedades em torno de qualquer eixo.
Propriedades Físicas das Madeiras
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Umidade
 A madeira é um material Higroscópico, ou seja, que atrai umidade.
 A umidade é representada pelo peso de água contido na madeira expresso
como uma porcentagem do peso da madeira seca em estufa Ps.
 Pi – peso inicial da madeira.
 A umidade está presente de duas formas:
 Água no interior da cavidade das células ocas (fibras);
 Água absorvida nas paredes das fibras.
Propriedades Físicas das Madeiras
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Umidade
 Com a redução da umidade, as propriedades da madeira são melhoradas,
como a resistência mecânica.
 Madeira verde (recém-cortada) = umidade entre 30 a 130%
 Madeira meio seca = ponto de saturação das fibras
 Madeira seca ao ar =ponto de equilíbrio com a umidade atmosférica.
 Madeira padrão:12%
Propriedades Físicas das Madeiras
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Densidade
 A densidade da madeira pode variar entre 0,3 a 1,2 g/cm³, depende da
espécie, do local de cultivo, da idade, entre outros.
 Madeiras mais densas são teoricamente mais resistentes a esforços
mecânicos.
Propriedades Físicas das Madeiras
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Retração
 Capacidade de retração ou inchamento da madeira com a variação da
umidade entre 0% a 30%;
 Como a madeira é anisotrópica, esse fenômeno apresenta intensidades
diferentes conforme a direção estudada
Propriedades Físicas das Madeiras
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Dilatação Linear
 Coeficiente de dilatação linear varia de 0,3x10-5 a 0,45x10-5 C-1 na direção
longitudinal, sendo da ordem de 1/3 do aço.
 Na direção tangencial ou radial varia de 4,5x10-5 a 8,0 x10-5 C-1 ,
comparando com o aço vê-se que o coeficiente de dilatação linear na
direção perpendicular às fibras varia de 4 a 7 vezes o coeficiente do aço.
Propriedades Físicas das Madeiras
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Deterioração da Madeira
 A madeira está sujeita à deterioração por:
 Ataque biológico (fungos, cupins, moluscos e crustáceos marinhos); e
 Ação do fogo - A madeira é um combustível, por isto pode ser responsável
pela propagação do fogo;
 Apesar disto, quando submetida a incêndios, a madeira carboniza
externamentee não altera suas propriedades internas, até que o fogo
consuma o todo.
 Quando comparada com aço e concreto, a madeira suporta maior tempo
antes de ceder!
Propriedades Físicas das Madeiras
39Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
Resistência química
 Por ser um material orgânico, a madeira não suporta a exposição de ácidos
e bases fortes, alterando assim suas características;
 Não enferruja!
Propriedades Físicas das Madeiras
40Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
Os defeitos prejudicam a resistência, o aspecto ou a durabilidade. Podem ser
devido a constituição do tronco ou do processo de preparação das peças.
 Nós – imperfeição da madeira nos pontos onde existem galhos. Nos nós, as
fibras longitudinais sofrem desvio de direção, ocasionando redução na
resistência à tração
Defeitos nas Madeiras
41Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
 Fendas – Aberturas nas extremidades das peças, produzidas pela secagem
mais rápida na superfície. Podem ser evitadas com secagem mais lenta e
uniforme.
Defeitos nas Madeiras
42Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
 Gretas ou ventas – Separação entre os anéis anuais, provoca por tensões
internas devidas ao crescimento lateral da árvore, ou por ações externas,
como flexão devida ao vento.
Defeitos nas Madeiras
43Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
 Abaulamento – Encurvamento na direção da largura da peça.
 Arqueadura – Encurvamento na direção longitudinal, isto é comprimento.
 Fibras reversas – Fibras não paralelas ao eixo da peça. As fibras reversas
diminuem a resistência da peça.
 Esmoada ou quina morta– Canto arredondado, formado pela curvatura
natural do tronco. A quina morta significa elevada proporção de madeira
branca (alburno).
Defeitos nas Madeiras
44Profº Jair Borges Estruturas de Madeira – CCE0186
Abaulamento Arqueadura Fibras reversas Esmoada ou quina morta