Aula Unidade 6 Madeira

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Materiais de Construção I
Profa. M.Sc. Maria Letícia C. L. Beinichis
Curso – Engenharia Civil
Unidade 6 – Materiais Orgânicos
06.01 – Materiais poliméricos
06.02 – Polímeros específicos
06.03 – Madeiras
Conteúdo Programático
Madeira
Curso – Engenharia Civil
Histórico
Uma das pioneiras dentre os materiais de construção, a madeira era preferida em relação a outro material tão antigo quanto – a pedra, por estar próxima e disponível ao uso em abundância, além de ser moldável à necessidade do usuário.
No início utilizava-se a madeira apenas como viga reta e como vedação e revestimento. Posteriormente, já como estrutura de edificações, em treliças, especialmente na construção de pontes e grandes coberturas.
Madeira
Histórico
No Brasil, a madeira passou a ser utilizada como elemento estrutural a partir da primeira metade do século XX, mais precisamente a partir de 1922, em obras como indústrias, hangares, ginásios de esportes e pontes. Essa última, notadamente, na região norte, onde temos abundância de matéria prima e grande extensão de rios e igarapés.
Madeira
Madeira
Vantagens do uso da madeira como material de construção
Madeira
Vantagens do uso da madeira como material de construção
Madeira
Desvantagens do uso da madeira como material de construção
Matéria-prima – Madeira
No corte transversal do tronco de uma árvore é possível ver 3 partes distintas – medula, lenho e casca. Utiliza-se para fins estruturais a parte mais dura e resistente do lenho, o cerne. Apesar de ser uma parte mais mole (por onde corre a seiva da madeira), o branco também é usado estruturalmente, porém, necessitando de tratamento especial em função da possibilidade de deterioração.
Madeira
Medula
Cerne
Alburno ou branco
Casca
Lenho = Branco + Cerne
Matéria-prima – Madeira
A estrutura, resistência e peso específico das árvores dependem da região onde se reproduzem e crescem. 
Em regiões tropicais temos árvores mais duras, escuras e pesadas. Em regiões de clima temperado, mais claras e menos duras e pesadas que as tropicais. Já em clima frio, as árvores são bem mais leves, quebradiças e fibrosas, sendo, portanto, menos resistentes. 
Madeira
Propriedades das madeiras
Características da madeira que influenciam em seu uso:
Grau de Umidade – peso de água contida na madeira. Quanto maior o grau de umidade, menor será sua aplicação estrutural.
A água pode estar livre (capilar) ou impregnada (de adesão).
Densidade – é a massa da madeira. A definição da densidade é indicador da resistência e durabilidade da madeira, além do peso próprio da estrutura.
Madeira
Propriedades das madeiras
Retração e inchamento – modificação nas dimensões da peça de madeira em função da perda ou ganho de umidade.
Madeira
Propriedades das madeiras
Dilatação térmica – como a madeira é formada de fibras que se dispõem longitudinalmente ao tronco (ao longo do tronco), as características nesta direção diferem da direção normal a elas. A dilação térmica na direção perpendicular às fibras pode chegar a ser 20 vezes maior que ao da direção paralela à elas.
Madeira
Longitudinal
Transversal
Radial
Propriedades mecânicas
Resistência à compressão
Solicitação paralela às fibras – forças agem paralelas à direção do comprimento. Grande resistência
Solicitação normal às fibras – forças agem normais ao comprimento. Menor resistência, chegando a ¼ do valor da compressão paralela.
Solicitações inclinadas – valores intermediários entre paralela e normal.
Madeira
Propriedades mecânicas
Resistência à tração
Solicitação paralela às fibras – pode ocorrer deslizamento entre as fibras ou ruptura das paredes. Apresenta baixos valores de deformação e elevados de resistência.
Solicitação normal às fibras – apresenta baixos valores de resistência. Deve-se evitar esse tipo de situação em projeto.
Madeira
Propriedades mecânicas
Resistência ao cisalhamento
Plano de ruptura perpendicular à direção das fibras – alta resistência. Antes de romper, a peça demonstra problemas de resistência à compressão normal.
Madeira
Propriedades mecânicas
Resistência ao cisalhamento
Madeira
Plano de ruptura paralelo às fibras:
Quando a direção das tensões é a mesma das fibras (cisalhamento horizontal.
Quando a direção das tensões é perpendicular à das fibras.
Propriedades mecânicas
Resistência à flexão simples
A ruptura se dá pela formação de minúsculas falhas de compressão seguidas de enrugamentos de compressão.
Madeira
Compressão paralela às fibras
Tração paralela às fibras
Cisalhamento horizontal
Compressão normal às fibras (nos apoios).
Propriedades das madeiras
Madeira
Processamento da madeira
Etapas:
Corte da árvore;
Retirada da casca e segmentação do tronco em toras de 5 a 6 m;
Desdobramento das toras em pranchas;
Secagem, por meio artificial (em fornos) ou natural;
Corte nos desdobramentos utilizados comercialmente.
Paralelo
Radial
Madeira
Classificação das árvores
Madeira
Fatores que influenciam nas características da Madeira
Espécie da árvore
Condições de temperatura
Composição e umidade do solo
Densidade de povoamento
Incidência de chuvas
Fisiologia da árvore
Anatomia do tecido lenhoso
Madeira
Tipo de madeira
Madeira dura – árvores frondosas, de folhas achatadas e largas. Ipê, peroba, aroeira, carvalho, as chamadas madeiras de lei. 
Madeira macia – árvores coníferas, de folhas em forma de agulha. Pinho, pinheiro do paraná, cipreste, sequoia.
Comercialmente as madeiras podem ser:
Primeira qualidade – sem nós e com pouquíssimos defeitos. Por serem caras, são utilizadas apenas em situações especiais, como estrutura em madeira.
Segunda qualidade – poucos nós e defeitos. Utilizadas na construção civil em maior escala.
Terceira qualidade – possuem nós em ambas as faces e defeitos com maior frequência. Não são recomendadas para uso estrutural.
Madeira
Madeira certificada – Forest Stewardship Council (FSC)
O FSC é um sistema de certificação florestal. É o único com credibilidade internacional e congrega empresas e organizações sociais e ambientais ao redor do mundo com o objetivo de estabelecer princípios para garantir o bom manejo florestal. O Conselho foi criado em 1994, após a conferencia da ONU sobre Desenvolvimento Sustentável de 92. A seção brasileira foi formalizada em 2001 – Conselho Brasileiro de Manejo Florestas, o FSC Brasil.
Madeira
A certificação é um processo voluntário, em que a empresa é verificada quanto ao cumprimento de questões ambientais, econômicas e sociais que compõem os Princípios e Critérios do FSC.
Madeira certificada – Forest Stewardship Council (FSC)
Processo de Certificação
Contato inicial - a operação florestal entra em contato com a certificadora.
Avaliação - Consiste em uma análise geral do manejo, da documentação e da avaliação de campo. O seu objetivo é preparar a operação para receber a certificação. Nessa fase são realizadas as consultas públicas, quando os grupos de interesse podem se manifestar.
Adequação - Após a avaliação, a operação florestal deve adequar as não conformidades (quando houver).
Certificação da operação - a operação florestal recebe a certificação. Nessa etapa, a certificadora elabora e disponibiliza um resumo público.
Monitoramento anual - Após a certificação é realizado pelo menos um monitoramento da operação ao ano.
Madeira
Madeira certificada – Forest Stewardship Council (FSC)
Tipos de Certificados FSC
Madeira
Manejo Florestal (FM) – garante que a floresta é manejada de forma responsável, de acordo com os princípios e critérios da certificação FSC. A certificação de manejo florestal pode ser caracterizada por tipo de produto: madeireiros, como toras ou pranchas; ou não madeireiros, como óleos, sementes  e castanhas.
Cadeia de Custódia (CoC) – garante a rastreabilidade desde a produção da matéria-prima que sai das florestas até chegar ao consumidor final. Aplica-se aos produtores que processam a matéria prima de florestas
certificadas. As serrarias, os fabricantes, os designers e as gráficas que desejam utilizar o selo FSC em seus produtos, precisam obter o certificado, para garantir a rastreabilidade de toda a cadeia produtiva.
Madeira certificada – Forest Stewardship Council (FSC)
Tipos de Certificados FSC
Madeira
Madeira Controlada – tem por objetivo auxiliar as empresas certificadas a evitarem o uso de madeiras consideradas inaceitáveis nos seus produtos FSC-Mistos. Desta forma, as empresas certificadas podem controlar as suas fontes de madeira não certificada, excluindo as procedentes de atividades florestais social e ambientalmente danosas.
As empresas certificadas em cadeia de custódia FSC que misturam madeiras FSC e não FSC nos seus produtos, devem demonstrar que a madeira não certificada foi controlada, evitando fontes das seguintes categorias listadas abaixo:
Madeira colhida ilegalmente;
Madeira colhida de áreas onde houve violação dos direitos civis e tradicionais;
Madeira colhida de florestas com alto valor de conservação ameaçadas pelas atividades de manejo florestal;
Etc.
Aspecto
Madeira
Madeira
A madeira pode ser utilizada na construção civil como elemento transitório (formas de concreto) ou permanente, como painéis de vedação e estrutura em madeira.
Ela pode ser maciça ou industrializada (compensada, laminada, aglomerada, MDF e OSB).
Madeira
No Brasil, a madeira é utilizada para:
Estrutura de edificações; 
Execução de coberturas (residenciais, comerciais, industriais);
Revestimento de piso, parede e teto;
Esquadrias – portas e janelas;
Cimbramentos (ou escoramentos), para estruturas de concreto armado e protendido);
Pontes, viadutos, passarelas para pedestres;
Silos verticais e horizontais (função armazenamento);
Postes de linhas de transmissão (energia elétrica, telefonia).
Madeira
Utilização
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira maciça – utilizada após beneficiamento primário (desdobramento) ou bruta.
	Madeira roliça é a utilizada em forma de tronco, para estacas, escoramento, postes, pilares, etc. 
A madeira falquejada é obtida por meio de cortes com machado nos troncos.
A madeira serrada é a obtida do desdobramento das toras em pranchas paralelas ou corte radial. São as vigas, pranchões, tábuas, caibros, sarrafos, ripas, etc.
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira maciça
Madeira
Madeira roliça 
Madeira falquejada
Madeira serrada
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada – Madeira que sofre processo de beneficiamento antes da sua utilização.
A madeira laminada e formada a partir de lâminas de madeira serrada coladas. É mais cara que a madeira serrada, porém, permite ser confeccionada em dimensões maiores e em eixos curvos, aumentando seu potencial de uso.
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada 
A madeira compensada é formada por folhas trançadas que se equilibram, balanceando o movimento de retração e dilatação.
É produzida a partir da colagem de lâminas de madeira de 1,5mm de espessura, em camadas com filhas colocadas de maneira alternada. Podemos ter placas de 4,5 a 25mm, com larguras de 110x220cm e 160x220cm.
Utilizada em painéis de vedação, piso, esquadrias e movelaria.
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada 
Madeira compensada
Tipos de madeira compensada mais comuns:
Laminado – usado para ambientes internos, móveis em geral, cozinhas, etc. Seu uso é muito amplo mas concentrado em movelaria e acabamentos. Necessita de de acabamento, como a utilização de laminados de madeira (imbuia, mogno, cerejeira e outros) e fórmicas;
Sarrafeado – utilizado na construção civil como tapumes, portas e também para palcos (vedação vertical);
Naval – é a subcategoria que tem maior resistência mecânica, além de boa impermeabilidade à água, às intempéries, às chamas, sendo muito utilizada em ambientes externos e também em embarcações, indústria ferroviária (vagões) e rodoviária (ônibus e carrocerias de caminhões).
Madeira
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada 
A madeira aglomerada é formada a partir da colagem de fragmentos de madeira com uma mistura de cimento Portland, resinas e gesso. 
Possui baixa resistência mecânica, com uso mais restrito à movelaria.
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada 
O MDF – Medium Density Fiber, ou madeira de média densidade, é produzida a partir de fibras e madeira aglomerada, unidas e prensadas por uma resina à base de urei-formaldeído, que veda os vazios do aglomerado e lhe confere maior durabilidade e resistência à pequenos esforços. 
Utilizada como painéis de vedação, piso e movelaria.
Madeira
Madeiras utilizadas na Construção Civil
Madeira industrializada 
O OSB – Oriented Strand Board, semelhante à madeira aglomerada, é obtida pelo alinhamento em escamas de tiras de madeira, dispostas em três camadas prensadas com resina sintética. 
Possui diferentes padrões de resistência e utilização:
OSB 2 – Utilizado para ambientes secos
OSB 3 – Utilizado para ambientes úmidos
OSB 4 – Utilizado para ambientes submetidos à umidade constante
Estrutura em aço e madeira – Steel Framing: http://www.youtube.com/watch?v=2SQLOROXIO4
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Tipo de madeira conforme uso na Construção Civil.
Madeira
Outros tipos de madeira com uso também difundido no mercado
Utilização conforme local de aplicação 
Forro
Também conhecidos como lambri ou lambril, esse tipo de forro é de fácil aplicação e barato, porém, necessita que o material utilizado, a madeira, tenha tratamento prévio contra fungos, mofo e cupim, para garantir sua durabilidade.
Normalmente constituído de madeira serrada ou compensada
Instalação de forro de madeira – Lambri: http://www.youtube.com/watch?v=KgI59BSEywM 
Madeira
Seções ideais
As seções de peças de madeira podem ser as naturais (troncos) ou podem ser obtidas em serrarias (seções comerciais) ou pela composição de diversas seções.
A seção circular apesar de ser a seção ideal, pois é a forma natural do tronco – apresenta algumas dificuldades com vínculos e com elementos de vedação.
Madeira
Madeira e suas seções ideais
Madeira
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Piso
Também denominado pisos de materiais lenhosos, podem ser de madeira propriamente dita ou ainda cortiça.
Os tipos mais comuns são:
Assoalhos de tábua corrida
Tabeiras
Tacos
Placas de cortiça
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Piso
O processo de instalação do revestimento de piso em madeira sobre o contrapiso pode ser colado, pregado ou flutuante.
Colado – a peça é colocada diretamente sobre base onde se aplicou cola a base de água ou resina sintética. Deve-se prever junta de 1,5mm a cada metro de aplicação. Quando colado com argamassa, no verso da madeira deve ser aplicado asfalto derretido e pedrisco.
Exemplos de padrão de assentamento:
Tipo espinha
Tipo tijolo
http://www.youtube.com/watch?v=FvE48XX_6qY
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Piso
Pregado – as peças são dispostas sobre ripado de madeira e este fixado sobre o piso por meio de parafusos ou buchas.
Esse tipo de assentamento permite a instalação de isolamento acústico (lã mineral, de vidro, espuma de polietileno, etc)
As peças podem também se assentadas por meio de encaixe prévio, do tipo macho-fêmea.
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Piso
Flutuante – são peças de madeira de base em MDF, que se encaixam e são coladas à base por meio de cola específica, com
ou sem base de manta de polietileno expandido.
http://www.youtube.com/watch?v=x21n2NegC5A
Dependendo do tipo de piso de madeira, pode ser necessária a realização de acabamento final como envernizamento em camadas e polimento.
O processo de envernizamento confere ao piso de madeira uma película impermeável, que não exige muita manutenção, aumentando o efeito estético e a durabilidade do piso.
Madeira
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Esquadrias - Portas
Para a entrada das unidades residenciais ou comerciais, recomenda-se portas maciças, por sua maior resistência ao sol e intempéries. Podem ser encontradas em diversos tipos de madeira como cedro, imbuia, angelim, etc., e de vários tipos – fixa, articulada, pivotante, etc.
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Esquadrias - Portas
Para portas internas pode-se utilizar as portas semi-ocas , porta Paraná e tipo ficha
Madeira
Utilização conforme local de aplicação 
Esquadrias - Janelas
De correr
Veneziana
Guilhotina
Basculante
Maxim-Ar
Patologias
As principais patologias relacionadas à madeira vem do seu processo de beneficiamento (corte e secagem) e da origem, ou seja, a própria árvore.
Abaulamento – curvatura na direção transversal da peça provocada por secagem inadequada.
Arqueadura – curvatura na direção longitudinal da peça, também provocada por secagem inadequada.
Deterioração por fungos e/ou insetos – a presença de fungos e/ou insetos altera a coloração e a integridade das peças em madeira.
Madeira
Patologias
Uma das patologias mais fáceis de se encontrar em produtos de madeira maciça são os denominados defeitos da madeira. Eles também podem vir do processo de crescimento ou do seu beneficiamento. Os defeitos são importantes pois, podem provocar alteração na resistência das peças ou gerar aspectos estéticos desagradáveis.
Nós – é um desvio nas fibras, ou seja, área do tronco onde deveria haver um galho. Onde existem nós a resistência da peça aos esforços de tração fica enfraquecida.
Fenda – são aberturas nas pontas das peças resultado da secagem mais rápida da superfície em relação à parte mais interna da peça ou má conservação da peça.
Greta – descolamento dos anéis de crescimento da peça, em função de secagem inapropriada ou ação da natureza.
Madeira
Exercício
Madeira
A(s) esquadria(s) com menor custo produtivo, que vencem a maior área de vão possível, com o menor custo futuro de manutenção e maior resistência é(são), APENAS:
PVC
Alumínio
Aço
Aço e Madeira
Madeira e Alumínio
Exercício
Madeira
Considerando a importância de atender aspectos de sustentabilidade na execução de obras que utilizem madeira entre seus componentes construtivos, o correto é o emprego de
Madeira de lei ou madeira certificada.
Madeira certificada ou madeira nativa.
Peroba rosa ou madeira de lei.
Madeira de floresta planta ou madeira certificada.
Madeira de florestas nacionais ou nacionalizadas.
São parâmetros das propriedades mecânicas da madeira:
Colapso, torcimento e arqueamento.
Dureza, flexão estática e cisalhamento.
Densidade aparente, compressão e resistência a fungos.
Tenacidade, módulo de elasticidade e resistência à fadiga.
Resistência à corrosão, resistência à oxidação e resistência à abrasão.
Exercício
Madeira
Com relação às madeiras, materiais com variadas aplicações e funções em obras de construção civil, julgue os itens subsequentes.
Apesar de várias propriedades influenciarem o desempenho das peças, a densidade não influencia na resistência mecânica das madeiras.
As peças de madeira são classificadas como de terceira categoria em caso de não terem passado nem por classificação visual nem mecânica.
O arqueamento de uma peça de madeira é um dos defeitos da madeira que pode ser decorrente do processo de secagem.
Está correta a alternativa I
Está correta a alternativa II
Está correta a alternativa III
Estão corretas as alternativas I e II
Estão corretas as alternativas II e III
Exercício
Gabarito
1 – B
2 – D
3 – B
4 – C 
Madeira