Aula Madeiras2

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Madeiras
Prof.ª Ana Carolina Marques
Aula baseada no capítulo 17 do livro Materiais de Construção – Falcão Bauer vol. 2 e 
no capítulo 34 do livro Materiais de Construção Civil – Editor Geraldo Isaia, vol.2
Introdução
Material excepcional de múltiplo aproveitamento
que acompanha a civilização desde os primórdios
Incorpora características importantes nos aspectos:
– Técnicos;
– Econômicos e;
– Estéticos.
*Características dificilmente encontradas
em outro material existente
Apresenta múltiplas finalidades:
Introdução
Coberturas Cimbramentos
Transposição de 
obstáculos (pontes, 
viadutos, passarelas)
Apresenta múltiplas finalidades:
Introdução
Armazenamento (silos)
Linhas de transmissão (energia 
elétrica, telefonia)
Painéis divisórios, portas, pisos
Apresenta múltiplas finalidades:
Introdução
Meios de transporte Instrumentos musicais Outros
Introdução
• DESVANTAGENS:
– preconceitos devido à falta de divulgação da
informação tecnológica sobre o seu comportamento
– falta de projetos específicos desenvolvidos por
profissionais habilitados
– numerosas marcenarias com equipamentos
ultrapassados
– mão de obra pouco qualificada redução da qualidade
– associação do seu uso à devastação de florestas
– falta da aplicação inteligente do manejo silvicultural
Introdução
• VANTAGENS:
– custo reduzido de produção;
– crescimento, extração e desdobro de árvores envolvem
baixo consumo de energia;
– Tem resistência mecânica elevada e baixo peso próprio;
– Pode ser processada  viabilizando formas e
dimensões limitadas pela geometria da tora e
equipamento usado na operação
– Baixo impacto ambiental desde que seja feita a
reposição
– aspecto visual decorativo
Introdução
• Outras propriedades:
• Apresenta resistência mecânica tanto aos esforços de
compressão como de flexão;
– Utilização em vigas e pilares
• Boa resistência a choques e esforços dinâmicos;
• Apresenta boas características de isolamento térmico e
absorção acústica.
Definição
A madeira é um material:
• ORGÂNICO - formado basicamente por carbono (C);
• HETEROGÊNEO - devido sua grande variação existente tanto
em tipos como em componentes básico
e na distribuição destes componentes;
• POROSO – disposição dos componentes formam poros;
• HIGROSCÓPICO – absorção de água pelos poros;
• ANISOTRÓPICO – se comporta de modo diferente de acordo com a 
orientação das fibras.
Origem e produção
• Classificação das árvores
• A madeira natural é produto direto do lenho dos vegetais
superiores: árvores e arbustos lenhosos;
Árvores superiores  Ramo: 
Fanerógamas ou espermatófitos
Raízes, caule, copa, folhas, 
flores e sementes
Classificação conforme 
germinação e crescimento
Endógenas
Exógenas
de germinação interna 
desenvolvimento transversal do
caule se processa de dentro para
fora; a parte externa do lenho é mais
antiga e mais endurecida (ex.:
palmeiras e bambus)de germinação externa  têm no crescimento um 
desenvolvimento transversal do caule com adição, 
de fora para dentro, de novas camadas concêntricas 
de células: os anéis anuais de crescimento.
Origem e produção
• Classificação das árvores
• A madeira natural é produto direto do lenho dos vegetais
superiores: árvores e arbustos lenhosos;
Árvores superiores  Ramo: 
Fanerógamas ou espermatófitos
Raízes, caule, copa, folhas, 
flores e sementes
Classificação conforme 
germinação e crescimento
Endógenas
Exógenas
gimnospermas
angiospermas
Ex.: coníferas ou 
resinosas.
• não produzem 
frutos;
•Têm suas sementes 
descobertas;
•Têm, geralmente, 
lenho de madeira 
branda
Conhecidas como “madeira de lei”
Origem e produção
• Fisiologia e crescimento das árvores
• Composta por raiz, caule e copa.
• Tronco ou caule sustentação
– parte imediatamente útil para a produção de peças de madeira natural.
Origem e produção
• Produção das madeiras
• Corte: geralmente durante o inverno (meses sem a letra “r”).
A época não influi na resistência importante na durabilidade.
• Madeiras abatidas no inverno secam lentamente sem rachar ou fendilhar e,
por não ter seiva elaborada nos tecidos, tornam-se menos atrativas a fungos e
insetos.
A Nomenclatura e as dimensões da madeira serrada estão fixadas na ABNT.
Propriedades físicas
• Fatores de alteração das propriedades físicas e
mecânicas – Fatores naturais
– Espécie botânica
• Estrutura atômica e a constituição do tecido lenhoso 
responsáveis pelo comportamento físico-mecânico do material.
– Massa específica do material
• Massa específica aparente;
– Massa por unidade de volume do material
» índice da distribuição ou concentração de material existente do tecido
lenhoso
Propriedades físicas
• Fatores de alteração das propriedades físicas e
mecânicas – Fatores naturais
– Localização da peça no lenho
• Resultados diferentes para corpos de prova extraídos do cerne,
alburno, próximos às raízes ou à copa.
– Presença de defeitos (nós, fendas, fibras torcidas, etc.)
• Provoca anomalias no comportamento mecânico da peça ou corpo
de prova, dependendo da sua distribuição, dimensões e localização
– Umidade
• Determina profundas alterações nas propriedades do material
– Defeitos por ataques biológicos
• Ataques de fungos (manchas e podridões) ou insetos (perfurações)
Propriedades físicas
• Fatores de alteração das propriedades físicas e
mecânicas – Fatores tecnológicos
– Decorrem do procedimento desenvolvido na execução dos
ensaios de qualificação:
• forma e dimensões dos corpos de prova,
• orientação das solicitações em relação aos anéis de crescimento e;
• velocidade de aplicação das cargas.
– Relacionados com a forma e dimensões e respostas
anisotrópicas (pela orientação das fibras).
Propriedades físicas
• Ensaios de caracterização  normalizados de
acordo com a 7190/97.
• Umidade
• Água permanece em três estados: água de constituição, água de
impregnação e água livre.
• Água de constituição: está em combinação química com os
principais constituintes do material lenhoso. Não pode ser
eliminada sem a destruição do material. Não é eliminada na
secagem.
• Secagem é o processo de evaporação da água livre e água de
impregnação.
Propriedades físicas
• Umidade
– Água de impregnação: infiltrada ou impregnada nas
paredes celulósicas das células lenhosas.
– Provoca inchamento.
– Quando as paredes das células estão completamente saturadas, sem que a
água extravase para os vazios celulares, diz-se que a madeira atingiu o ponto
de saturação ao ar (PS).
– Quando começa a encher os vazios capilares: está na
condição de água livre.
– Nem a presença ou a saída desta água interfere na estabilidade dimensional,
resistência e na elasticidade.
– Sua evaporação ocorre mais rapidamente até atingir o PS (20% a 30% de
umidade, depende da espécie).
– Depois do PS, a evaporação prossegue mais lentamente até a umidade de
equilíbrio (UE) (12% para a NBR 7190)
Propriedades físicas
• Classes de umidade (NBR7190/97):
– Valores utilizados para projeto e escolha dos métodos de
tratamento
Classes de 
umidade
Umidade relativa do 
ambiente Uamb
Umidade de 
equilíbrio da 
madeira Ueq
1  65% 12%
2 65%<Uamb  75% 15%
3 75%<Uamb  85% 18%
4 Uamb > 85% durante 
longos períodos
≥25%
mi  massa inicial (g)
ms massa seca (g)
Teor de umidade
• Densidade de massa da madeira
– Usada para estimar o peso próprio em estruturas
• Densidade básica: razão da massa seca pelo volume saturado
• Volume saturado: dimensões finais do CP submerso em água até
que atinja massa constante (variaçãomenor do que 0,5%).
Propriedades físicas
ms  massa seca (kg)
Vsat volume (m³)
• Densidade aparente: definida pela razão entre massa e
volume de CPs com teor de umidade de 12%.
• Amostra: igual à da umidade
m12 massa a 12% de umidade em kg
V12 volume a 12% de umidade em m³
Propriedades físicas
• Estabilidade dimensional: retração e inchamento
– Relacionada com a presença de água na madeira
• Praticamente desprezíveis na direção longitudinal, mais acentuada
na radial e máxima na tangencial
• Raios medulares  se orientam horizontalmente, da casca para a
medula (retração baixíssima nessa direção)
• Na direção tangencial não há elemento anatômico 
movimentação livre
• Diferença entre T e R fator responsável
por trincas, rachaduras, empenamento, etc.
• Relação T/R e baixos valores absolutos
de T e R são maior estabilidade dimensional
Propriedades mecânicas
• Características de resistência da madeira a todos os
tipos de solicitações mecânicas.
• Características mecânicas principais:
– Exercidas no eixo axial ou no sentido das fibras da madeira,
relacionadas à sua coesão axial: compressão, tração, flexão
estática e flexão dinâmica (paralela às fibras índice 0).
• Características mecânicas secundárias:
– Que se exercem transversalmente às fibras: compressão e tração
normal às fibras, torção, cisalhamento e fendilhamento
(perpendicular às fibras índice 90).
Todas são relacionadas à anisotropia do material, capacidade de absorver água e de 
seus principais constituintes celulares.
Propriedades mecânicas
• Compressão paralela às fibras (fwc,0 ou fc,0) (NBR
7190/97):
– Máxima tensão de compressão.
– Amostra:
Fc0  máxima força de compressão (N)
A  área inicial da seção transversal (mm²)
fc0 resistência à compressão paralela às fibras (MPa)
Propriedades mecânicas
• Compressão normal às fibras (fwc,90 ou fc,90) (NBR
7190/97):
– Amostra:
Propriedades mecânicas
• RigidezMódulo de elasticidade
– determinado pela reta secante à curva tensão x
deformação, definida pelos pontos (s10%; e10%)
e (s50%; e50%).no ensaio.
Propriedades mecânicas
• Módulo de elasticidade •Extensômetros com precisão de 50mm/m
•Dois ciclos de carga e descarga
•Até 70%  retirar equipamento e
romper
Propriedades mecânicas
• Tração paralela às fibras (fwt,0 ou ft,0) (NBR
7190/97):
– Máxima tensão de tração
– Amostra:
Ft0,máx  máxima força de tração (N)
A  área inicial (mm²)
ft0resistência à tração (MPa)
Propriedades mecânicas
• Tração normal às fibras (fwt,90 ou ft,90) (NBR
9170/97):
– Máxima tensão de tração.
– Amostra: Carregamento de preferência na direção
tangencial
Ft90,máx  máxima força de tração (N)
At90 área inicial (mm²)
ft,90resistência à tração (MPa)
Propriedades mecânicas
• Flexão (NBR 7190/97)
– CP biapoiado em dois apoios móveis
– Amostra: CP fabricado com o plano de flexão perpendicular à
direção radial, não se admitindo inclinações das fibras maiores
que 6° em relação ao seu comprimento.
• CP biapoiado em dois apoios móveis.
Mmáx  máximo momento aplicado (N.m)
We  módulo de resistência elástico da seção 
transversal do CP, dado por bh2/6 (m³)
Defeitos e classificações
• Principais defeitos das madeiras
• Definição:
– Todas as anomalias em sua integridade e constituição que
alteram seu desempenho e suas propriedades físico-
mecânicas
• Classificação dos defeitos
– Defeitos de crescimento
– Defeitos de secagem
– Defeitos de produção
– Defeitos de alteração
• Defeitos de crescimento: Devidos a alterações no
crescimento e estrutura fibrosa do material
– Nós
Nós podres Nós sãos
Peças não usadas para 
função estrutural
•Prejudica a compressão no máximo em 20%
•Na tração tem influência considerável (baixa resistência que o lenho apresenta quando 
tracionado) (na flexão devem ficar situados na parte comprimida da peça)
•Cisalhamento praticamente não é afetado
Defeitos e classificações
• Defeitos de secagem:
– Rachaduras: Abertura radial de grande extensão no topo de toras
– Fendas: Pequenas aberturas radiais do topo das peças
– Fendilhado: Pequenas aberturas ao longo das peças
Defeito frequente. Praticamente não interfere na tração, rupturas prematuras à 
compressão, redução da seção resistente no cisalhamento (é o mais afetado).
Defeitos e classificações
• Defeitos de secagem:
– Abaulamento (ou encanoamento): Empenamento no sentido da
largura da peça
– Curvatura (ou arqueamento): Encurvamento longitudinal
– Curvatura lateral (encurvamento): Encurvamento lateral
Defeitos e classificações
• Defeitos de produção:
– Fraturas
– Rachaduras
– Fendas
– Machucaduras
Obtidos durante o processo de abate e derrubada das arvores, 
desdobro, transporte e armazenamento.
Defeitos e classificações
Desdobro Arestas quebradas e 
variação da seção
• Defeitos de alteração:
– Ataque de predadores
– Fungos
– Insetos
Causa redução considerável na seção resistente de 
peças estruturais. Efeito de reforço e agravamento 
de defeitos preexistentes
Defeitos e classificações
Beneficiamento das 
madeiras
• Secagem das madeiras
– Teor de umidade deve ser compatível com o ambiente
onde será utilizada.
– Vantagens:
• Diminui o peso do material transporte e o projeto de estruturas
• Madeira seca torna-se estável
• Aumento da resistência do material pela saída da água do tecido
lenhoso
• Madeira seca é mais resistente aos agentes de deterioração
• Permite impregnação dos produtos e penetração satisfatória no
processo de preservação
• É necessária para receber a pintura ou envernizamento de proteção
Beneficiamento das 
madeiras
• Preservação das madeiras
Durabilidade é a resistência aos agentes de alteração e
destruição do tecido lenhoso
Depende da própria natureza do material e do ambiente de
emprego.
– Deterioração
• Insetos: se alimentam do tecido lenhoso
• Crustáceos e moluscos: destroem estruturas de madeira imersas
em águas salobras
• Fogo e agentes meteorológicos (faísca, ventos, etc.)
• Boa resistência à substâncias químicas inorgânicas, ácidos e bases
• Fungos e bactérias
Beneficiamento das 
madeiras
• Principais processos de preservação
– Tratamento prévio do material  secagem, remoção das
cascas e cortiças, desseivagem (estufamento  vapor de
água de 80 a 90°C e grau higrométrico 100%).
• Processos de impregnação superficial: pinturas superficiais ou
imersão em preservativos adequados (penetração 2 a 3mm)
– Recomendável para peças destinadas a ambientes cobertos protegidos e sujeitos
a fracas variações higrométricas (telhados residenciais, madeiramentos de
entrepisos e forros, etc.)
• Processos de impregnação sob pressão reduzida: penetração mais ou
menos profunda (ex. impregnação de todo o alburno)
• Processos de impregnação sob pressão elevada – Classe (CR 4, 5 e 6)
– Mais eficientes. Indicados para peças que deverão ficar imersas. Usado para
tratamento de dormentes e postes para redes de transmissão e distribuição
elétrica.
Beneficiamento das 
madeiras
• Madeira transformada
– Transformação das madeiras: processo que busca uma
reestruturação do material com rearranjo de suas fibras
resistentes.
– Vantagens:
• Homogeneidade de composição e razoável isotropia no
comportamento físico e mecânico
• Possibilidade de secagem e tratamentos quando o material está
reduzido à lâminas finas
• Fabricação de chapas e blocos com dimensões adequadas (pré-
fabricados)
• Aproveitamento integral de todo o material lenhoso
Beneficiamento das 
madeiras
• Madeira transformada
– Madeira laminada
• Tábuas sobrepostas e coladas
– Madeiralaminada compensada ou contraplacados de
madeira
• Diversas lâminas finas coladas umas sobre as outras, de maneira
que as fibras de uma se disponham normalmente às das lâminas
vizinhas
• Madeira transformada
– Madeira aglomerada
• Fragmentos de madeiras menores aglomerados com resinas
– Madeira reconstituída
• Aglomeração das fibras celulósicas extraídas do lenho das
madeiras.
Beneficiamento das 
madeiras
MDP
MDF
1. Foram retiradas amostras de dimensão 2x3x5cm de
uma madeira. A massa inicial foi de 22,2g.
Sabendo-se que depois de deixado em estufa, a
massa seca foi de 19,8g, calcule o teor de umidade
da madeira.
2. Você realizou ensaios de caracterização em corpos
de prova de madeira de dimensões (5x5x15) cm e
obteve os seguintes resultados: 143,2kN, 144,7kN e
145,2 kN. Calcule a resistência média.
Exercícios