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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO III MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO Profª : Janaina Salustio da Silva 1. Principais usos da madeira na construção civil • Estruturas de concreto: são usadas nas fôrmas e escoramentos de fundações, vigas, pilares e lajes ; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 1. Principais usos da madeira na construção civil • Cobertura: utilizadas como estrutura de sustentação do telhado; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 1. Principais usos da madeira na construção civil • Cobertura: utilizadas como estrutura de sustentação do telhado; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 1. Principais usos da madeira na construção civil • Esquadrias: portas e janelas MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 1. Principais usos da madeira na construção civil • Revestimentos: são aplicadas em pisos e forros; Quando aplicados no piso o material pode ser: madeira maciça (tábuas e tacos) ou madeira laminada. Tábuas corridas formando o assoalho Madeiras mais comuns: ipê, jatobá, sucupira, cumaru, perobinha, etc. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 1. Principais usos da madeira na construção civil • Revestimentos: são aplicadas em pisos e forros; Os tacos apresentam dimensões menores que as tábuas de assoalhos, constituindo uma alternativa para reaproveitamento de eventuais sobras de tábuas. As medidas mais comuns dos tacos de madeira são: 10X40 / 7X56 / 7X49 / 7X42 / 7X35 / 7X21 cm MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 2. Fisiologia das Árvores 2.1 Partes Constituintes das Árvores • Raiz: responsável por retirar do solo a água e o sais minerais nela dissolvidos (seiva bruta), necessária ao desenvolvimento do vegetal; • Tronco ou Caule: é o que sustenta a copa e conduz por capilaridade tanto a seiva bruta, desde a raiz até as folhas da copa, como a seiva elaborada, das folhas para o lenho (parte constituinte do caule) em crescimento. O tronco é a parte útil da árvore para a produção de peças de madeiras para a construção civil, por isso vamos examinar em detalhes sua constituição. • Copa: constitui em ramos, folhas, flores e frutos. É nas folhas que se processa a transformação da água e sais minerais em seiva elaborada. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 2.2 Partes Constituintes do Tronco MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 2. Fisiologia das Árvores 2.2 Partes Constituintes do Tronco • Casca: tem a função própria de proteger o lenho e ser o veículo da seiva elaborada das folhas até o lenho. Divide-se em casca externa (cortiça) e casca interna (floema). • Cortiça: protege os tecidos mais novos dos agentes externos. É um tecido morto e por isso racha, cai e é renovada. Não apresenta interesse como material de construção. • Floema: é formado por um tecido vivo e condutor da seiva elaborada para o lenho. • Região cambial (câmbio): é uma fina e quase invisível camada de tecidos vivos. É onde acontece a transformação dos açúcares e amidos (seiva elaborada), produzidos pela fotossíntese das folhas, em substâncias constituintes do tecido lenhoso (celulose e lignina). O seu seccionamento ocasiona a morte do vegetal. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 2. Fisiologia das Árvores 2.2 Partes Constituintes do Tronco • Lenho: apresenta-se com duas zonas bem contrastadas, o alburno e o cerne. É a seção útil do tronco para a produção das madeiras. • Alburno: tem cor mais clara que o cerne, é formado de células vivas e é o responsável pela condução da seiva bruta. • Cerne: de cor mais escura, é formado por células mortas. Apresenta maior densidade, resistência mecânica e durabilidade que o alburno. É a parte nobre da madeira. • Medula: é o miolo central da seção transversal da tora de madeira. Tem tecido mole, muitas vezes já apodrecido, é o vestígio do vegetal jovem. Não tem resistência mecânica nem durabilidade, sua presença em peças serradas constitui um defeito. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 2. Fisiologia das Árvores 2.2 Partes Constituintes do Tronco • Raios Medulares: são desenvolvimentos transversais radiais de células lenhosas, cuja função principal é o transporte e armazenamento de nutrientes. Realizam a amarração transversal das fibras impedindo que trabalhem exageradamente frente as variações do teor de umidade. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 3. Composição Química das Madeiras • Holocelulose - Constitui cerca de 60% da composição química das madeiras; - É quimicamente constituída de hidratos de carbono (compostos químicos constituídos por carbono, oxigênio e hidrogênio); - É dividida em celulose α, celulose β e celulose γ. • Lignina - Constitui cerca de 25% da composição química das madeiras; - Também compõe-se de hidratos de carbono; - É uma substância impermeável, pouco elástica, de resistência apreciável e insensível a umidade. • Outras - São os amidos, óleos, resinas, açúcares, entre outros. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.1. Corte O corte ou derrubada das árvores é realizado em épocas apropriadas, geralmente durante o inverno. A época do corte não influi sobre a resistência da madeira, mas pode ter importância sobre sua durabilidade, madeiras abatidas durante o inverno secam lentamente sem rachar ou fendilhar e, por não conterem muita seiva elaborada nessa época, tornam-se menos atrativas a fungos e insetos. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.2. Toragem Nessa etapa a árvore é desgalhada e cortada em tamanhos de 5 a 6m para facilitar o transporte. Também é nesta etapa que se dá o descascamento ou descortinamento da tora, pode também ser realizado o falquejamento. O processo de falquejamento é corte da tora de modo a deixá-la com uma seção retangular, o que impede o tombamento da mesma durante o transporte. falquejamento MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.2. Toragem MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.3. Desdobro É a operação final para a transformação em material de construção. É realizado em serrarias, podendo ser feito de duas maneiras: o desdobro normal, que produz peças inteiras de lado a lado do tronco e o desdobro radial, que corta o tronco na direção de seu diâmetro, evitando o corte da medula. Do desdobro são obtidos os pranchões, com espessura maior que 7cm e largura maior que 20cm. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. Aparelhamento Nesta última etapa, são obtidas as peças de madeiras nas dimensões padronizadas. 4.3. Desdobro MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4.1. Principais peças e dimensões Peças Espessura (cm) Largura (cm) Comprimento (cm) Pranchão Maior que 7 Maior que 20 Variável Prancha 4 - 7 Maior que 20 Variável • Pranchas e pranchões: São usadas para fabricação das esquadrias e móveis. As mais usadas são ipê, jatobá, cumaru e timborana. 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Tábua São usadas para gabaritos e fôrmas em concretagens de pequenas construções e em andaimes. São encontradas com espessuras entre 1 e 4cm e largura entre 10 e 30cm. O comprimento é variável. As madeiras mais usadas são maçaranduba e angelim. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Linhas ou Vigas São usadas principalmente em coberturas, dando sustentação ao telhamento. São encontradas nas seguintes dimensões: 6 x 10, 6 x 12, 6 x 15, 6 x 20, 6 x 25 e 6x 30. O comprimento é variável. As madeiras mais usadas são maçaranduba e angelim. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Caibro São usados em estruturas de telhado e irão receber sobre eles a ripa e o telhamento. São encontradas com espessuras entre 4 e 8cm e largura entre 5 e 8cm. O comprimento é variável. As madeiras mais usadas são maçaranduba e angelim. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Ripa Também é usada na estrutura da cobertura, sobre ela são colocadas as telhas. São encontradas com espessuras entre 1,0 e 2,5cm e largura entre 2 e 5cm. O comprimento é variável. As madeiras mais usadas são maçaranduba e angelim. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Barrotes São usados para sustentação das tábuas, estas usadas em gabaritos e fôrmas em concretagens de pequenas construções. São encontradas na dimensão 2 x 5cm. O comprimento é variável. As madeiras mais usadas são maçaranduba e angelim. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões • Madeirite São chapas de madeira compensada, plastificada, usadas em fôrmas para lajes, vigas, pilares e demais elementos estruturais. Suas espessuras variam entre 9 e 21mm e são encontradas nos tamanhos de 2,44x1,22 m ou 2,50x1,25 m. A mesma chapa plastificada pode ser utilizada até 18 vezes. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 4. Produção das Madeiras 4.4. 1. Principais peças e dimensões MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras Propriedades Físicas • Umidade • Retratilidade Volumétrica e Linear • Densidade • Condutibilidade Elétrica e Térmica • Isolamento Acústico • Resistência ao Fogo Propriedades Mecânicas • Resistência a Compressão Axial • Resistência a Tração Axial • Resistência à Tração Normal as Fibras • Resistência ao Cisalhamento 5. Propriedades das Madeiras 5.1. Fatores de Alteração das Propriedades 5.1.1. Fatores Naturais • Espécie botânica da madeira: a estrutura anatômica e a constituição de tecido lenhoso, são os principais responsáveis pelo comportamento físico e mecânico do material e variam de espécie para espécie; • Massa específica do material: a massa específica é um índice da distribuição ou concentração de material existente e resistente no tecido lenhoso; • Localização da peça no lenho: o resultado de qualquer ensaio sofrerá alterações conforme o corpo-de-prova for extraído do cerne, do alburno, próximo as raízes e próximo a copa. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.1. Fatores de Alteração das Propriedades 5.1.1. Fatores Naturais • Presença de defeitos: dependendo de sua distribuição, dimensões e, principalmente, de sua localização, provoca consideráveis anomalias no comportamento físico-mecânico; • Umidade: a impregnação de umidade determina profundas alterações nas propriedades do material; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.1. Fatores de Alteração das Propriedades 5.1.1. Fatores Tecnológicos São fatores tecnológicos aqueles que decorrem do procedimento desenvolvido no ensaio: • Forma e dimensão dos corpos-de-prova; • Orientação das solicitações em relação aos anéis de crescimento; • Velocidade de aplicação das cargas nas solicitações. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.2. Ensaios Normalizados Levando em consideração a influência que os fatores naturais e tecnológicos possuem nas propriedades do material, foi determinado que os corpos-de-prova destinados a ensaios deveriam ser, para que os resultados fossem comparáveis: (NBR 6230 no MB-26/40 substituída pela NBR 7190:1997) • De dimensões reduzidas; • Extraídos de toda a zona da seção; • Ao longo de toda altura da tora; Corpos de prova devem ser extraídos aleatoriamente ao longo do lote, não devendo ser retirado mais de um corpo de prova de uma mesma peça. • Ensaiados em condições convencionadas de umidade, orientação das solicitação em relação as fibras e velocidade de carregamento; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.1. Umidade • Água de Constituição: faz parte da constituição da madeira e não pode ser eliminada sem que haja a destruição do material. Quando a madeira não contém outra água além desta, diz-se que ela está completamente seca ou seca em estufa. • Água de impregnação: fica impregnada nas paredes celulares do material, provocando um inchamento, alteração de volume da madeira. O comportamento físico-mecânico do material fica alterado pela presença dessa água. (Madeira Verde) • Água livre: quando a água depois de impregnar-se nas paredes do material, passa a preencher os vazios capilares, diz-se que ela está na condição de água livre. Não causa alteração no comportamento do material. Quando esta água evapora, diz-se que o material está no ponto de saturação ao ar. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO M A D EI R A C O M O M A TE R IA L D E C O N ST R U Ç Ã O Água livre Água de impregnação 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.1. Determinação da Umidade Mh = massa da madeira na condição em que se encontra; Mo = massa da madeira na condição seca em estufa; h = teor de umidade. Faixas de umidade das madeiras - madeira verde: > 30% - madeira semi-seca: 23% < h< 30% - madeira comercialmente seca: 18% < h< 23% - madeira seca ao ar: 13% < h< 18% - madeira dessecada: 0% < h< 13% - madeira completamente seca: h = 0% (só com a água de constituição) MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.2. Estabilidade dimensional: é a propriedade que apresentam as madeiras de sofrerem alterações de volume e dimensões quando o teor de umidade varia entre o ponto de saturação ao ar e a condição seca em estufa. Ensaio Retratilidade Linear • 6 corpos-de-prova 2x2x3 cm; • Cada dimensão corresponderá a uma das três direções principais; • É medido a distância entre os lados dos corpos de prova; Verifica tanto a capacidade de retração quanto a de inchamento do corpo de prova MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.2. Retratilidade Retrações dimensionais em função da direção considerada. Variações dimensionais de algumas espécies = melhor estabilidade dimensional MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.3. Massa Específica Aparente: é um índice de compacidade da madeira. Traduz a maior ou menor concentração de tecido lenhoso resistente por unidade de volume aparente, referida ao teor de umidade no qual a amostra se encontra. Uma vez que a massa e o volume são alterados pela umidade, é necessário, que se faça uma correção do teor de umidade. Por orientação da norma, esse teor é corrigido para 12%. São consideradas densas, madeiras com valores entre 700 e 1000 kg/m³, e muito densas aquelas com valores acima de 1000 kg/m³ MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3.3. Massa Específica Aparente Influência da umidade na massa específica: A umidade da madeira aumenta a sua densidade! MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.3.Massa Específica Aparente Nome Comum Massa Específica Aparente (kg/m³) Angelim Pedra 1170 Ipê 1068 Jatobá 1074 Maçaranduba 1143 Sucupira 1106 As massas específicas foram corrigidas para um teor de umidade de 12%. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3. Propriedades Físicas 5.3.4. Condutibilidade Elétrica Seca, a madeira é considerada um excelente material isolante de elevada resistividade, quando úmida é condutora. 5.3.5. Condutibilidade Térmica A madeira é termicamente um mau condutor. 5.3.6. Isolamento Acústico A madeira é contra indicada como isolante acústico. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3 Propriedades Físicas 5.3.7. Resistência ao Fogo Em certos casos a madeira alimenta o incêndio, de qualquer modo ela não se rompe rapidamente. É possível portanto classificar as estruturas de madeiras em diferentes categorias. • Propagadoras de incêndio: perdem rapidamente toda a resistência mecânica, em geral são as peças com espessura inferior a 2cm. • Resistentes por um certo tempo: conservam, durante certo tempo, uma relativa resistência mecânica, são em geral as peças com espessura superior a 5cm. Obs: Sendo a madeira um mal condutor de calor, a sua temperatura interna cresce mais lentamente, não provocando maior comprometimento da região central da peça que, dessa maneira, pode se manter em serviço em condições que o aço, por exemplo, já teria entrado em colapso. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.3 Propriedades Físicas 5.3.7. Resistência ao Fogo A resistência da madeira à compressão é aumentada em função do aumento de temperatura, podendo chegar a 2x o valor da resistência a uma U=12%. Isso torna a madeira um material com excelente desempenho em situações de incêndio, pois retarda o colapso da estrutura.Esse fenômeno ocorre até um tempo limite, normalmente 1h. Madeira submetida ao fogo MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.4. Propriedades Mecânicas: as propriedades de resistência são influenciadas pela disposição de elementos anatômicos responsáveis pela resistência mecânica, que são principalmente as fibras. Resistência à Compressão Axial Ensaio de Compressão Axial • Corpos de prova com dimensões de 5x5x15 cm (seção transversal quadrada) • Uma série é ensaiada no estado verde e a outra na condição seca ao ar; • Os corpos-de-prova são orientados em relação as fibras, ou seja, a maior dimensão no sentido axial das fibras; • Os corpos-de-prova são colocados numa prensa e ensaiados até a sua ruptura; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO Resistência à Compressão MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO Resistência à Compressão Axial Fck,0 > Fck,90 5. Propriedades das Madeiras 5.4. Propriedades Mecânicas 5.4.1. Resistência à Compressão Axial em Função da Umidade: a influencia da umidade na resistência à compressão axial é examinada com a ruptura de corpos-de-prova em diferentes condições de umidade. Resistência (MPa) Umidade % 50 100 150 10 20 30 40 MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5. Propriedades das Madeiras 5.4. Propriedades Mecânicas MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5.4.2. Resistência à Compressão Axial em Função da Massa Específica Maior Densidade Maior resistência Para um mesmo teor de umidade teor de umidade de referência: 12% 5.4.3. Resistência à Compressão Axial em Função dos Defeitos • É realizado ensaios com corpos-de- prova portadores de defeitos; • Tem por finalidade estabelecer coeficientes de redução de resistência devido a defeitos; • Os coeficientes de redução de resistência devido a defeitos serão usados nos cálculos dos coeficientes de segurança, para determinação da tensão admissível em projetos de estrutura de madeiras. 5.4. Propriedades Mecânicas 5.4.4. Resistência à Tração MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO • A madeira solicitada por esforços de tração paralelos às fibras raramente rompe por tração pura. A ruptura por tração pode ocorrer por deslizamento entre fibras. • Já na ruptura por tração normal às fibras, a madeira apresenta baixos valores de resistência, pois os esforços atuam de forma a separar as fibras. 5.4. Propriedades Mecânicas 5.4.5. Resistência ao Cisalhamento: é a resistência aos esforços que provocam o deslizamento de um plano em relação a outro, podem ocorrer perpendicular (A) ou paralela (B) .O mais comum é o cisalhamento que se desenvolve no plano paralelo as fibras. (A) (B) MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO • Quando o plano é perpendicular as fibras, a madeira apresenta alta resistência pelo fato de a ruptura implicar o cisalhamento desses elementos. 5.4. Propriedades Mecânicas Nome Comum fc0 ft0 ft90 fv Angelim Pedra 53,7 73,4 3,4 7,9 Ipê 53,2 67,8 2,2 9,2 Jatobá 65,3 110,3 2,2 11 Maçaranduba 58 97 3,8 10,4 Sucupira 66,6 86,4 2,4 8,3 Os valores são dados em MPa. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 5.4. Propriedades Mecânicas 5.4.5. Resistência à Flexão: quando a madeira é solicitada à flexão, ocorrem 3 tipos de esforços, compressão paralela às fibras, tração paralela às fibras e cisalhamento horizontal. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO •A ruptura é resultado da formação de minúsculas falhas de compressão (enrugamentos). Esse fenômeno causa uma redução da seção resistente da área tracionada e as peças terminam por romper devido ao estilhaçamento das fibras tracionadas. 6. Defeitos nas Madeiras • São considerados defeitos nas madeiras todas as anomalias em sua integridade e constituição que alterem seu desempenho e suas propriedades físico-mecânicas; • O conhecimento desses defeitos permite a classificação das madeiras em categorias de qualidade, com finalidades tanto comerciais quanto tecnológicas; • Existem 4 tipos de defeitos: defeitos de crescimento, defeitos de secagem, defeitos de produção e defeitos de alteração; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.1. Defeitos de Crescimento: devido a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do material. a) Nó • É a região do caule onde ocorre a intersecção de um ramo ou de um galho. Em suas vizinhanças, provoca uma série de desvios ou descontinuidade dos tecidos lenhosos, reduzindo a resistência e o valor comercial da madeira; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.1. Defeitos de Crescimento a) Nó • Podem ser vivos, quando aderente ao tecido lenhoso, ou mortos, quando descolados e não aderentes ao tecido; • A influência de um nó no desempenho da peça vai depender de seu tipo, dimensões, localização na peça e solicitação mecânica atuante; • A presença de um nó vivo e aderente, situado a meia altura e com dimensão da ordem de 1/7 da menor dimensão da seção resistente pode reduzir em até 20% a resistência a compressão axial; • Na tração tem influência considerável e a resistência ao cisalhamento praticamente não é afetada; • Em alguns casos não apresenta inconveniente no emprego estrutural do material; • O que as especificações geralmente proíbem, são os nós agrupados, por não ser fácil de se medir a depreciação que causam na resistência do material. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.1. Defeitos de Crescimento b) Desvio de Veio • É um desvio das fibras da madeira que é avaliado pelo afastamento angular das mesmas, em relação a uma linha paralela ao eixo. c) Fibras torcidas • É uma orientação anormal das fibras lenhosas que, em vez de se disporem paralelas ao eixo se dispõe segundo uma espiral. Obs:Tanto os desvios de fibrasquanto as fibras torcidas alteram consideravelmente a resistência da peça, são também responsáveis pelos empenos em forma de arco ou hélice. Peças de madeira, com funções estruturais, que apresentam esse tipo de defeitos, não devem ser usadas . MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.2. Defeitos de Secagem: consequentes de secagem mal conduzida. Provocados por efeitos de retratilidade do material, quando perde sua umidade nos processos de secagem natural ou artificial. a) Rachaduras e Fendas: são aberturas radiais de grande extensão no topo de toras ou peças. Quando essas aberturas são grandes são chamadas de rachaduras, quando em dimensões menores, são denominadas de fendas. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.2. Defeitos de Secagem b) Fendilhado: pequenas aberturas ao longo das peças. Obs: As fendas, assim como os nós, são defeitos freqüentes em peças de madeira. Estas são formadas durante o processo de secagem, resultantes das tensões que se introduzem na madeira devido a desigual retração da massa lenhosa. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.2. Defeitos de Secagem a) Abaulamento: empenamento no sentido da largura da peça. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.2. Defeitos de Secagem b) Curvatura ou Encurvamento longitudinal: empenamento no sentido da longitudinal da peça. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 6. Defeitos nas Madeiras 6.3. Defeitos de Produção Correspondem as fraturas, rachaduras, fendas e machucaduras ocorridas no abate, derrubada das árvores e desdobro da madeira. 6.4. Defeitos de Alteração São aqueles ocasionados pelo ataque de predadores, fungos e insetos acarretando na redução considerável da seção resistente das peças. Ex. Apodrecimento, perfurações, descoloração da madeira. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7. Beneficiamento das Madeiras • São tratamentos dados as madeiras para suprir suas desvantagens de heterogeneidade e anisotropia, bem como melhorar sua durabilidade. • Esses tratamentos podem ser secagem, preservação e transformação das madeiras. 7.1. Secagem das Madeiras A secagem do material representa uma garantia contra o aparecimento de conseqüências da retratilidade (defeitos de secagem). Na secagem, a madeira tem seu teor de umidade reduzido de modo que este fique compatível com o do ambiente de emprego da peça. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.1. Secagem das Madeiras 7.1.1. Métodos de Secagem Natural • É realizada nos pátios das serrarias, onde as peças de madeira são dispostas em pilhas com proteção contra chuvas; • Tem por objetivo reduzir a umidade das peças de madeiras a um valor mínimo compatível com as condições climáticas da região; • Sua eficiência está condicionada a temperaturas elevadas, circulação de ventos e baixa umidade relativa do ar; • A maioria das espécies tem 50% de sua umidade reduzida (água livre) em 30 dias, quando em condições propícias; • O restante da umidade levará cerca de 3 a 5 meses para atingir o equilíbrio com o ambiente; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.1. Secagem das Madeiras 7.1.1. Métodos de Secagem Artificial •É conduzida em estufas sob condições controladas de umidade e temperatura; •O tempo de secagem é de aproximadamente 3 semanas; 7.1.2. Vantagens da Secagem • Diminui consideravelmente o peso do material, favorecendo o transporte e o projeto de estrutura; • A madeira torna-se estável, na pior das hipóteses, apresentará um mínimo de retração; • Aumenta-se a resistência do material; • A madeira seca torna-se mais resistentes aos agentes de deterioração, principalmente a fungos, que necessitam de teores elevados de umidade para sobreviver; • Facilidade de impregnação dos produtos usados para preservação da madeira, pois exigem um certo grau de secagem para melhor atuação. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.2. Preservação da Madeira São métodos usados para proteger a madeira do ataque de agentes deteriorantes e para contribuir para o aumento da durabilidade da madeira. A escolha do produto e do processo, dependerá, principalmente,da espécie da madeira e das condições de utilização. 7.2.1. Agentes de Deterioração • Fungos e Bactérias: causadores de manchas, ardiduras, mofos e apodrecimento do material, alimentam-se da seiva e dos tecidos lenhosos. As condições favoráveis ao seu desenvolvimento são: oxigênio atmosférico, temperatura em torno de 20ºC e teores de umidade acima de 20%. • Insetos (ex. Cupim): alimentam-se do tecido lenhoso (madeira) reduzindo a seção resistente do material, além de facilitar a entrada de umidade, indispensável ao desenvolvimento dos fungos. As condições favoráveis ao ataque de insetos são: madeira verde e seivada . MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.2. 2. Produtos de Preservação da Madeira São substâncias que devem: • Fornecer segurança ao homem e ao meio ambiente; • permanecer na madeira e ser eficiente na prevenção; • de custo acessível e disponível no mercado; • não alterar as propriedades físicas e mecânicas da madeira. Tipos de produtos • oleosos: essencialmente representados pelos derivados do petróleo (alcatrão). • oleossolúveis: contém misturas complexas de agentes fungicidas e/ou inseticidas, a base de compostos de natureza orgânica. • hidrossolúveis: contém misturas mais ou menos complexas de sais metálicos. Os principais produtos imunizantes são sempre produtos tóxicos, como por exemplo, fungicidas, inseticidas ou anti-moluscos, normalmente diluídos em água ou em óleo de baixa viscosidade. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.2. 2. Produtos de Preservação da Madeira Lista de produtos regulados pelo IBAMA 7.2. 2. Processos de Preservação da Madeira Seja qual for o método utilizado, será sempre mais eficiente se precedido de uma preparação prévia das peças a serem preservadas. O tratamento prévio da peça consiste em secagem do material, pois facilitará a impregnação do produto e quando realizada em estufas, esteriliza as peças portadoras de parasitas; a remoção da casca, pois melhora a permeabilidade da madeira ao produto; e a desseivagem, pois torna a peça menos atrativa aos seres deteriorantes. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO Processo de Impregnação Artificial • Procedimento econômico; • Pinturas superficiais (por aspersão ou pincelamento) ou imersão das peças em preservativos adequados; • Recomendável para peças de madeira seca destinadas a ambientes cobertos, por exemplo, telhados residenciais, madeiramento de pisos, forros, etc. • A impregnação dificilmente ultrapassará 3mm de penetração, em todo caso constitui uma película de proteção suficiente aos ataques de insetos. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.2. 2. Processos de Preservação da Madeira Processo de Impregnação sob Pressão • Tem uma penetração mais ou menos profunda, impregnação de todo o alburno, por exemplo; • É um processo realizado em instalações industriais em autoclave. • A madeira deve ter sido secada previamente; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira • Processo de alteração, rearranjo da estrutura fibrosa da madeira de modo a obter peças com comportamento menos anisotrópico e com dimensões mais adequadas ao uso. •Tipos de Madeira transformada: laminada, compensada e aglomerada. Madeira Laminada É constituída de tábuas de 25mm sobrepostas e coladas umas nas outras e posteriormente prensadas, para produção de peças de estruturas de madeiras laminada (vigas, pilares, painéis, decks oupeças rígidas) com seções adequadas. Madeira Laminada APLICAÇÕES DA MADEIRA LAMINADA APLICAÇÕES DA MADEIRA LAMINADA Biblioteca Paulo Freire – Foz do Iguaçu PR MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira Madeira Compensada É obtida a partir da colagem de lâminas de 1,5 a 4mm de espessura, retiradas por meio de um torno mecânico da tora da madeira, e dispostas de modo que as fibras de cada uma sejam perpendiculares às fibras da lâmina seguinte. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira Madeira Compensada MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira Processo de fabricação do compensado 1. Extração da tora de madeira (de reflorestamento) 2. Processo de cozimento no vapor por +/- 5h para facilitar o processo de laminação 3. Torneamento da tora para retirar finas camadas de madeira 4. Processo de secagem para remover a umidade das lâminas 5. Aplicação de cola nas duas faces da lâmina 6. Montagem do compensando obedecendo o padrão de fibras perpendiculares umas as outras 7. Prensamento das lâminas para cura da cola e formação da chapa compensada 8. Corte da chapa no tamanho comercial 9. Processo de calibração para deixar a chapa na espessura correta MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira Madeira Compensada MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 7.3. Transformação da Madeira Madeira Aglomerada São assim denominadas as chapas obtidas pela colagem e posterior prensa de fragmentos ou resíduos da madeira serrada ou cortada. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO Madeira Aglomerada Exemplos: MDF e MDP MDF: é constituído por madeira bem triturada, misturado com cola e alguns produtos químicos prensados. Possui normalmente algum tipo de tratamento antibactericida e antifúngico e não é atacado por pragas, como cupins mas é sempre bom checar se o material é imunizado. MDP: ao invés de ser uma madeira triturada são de fato partículas de madeira maciça e isso confere mais resistência se comparado ao MDF. MDF MDP MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 8. Vantagens e Desvantagens da Madeira como Material de Construção Vantagens • Resistência mecânica elevada superior ao concreto com peso próprio reduzido; • Resistência a choques e esforços dinâmicos, absorvendo impactos que estilhaçariam outros materiais; • Bom isolamento térmico; • Diversidade de padrões estéticos e decorativos em seu estado natural; • Facilidade de ligações, característica úteis quando se trabalha com peças de madeira com funções estruturais; • Vida útil prolongada (preservação/manutenção); • Baixo consumo de energia durante o processo produtivo o que contribui para redução de maiores danos ao meio ambiente, desde que seja providenciada a respectiva reposição. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 8. Vantagens e Desvantagens da Madeira como Material de Construção Desvantagens • Marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa; •Limitação de suas dimensões; •Deterioração, quando em ambientes que favorecem o desenvolvimento dos seus principais predadores; •Degradação de suas propriedades decorrentes de alteração da umidade; 9. Tipos de Madeira Angelim Pedra • É encontrada nos estados da Amazônia, Acre, Amapá, Mato Grosso, Pará e Rondônia; • Madeira durável em relação a fungos apodrecedores e moderadamente resistente a cupins; • O alburno é fácil de se preservar por meio de processo sob pressão com produtos oleosos e hidrossolúveis; • Fácil de ser trabalhada, é moderadamente fácil de serrar, aplainar, pregar e parafusar; • É recomendado a secagem em estufa, pois é difícil de secar naturalmente apresenta, durante a secagem, tendência ao abaulamento. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Angelim Pedra Densidade Kg/m³ a 12% Retração Volumétrica Fc0 (Mpa) Ft90 (Mpa) fv (Mpa) 710 10,1% 59,8 3,5 8,8 •Utilizada em peças de madeira para cobertura (linha, caibro, ripa), em esquadrias, assoalhos, entre outros. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Maçaranduba • É encontrada nos estados da Amazônia, Acre, Amapá, Mato Grosso, Maranhão,Bahia, Espírito Santo, Rondônia, etc; • Madeira resistente ao ataques de fungos apodrecedores e a cupins subterrâneos; • É moderadamente difícil de serrar e aplainar, tende a rachar quando pregada sem furação prévia, recebe bom acabento de pintura; • A secagem ao ar é difícil de ser realizada, apresentando empenamentos e rachaduras. A secagem em estufa deve ser feita de maneira lenta e controlada cuidadosamente; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Maçaranduba Densidade Kg/m³ a 15% Retração Volumétrica fc0 (Mpa) ft90 (Mpa) fv (Mpa) 1000 19% 82,9 5,4 14,9 •Utilizada em peças de madeira para cobertura (linha, caibro, ripa), confecção de móveis, tacos para assoalhos, etc. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Ipê • É encontrada nos estados da Amazônia, Acre, Amapá, Mato Grosso,Bahia, Espírito Santo, Rondônia, São Paulo, Minas Gerais, etc; • Madeira com alta resistência ao ataques de fungos e cupins, é também considerada muito resistente ao apodrecimento; • É difícil de se trabalhar, principalmente com ferramentas manuais, excelente para pregar e parafusar; • A secagem ao ar apresenta velocidade de média a alta, podendo apresentar pequenos empenamentos e rachaduras. A secagem em estufa pode agravar esses defeitos; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Ipê Densidade Kg/m³ a 15% Retração Volumétrica fc0 (Mpa) ft90 (Mpa) fv (Mpa) 1010 10,9% 76,8 3,1 13,1 •Utilizada em peças de madeira para esquadrias, tábuas de assoalho, degraus de escada, decks; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Jatobá • É encontrada nos estados da Amazônia, Acre, Amapá, Mato Grosso,Bahia, Espírito Santo, Rondônia, São Paulo, Rio grande do Sul, etc; • Madeira com alta resistência ao ataques de fungos e cupins; • É moderadamente fácil de se trabalhar, pode ser aplainada, colada, parafusada sem problemas; • Pode ser seca ao ar com poucas deformações, apresenta rachaduras e empenamentos se a secagem é feita muito rápida; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Jatobá Densidade Kg/m³ a 15% Retração Volumétrica fc0 (Mpa) ft90 (Mpa) fv (Mpa) 960 10,7% 93,3 3,2 15,7 •Utilizada em peças de madeira para esquadrias, tábuas de assoalho, degraus de escada, decks; MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 9. Tipos de Madeira Outros •Timborana •Cedro •Freijó •Cerejeira •Peroba •Eucalipto •Pinus •Angico •Bacuri •Pau Roxo •Entre outras. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO
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