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Estruturas de Madeira Prof. Esp. Rogério Belfort Normatização Norma Regulamentadora Brasileira ABNT NBR 7190:1997 – Projeto de Estruturas de Madeira Prof. Esp. Rogério Belfort Tópicos a serem abordados: - Madeira como material de construção; - Produtos comerciais de madeira; - Concepção e sistemas estruturais; - Propriedade mecânicas. Prof. Esp. Rogério Belfort Uso da Madeira como Material de Construção A madeira é utilizada como material de construção desde as civilizações antigas, na construção de abrigos e ferramentas, devido a disponibilidade na natureza e facilidade de manuseio. Com o desenvolvimento da sociedade e principalmente a partir da revolução industrial este elemento teve seu uso reduzido em detrimento a produtos industrializados como o aço e concreto. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira como Material de Construção Aplicações Definitivas: - Fundação (Estacas de Madeira); - Pilares; - Vigas; - Pisos; - Coberturas; - Vedação (Paredes); - Pontes, Viadutos e Passarelas; - Pórticos. Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira como Material de Construção Aplicações Temporárias: - Escoramento; - Fôrmas; - Andaimes; - Elementos de Contenção. Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Reino Plantae Classificação das Madeiras As madeiras usadas na construção são retiradas dos troncos das árvores e classificadas da seguinte forma: Madeiras Duras Provenientes de árvores frondosas de crescimento lento. Grupo Angiosperma, Classe Dicotiledôneas. Exemplo: Peroba, Ipê, Aroeira, Carvalho, etc. Madeiras duras de melhor qualidade são chamadas de Madeira de Lei. Madeiras Macias Provenientes de árvores crescimento rápido. Grupo Gimnosperma, Classe Coníferas. Exemplo: Pinheiro-do- Paraná e Pinheiro-Bravo, ou Pinheirinho, pinheiros europeus, pinheiros norte-americanos, etc. Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira A parte das árvores utilizadas em estruturas são provenientes do caule. A seguir temos as regiões do caule, de fora pra dentro: - Casca; - Alburno ou Branco; - Cerne ou Durâmen; - Medula. Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira Casca A casca é a camada mais externa do caule, é formada por uma camada externa morta, com espessura variável e serve como proteção para a árvore, e uma camada interna fina de tecido vivo e macio que conduz seiva elaborada para as partes em crescimento. Alburno ou Branco Camada formada por células vivas que conduzem a seiva bruta das raízes para as folhas, tem espessura variável de 3 a 5cm, conforme espécie. Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira Cerne ou Durâmen Com o crescimento do caule as células vivas tornam- se inativas e constituem o cerne, de coloração mais escura, passando a ter apenas função de sustentar o tronco. O cerne tem maior peso, compacidade, dureza, e durabilidade, o que o torno menos suscetível a ataques de insetos e fungos. Medula Tecido macio em torno do qual se verifica o primeiro crescimento da madeira, nos ramos novos. Não tem resistência mecânica, nem durabilidade. Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira Raios Medulares Ligam diferentes camadas entre si e têm a função de transportar e armazenar a seiva. Pelo seu efeito de amarração transversal, inibem em parte a retratibilidade devida a variações de umidade. Prof. Esp. Rogério Belfort Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira Seção Transversal Estrutura da Madeira Madeira como Material de Construção Principais Vantagens: - Recurso renovável; - Fácil manipulação; - Diversidade de produtos industrializados; - Isolamento térmico; - Baixa dilatação linear. Prof. Esp. Rogério Belfort Estrutura da Madeira Madeira como Material de Construção Principais Desvantagens: - Material Anisotrópico; - Degradação Física; - Degradação Química; - Degradação Biológica; - Defeitos Naturais e de Fabricação. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Material Anisotrópico Devido a orientação das células, a madeira é um material que possui três direções principais. - Longitudinal; - Tangencial; - Radial. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Degradação Física O fogo é a principal causa de degradação física da madeira. A degradação por fogo é extremamente rápida, devastando florestas, pátios de estocagem e estruturas de madeira. No entanto não é a principal causa de degradação. A madeira com o aumento gradativo da temperatura passa pelas seguintes etapas: a) Vaporização da umidade da madeira (acima de 100°C); b)Volatilização dos extrativos da madeira (de 93°C a 149°C); c)Evolução dos gases inflamáveis e chamuscamento (194°C a 204°C); d)Evolução rápida dos gases acompanhada por incandescimento e eventual chama (204°C a 370°C); e)Rápida ignição dos gases inflamáveis e incandescimento do carvão (370°C a 480°C). Prof. Esp. Rogério Belfort Degradação Física Material Combustível A madeira apesar de ser um isolante térmico é um material combustível, ou seja, é consumido pelo fogo e propaga chamas. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Degradação Química Ácidos e bases fortes podem deteriorar a madeira, afetando suas propriedades mecânicas. Isso ocorre com frequência em pisos de fabricas de produtos químicos, em peças de madeira em contato com ferragens. Algumas tintas e colas podem conter produtos químicos que deterioram a madeira e causam problemas em peças laminadas (descolamento e enfraquecimento da madeira). A madeira decomposta por ação química apresenta-se amolecida e, normalmente, com aparência esgarçada e desfibrada. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Degradação Biológica A degradação biológica da madeira é causada por organismos xilófagos compreendidos basicamente por: fungos, bactérias, insetos, moluscos e crustáceos. As ameaças mais graves são os fungos e os insetos, dentre os mais conhecidos os cupins. Prof. Esp. Rogério Belfort Degradação Biológica Degradação por Fungos e Bactérias A degradação é causada pela liberação de enzimas, ação química, as quais reagem com os compostos da parede celular causando a quebra da estrutura. Degradação por Insetos e Crustáceos A degradação é causada pela escavação, ação mecânica, através da estrutura da madeira, a procura de alimento ou abrigo. Prof. Esp. Rogério Belfort Degradação Biológica Tratamento da Madeira Existem vários produtos capazes de proteger a madeira de ataque biológico, dentre os mais comuns estão o Creozoto e o Pentaclorofenol, óleos solúveis, e CCA (Cromo, Cobre e Arsênio) e CCB (Cromo, Cobre e Boro), hidrossolúveis. O ideal e utilizar madeiras já tratadas industrialmente devido a melhor qualidade e controle do processo. O Creozoto é largamente utilizado no tratamento de dormentes de madeira. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Nas peças de madeira usadas em construções alguns defeitos podem ser encontrado e podem ser naturais ou de fabricação. Estes defeitos podem trazer prejuízos na aparência, resistência ou durabilidade. Os principais defeitos são: - Nós; - Fendas;- Gretas; - Empenamentos (abaulamentos e arqueaduras); - Fibras Reversas; - Esmoada ou Quina Morta. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Nós Pontos no tronco onde, antes do beneficiamento, existiam os galhos da árvore. Há dois tipos de nós. “Nós firmes”, provenientes de galhos ainda vivos quando a madeira é extraída. Já os “nós soltos” são resultado de galhos que estavam secos no momento da extração da madeira. Nós, provocam a inclinação das fibras. Na região dos nós, as fibras longitudinais da madeira se inclinam e reduzem a resistência à tração da peça. Durante o corte da madeira, os nós podem se desprender da madeira, resultando em buracos. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Fendas Aberturas nas extremidades das peças, produzidas pela secagem mais rápida da superfície. Podem ser evitadas mediante a secagem lenta e uniforme da madeira. As fendas podem ser classificadas em: - Fendas anelares; - Fendas aceboladas; - Fendas em pata-de-galinha. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Gretas Separação entre os anéis anuais, provocada por tensões internas devidas ao crescimento lateral da árvore, ou por ações externas, como flexão devida ao vento. Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Empenamento Deformações nas peças de madeira ocasionadas pela exposição ao calor e umidade. Encurvamentos transversais (na largura da peça) são definidos por abaulamento, enquanto que, encurvamentos longitudinais (no comprimento da peça) são definidos por arqueamento. Fênomenos como abaulamentos e arqueamentos são causados por umidade e calor. Abaulamento Arqueadura Prof. Esp. Rogério Belfort Desvantagens Defeitos Naturais e de Fabricação Fibras Reversas Fibras não paralelas ao eixo da peça, podem ser provocadas por causas naturais ou serragem. As causas naturais devem-se a proximidade de nós ou ao crescimento das fibras em forma de espiral. A serragem da peça em plano inadequado pode produzir peças com fibras inclinadas em relação ao eixo. As fibras reversas reduzem a resistência da madeira. Esmoada ou Quina Morta Canto arredondado, formado pela curvatura natural do tronco. A quina morta significa elevada proporção de alburno. Prof. Esp. Rogério Belfort Propriedades da Madeira Material Heterogêneo Por ser um material de origem natural é um material heterogêneo. Possui variações na sua estrutura devido a: condições climáticas, disponibilidade de água e nutrientes e variação na direção das fibras devido a nós e galhos. Material Compósito A madeira é considerada um material compósito. As paredes das células longitudinais da madeira (fibras) podem ser descritas como um material compósito: os filamentos compostos de celulose constituem o reforço das fibras, e a matriz de polímeros (hemicelulose e lignina) tem a função de manter unidos os filamentos e prover rigidez à compressão das fibras (Wangard, 1979). Prof. Esp. Rogério Belfort Propriedades da Madeira Basicamente, do ponto de vista estrutural, deve-se conhecer propriedades da madeira relativas às seguintes características: - Medidas de Propriedades Físicas: - Umidade; - Densidade; - Retração; - Dilatação Linear; - Dureza. - Medidas de Propriedades Mecânicas: - Compressão paralela às fibras; - Compressão normal às fibras; - Tração paralela às fibras; - Tração normal às fibras; - Embutimento paralelo às fibras; - Embutimento normal às fibras; - Flexão; - Cisalhamento;Prof. Esp. Rogério Belfort Propriedades da Madeira - Medidas de Propriedades Mecânicas (continuação): - Fendilhamento; - Tração na emendas; - Resistência nas ligações mecânicas. - Medidas de Resistência Dinâmica: - Resistência aos impacto na flexão. - Módulo de elasticidade. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Umidade A umidade é uma das principais propriedade físicas da madeira, pois influencia diretamente outras propriedades como retração, alterando o volume da peça, a falta de controle no processo de secagem pode danificar as peças, causando trincas e rachaduras, e possibilita ataque de alguns patógenos como fungos. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Umidade - ÁGUA DE CONSTITUIÇÃO É a parte integrante da matéria lenhosa. - ÁGUA DE IMPREGNAÇÃO OU ADESÃO Retida pelas membranas ou paredes de matéria lenhosa. - ÁGUA LIVRE Enche as fibras lenhosas, desaparece depois do derrube ou corte da árvore. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Umidade É determinada pela expressão: U(%) = (m1−m2) / m2 Onde: U(%): Grau ou Teor de Umidade m1: massa úmida m2: massa seca Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Densidade São caracterizadas duas densidades: básica e aparente. A densidade básica é definida pelo quociente da massa seca pelo volume saturado, dada pela expressão: ρ = ms / Vw Onde: ms: massa em quilogramas (ou gramas) do corpo-de-prova seco; Vw: volume em metros cúbicos (ou centímetros cúbicos). A densidade aparente é umidade padrão de referência calculada para umidade a 12%. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Retração Redução das dimensões pela perda da água de impregnação da madeira. Como pode ser observado pelo diagrama abaixo, a madeira tem maior retratibilidade na direção tangencial, seguida pela radial e axial. Comparação de retratibilidades Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Retração As peças de madeira sofrem retração ou inchamento conforme variação do grau de umidade. Esta variação se dá principalmente entre 0% e 30% que é o ponto de saturação das fibras. A variação dimensional é aproximadamente linear neste intervalo. A retração é mais importante na direção tangencial, variando entre 7% e 14% dependendo da espécie. A retração na direção radial é aproximadamente a metade da direção tangencial. A retração na direção longitudinal é chega no máximo a 0,3% sendo a de menor importância. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Retração Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Dilatação Linear A dilatação ocorre devido a variação da temperatura da peça de madeira. O coeficiente de dilatação linear na direção longitudinal varia entre 0,3 𝑥 10−5°𝐶−1 e 0,45 𝑥 10−5°𝐶−1. Na direção Tangencial ou Radial varia com o peso específico da madeira ficando na ordem de 4,5 𝑥 10−5°𝐶−1 para madeiras duras e 8,0 𝑥 10−5°𝐶−1 para madeiras macias. 𝛼aço=1,2 𝑥 10 −5 °𝐶−1 𝛼aço ≅ 2,6 𝑎 4,0 𝑥 𝛼𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Módulo de Elasticidade (E) São definidos diversos módulos de elasticidade em função do tipo e da direção da solicitação em relação às fibras. O valor básico refere-se ao módulo de elasticidade longitudinal na compressão paralela às fibras. A seguir são definidos sucintamente os diversos valores dos módulos de elasticidade da madeira. Observar que estes valores são definidos em função do tipo de solicitação: compressão paralela e normal, flexão e torção. A ABNT NBR 7190:1997 considera que o valor de E é igual para solicitações de compressão e tração, ou seja, Et = Ec.Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Módulo de Elasticidade (E) Módulo de elasticidade longitudinal na compressão, e na tração, paralela às fibras (Ew0): Deve ser obtido através do ensaio de compressão paralela às fibras de madeira, cujos procedimentos estão indicados nos anexos da norma brasileira ABNT NBR 7190:1997. Módulo de elasticidade longitudinal normal às fibras (Ew90) Pode ser obtido através de ensaios específicos ou como parte do valor de Ew0, na relação de 1:20, quando é inexistente a determinação do valor experimental de Ew90: Ew90 = Ew0 / 20 Onde: Ew90 - módulo de elasticidade, à compressão normal às fibras; Ew0 - módulo de elasticidade, à compressão paralela às fibras. Prof. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Módulo de Elasticidade (E) Módulo de elasticidade longitudinal na flexão (EM) Pode ser obtido através de ensaios específicos ou como parte do valor de Ew0, dado pela relação: EM = 0,85 Ew0 para as coníferas; EM = 0,90 Ew0 para as dicotiledôneas. Módulo de elasticidade transversal (G) Possui o mesmo valor do módulo de elasticidade longitudinal normal às fibras (Ew90), ou seja, pode ser obtido através de ensaios específicos ou como parte do valor de Ew0, na relação de 1:20quando é inexistente a determinação do valor experimental de Ew90: Ew90 = Ew0 / 20 Onde: Ew90 - módulo de elasticidade, à compressão normal às fibras; Ew0 - módulo de elasticidade, à compressão paralela às fibrasProf. Esp. Rogério Belfort Medidas de Propriedades Físicas da Madeira Módulo de Elasticidade (E) Ensaios específicos Constantes Anexo B da norma ABNT NBR 7190:1997 que contém os métodos de ensaios para caracterização das propriedades da madeira. Ensaios não destrutivos para a caracterização dessa propriedade: ultrassom, ondas de tensão e vibração transversal. A aplicação de métodos não destrutivos para a caracterização é empregada com o objetivo de obter as propriedades desejadas do material estudado sem que seu uso seja comprometido. Prof. Esp. Rogério Belfort Procedimentos metodológicos para realização dos ensaios - Para a investigação experimental deve-se escolher as espécies de madeira; - Verifica-se os valores médios para resistências a compressão e tração, assim como cisalhamento; - Depois determina-se os valores para fc0k que são obtidos utilizando o valor de fc0m através da equação: 𝑓𝑐0𝑘 = 𝑓𝑐0𝑚(1−1,645δ) Onde: 𝑓𝑐0𝑘 é resistência a compressão característica; 𝑓𝑐0𝑚 é resistência a compressão média; δ é o coeficiente de variação das resistências. Como a madeira é um material sujeito a diversas variações naturais que podem interferir em suas propriedades, adota-se um coeficiente de variação pessimista, a favor da segurança, δ de 18%. Assim a equação acima simplifica-se na equação abaixo: 𝑓𝑐0𝑘 = 𝑓𝑐0𝑚 x 0,7 Prof. Esp. Rogério Belfort Produtos de Madeira As peças de madeira utilizadas na construção podem ser classificadas da seguinte forma: Madeira Maciça - Madeira Bruta ou Roliça; - Madeira Falquejada; - Madeira Serrada. Madeira Industrializada - Madeira Compensada; - Madeira Laminada; - Madeira Recomposta. Prof. Esp. Rogério Belfort Níveis de Secagem da Madeira Prof. Esp. Rogério Belfort Classificação Teor de Umidade Verde > 30% (ponto de saturação) Semi-seca 23% - 30% (ponto de saturação) Seca 18% - 23% Seca ao ar 13% - 18% Dissecada 0% - 13% Completamente seca (Anidra) 0% Madeira Maciça Madeira Bruta ou Roliça A madeira bruta ou roliça é empregada em forma de troncos, servindo de estacas, escoramentos, postes, pilares, etc. A mais utilizada no Brasil são o Pinho-do-Paraná e os Eucaliptos. As árvores são abatidas no período de seca, quando o tronco tem menor umidade. Remove-se a casca e põe pra secar em local seco, arejado e protegido do sol. As peças que não passam por um período longo o suficiente de secagem, estão sujeitas a retração e fissuração das pontas. Para evitar a fissuração recomenda-se o uso de um impermeabilizante nas seções de corte. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Maciça Madeira Bruta ou Roliça Diâmetro Nominal de Peças Roliças Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Maciça Madeira Falquejada A madeira falquejada é obtida de troncos por cortes com machado. Dependendo do diâmetro do tronco podem ser obtidas seções maciças falquejadas de grandes dimensões. Nas peças falquejadas as laterais cortadas constituem perdas e por isso é importante determinar qual a maior seção que pode ser obtida. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Maciça Madeira Serrada As árvores devem ser abatidas de preferência ao atingir a maturidade, quando o cerne ocupa a maior porcentagem do tronco, resultando em madeira de melhor qualidade. O tempo necessário para atingir a maturidade varia conforme a espécie, podendo chegar a 100 anos. - Eucalipto de 5 a 7 anos; - Pinheiro de 5 a 8 anos. A melhor época para o abate é a estação seca, quando o tronco tem pouca umidade. O desdobramento do tronco em peças deve ser feito o ais breve possível, a fim de evitar defeitos decorrentes da secagem da madeira. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Maciça Madeira Serrada Tempo de Secagem Prof. Esp. Rogério Belfort Processo de Secagem Tipo de Madeira Tipo de Secagem Natural Macia 1 – 2 anos Dura ou de Lei 2 – 3 anos Artificial Macia 10 – 30 dias / polegada de espessura Dura ou de Lei Madeira Maciça Madeira Serrada Tempo de Secagem Prof. Esp. Rogério Belfort Espessuras e Áreas Mínimas Construtivas de Seções Retangulares Espessura Mínima (cm) Área Mínima (cm²) Peças Principais Seções Simples 5,0 50,0 Peças Componentes de Seções Múltiplas 2,5 35,0 Peças Secundárias Seções Simples 2,5 18,0 Peças Componentes de Seções Múltiplas 1,8 18,0 Madeira Industrializada Madeira Compensada Produção de Madeira Compensada É formada pela colagem de três ou mais lâminas, alternando- se as direções das fibras em ângulo reto. Os compensados podem ter três, cinco ou mais lâminas, sempre em número impar. As lâminas são obtidas através de toras ou peças retangulares, através da laminação com espessura variando entre 1 e 5 mm. A seguir são submetidas a secagem natural ou artificial (temperatura entre 80 e 100°C). O tempo varia de 15 a 60 minutos. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Compensada Produção de Madeira Compensada As madeiras compensadas apresentam uma série de vantagens em relação as madeiras maciças, dentre elas destacamos: 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. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Compensada Variedades de Compensados: - Compensado resinado cola branca (formal e ureia – sem resistência a água – construções rápidas – aspecto visual idêntico ao cola fenólica); Exemplo de utilização: tapumes, divisórias e/ou fôrmas de vigas, lajes, fundações e pilares para uma única utilização. - Compensado resinado cola fenólica (fenol – certa resistência a água – construções mais duradouras); Exemplo de utilização: fôrmas de e/ou fôrmas de vigas, lajes, fundações e pilares para duas ou mais utilizações. - Compensado plastificado (utilização em concretoaparente podendo ser reutilizada de 5 a 7 vezes cada lado – resistentes às intempéries). Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Compensada Resinada Prof. Esp. Rogério Belfort Bitolas Comerciais Tamanho (m) Espessura (cm) 1,10 x 2,20 6, 10, 12, 14, 17 e 20 1,22 x 2,44 10, 12, 15, 18 e 20 Madeira Industrializada Madeira Compensada Plastificada Prof. Esp. Rogério Belfort Bitolas Comerciais Tamanho (m) Espessura (cm) 1,10 x 2,20 10, 12, 14, 17 e 20 1,22 x 2,44 12, 15, 18 e 20 Madeira Industrializada Madeira Compensada Variedades de Compensados: - Compensado naval (resistente a intempéries); - Compensado antiderrapante (utilização em assoalhos de palcos, passarelas, arquibancadas e andaimes – colagem com resina fenólica a prova d’água – bordas seladas com tinta impermeável); - Piso wall (aplicação em diversas formas construtivas dentre painéis ou pisos, como divisórias convencionais, divisórias altas, biombos, enclausuramentos totais ou parciais de equipamentos, barreiras, mezaninos, paredes duplas, pisos flutuantes, etc. – possibilidade de composição com outros materiais, tanto de acabamento quanto de reforço para o isolamento e absorção sonora). Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Compensada Comum e Naval Prof. Esp. Rogério Belfort Bitolas Comerciais Tamanho (m) Espessura (cm) 1,60 x 2,20 4, 6, 10, 12, 15, 18, 20 e 25 Madeira Industrializada Madeira Compensada Antiderrapante Prof. Esp. Rogério Belfort Bitolas Comerciais Tamanho (m) Espessura (cm) 1,10 x 2,20 12, 15, 18, 21, 24 e 27 1,22 x 2,44 12, 15, 18, 21, 24 e 27 1,25 x 2,50 12, 15, 18, 21, 24 e 27 Madeira Industrializada Piso Wall Prof. Esp. Rogério Belfort Bitolas Comerciais Tamanho (m) Espessura (mm) 1,20 x 2,10 1,60 x 2,50 1,60 x 2,75 1,60 x 3,05 40 1,20 x 2,10 1,60 x 2,50 1,60 x 2,75 1,60 x 3,05 55 Madeira Industrializada Madeira Laminada e Colada (MLC) A madeira laminada e colada é um produto estrutural, formado pela associação de lâminas de madeira selecionada, coladas com adesivos e sob pressão. A espessuras das lâminas variam de 1,5 a 5,0 cm. As lâminas podem ser emendadas com cola nas extremidades, formando peças de grande comprimento. O processo de fabricação consiste na secagem das lâminas, execução de juntas de emendas, colagem sob pressão, acabamento e tratamento preservativo. De particular importância são as emendas das lâminas, alguns tipos de emendas são ilustrados abaixo. As emendas são geralmente distribuídas ao longo da peça de forma desordenada. As emendas denteadas são mais eficientes do que as emendas com chanfro, além de serem mais compactas. Os produtos estruturais industrializados de madeira laminada e colada são fabricados sobre rígidos padrões de qualidade. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Laminada e Colada Tipos de emendas Estruturação das emendas Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Laminada e Colada - Lâminas – apresentam espessura variável de acordo com o tipo do elemento estrutural, podendo variar de 1 cm (3/8") a 5 cm (2"); - Lâminas de cola – são constituídas por um tipo de adesivo compatível com a madeira e a finalidade do elemento estrutural; - Emendas longitudinais – são utilizadas para a obtenção de lâminas de comprimentos suficientemente grandes; - Emendas de borda – são empregadas para obtenção de largura superior à largura das tábuas disponíveis. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Reconstituída As fibras são unidas por pressão com ou sem adição de ligante. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada Madeira Aglomerada Formada por lâminas impregnadas de material ligante. Sem fim estrutural. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada MDF – Medium Density Fiberboard É uma chapa fabricada a partir da aglutinação de fibras de madeira (pinus ou eucalipto de reflorestamento) com resinas sintéticas e ação conjunta de temperatura e pressão. Para a obtenção das fibras, a madeira é cortada em pequenos cavacos que, em seguida, são triturados por equipamentos denominados desfibradores. Oferece grande resistência, homogeneidade e estabilidade dimensional. É excelente para acabamentos nos processos de pintura, revestimentos com PVC, BP e outros acabamentos lisos. Oferece excelente capacidade de usinagem. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada MDP – Medium Density Particleboard O MDP é um painel de madeira industrializada, assim como o Compensado, o MDF, HDF, OSB, etc. MDP também é conhecido como Painel de Partículas de Média Densidade. O MDP é resultado do uso intensivo de tecnologia de prensas contínuas, de modernos classificadores de partículas e complexos softwares de controle de processo, associado à utilização de resinas de última geração e madeira de florestas plantadas. O MDP pertence a uma nova geração de Painéis de Partículas de Média Densidade, com características superiores e totalmente distintas dos painéis de madeira aglomerada de antigamente. É excelente para acabamentos com BP e Fórmicas. Prof. Esp. Rogério Belfort Madeira Industrializada HDF – High Density Fiberboard São chapas com resistências físico-mecânicas melhoradas para aplicações que requeiram alta resistência à flexão, suportando pesos elevados ou repetidos impactos, impregnado de resina termofixadas por pressão e alta temperatura. Oferece grande resistência, homogeneidade e estabilidade dimensional. É excelente para acabamentos nos processos de pintura, revestimentos com BP e outros acabamentos lisos. Oferece excelente capacidade de corte e usinagem. Prof. Esp. Rogério Belfort Classificação Comercial da Madeira Quanto ao Número de Defeitos Primeira – Isentas de defeitos pela inspeção do método visual normalizado e enquadradas nas tabelas 8 e 9 da ABNT NBR 7190:1997 em relação a sua resistência. Cada tipo de madeira deve no mínimo atingir determinada resistência. Segunda – Quando não atender aos critérios acima. Prof. Esp. Rogério Belfort Valores Médios e Característicos Valor médio de uma propriedade da madeira é simplesmente a média aritmética dos valores dos resultados obtidos por ensaio. Valor característico de uma propriedade de madeira é aquele que tem probabilidade de 5% de ser ultrapassado em um determinado lote de material. Prof. Esp. Rogério Belfort Resistência da Madeira Prof. Esp. Rogério Belfort Notações Resistência à compressão paralela às fibras fc,0 Resistência à tração paralela às fibras ft,0 Resistência à compressão normal às fibras fc,90 Resistência à tração normal às fibras ft,90 Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras fv,90 Resistência de embutimento paralelo às fibras fe,0 Resistência de embutimento normal às fibras fe,90 Valores Característicos por Classes de Resistência Prof. Esp. Rogério Belfort Coníferas (Padrão de Referência U = 12%) Classes fc0,k MPa fv0,k MPa Ec0,m MPa ρbas,m Kg/m³ ρaparente Kg/m³ C20 20 4 3.500 400 500 C25 25 5 8.500 450 550 C30 30 6 14.500 500 600 Dicotiledôneas (Padrão de Referência U = 12%) Classes fc0,k MPa fv0,k MPa Ec0,m MPa ρbas,m Kg/m³ ρaparente Kg/m³ C20 20 4 9.500 500 650 C30 30 5 14.500 650 800 C40 40 6 19.500 750 950 C60 60 8 24.500 800 1.000 Resistência de Cálculo da Madeira Coeficientes de Ponderação de Resistência da Madeira Coeficientes de Modificação da Madeira Prof. Esp. Rogério BelfortProf. Esp. Rogério Belfort Valores de Kmod 1 Classes de carregamento Duração acumulada da ação variável principal da combinação Tipos de madeira Serrada, laminada colada e compensada Madeira recomposta Permanente Vida útil da construção 0,60 0,30 Longa duração Mais de seis meses 0,70 0,45 Média duração Uma semana a seis meses 0,80 0,65 Curta duração Menos de uma semana 0,90 0,90 Instantânea Muita curta 1,00 1,10 Coeficientes de Modificação da Madeira Prof. Esp. Rogério Belfort Valores de Kmod 2 Classes de umidade Umidade relativa do Ambiente Umidade de equilíbrio Tipos de madeira Serrada, laminada colada e compensada Madeira recomposta 1 Uamb ≤ 65% 2% 1,00 1,00 2 65% ˂ Uamb ≤ 75% 15% 1,00 1,00 3 75% ˂ Uamb ≤ 85% 18% 0,80 0,90 4 Uamb ˃ 85% ≥ 25 0,80 0,90 Coeficientes de Modificação da Madeira kmod,2 = 0,65 para madeira submersa, ou seja, em situação de total saturação. Prof. Esp. Rogério Belfort Coeficientes de Modificação da Madeira NOTA: “t” é a espessura das lâminas e “r” é o menor raio de curvatura das lâminas. Valores de Kmod 3 Madeira dicotiledônea serrada 1ª categoria 1,0 2ª categoria 0,8 Madeira conífera serrada 1ª e 2ª categorias 0,8 Madeira laminada colada Peças retas 0,8 a 1,0 Peças curvas 1 – 2.000 x (t/r)² Atividade 01 Determinar as resistências de compressão paralela às fibras e de cisalhamento paralelo às fibras de uma viga de madeira conífera serrada de 1ª categoria a ser construída pertencente a classe C30, submetida a cargas de longa duração. A umidade relativa do ambiente pertence a 3ª classe de umidade. Prof. Esp. Rogério Belfort Resistências de cálculo das madeiras Coníferas Classe 30 Dados de coeficiente de modificação da madeira: - Carregamentos de longa duração: Kmod 1 = 0,70 - Umidade ambiente Uamb = 80%: Kmod 2 = 0,80 - Coníferas de 1ª ou 2ª categorias: Kmod 3 = 0,80 Kmod = 0,70 x 0,80 x 0,80 ⇒ Kmod = 0,45 Cálculo das resistências: - Compressão paralela às fibras: fc0,k 30,0 fc0,k = 30,0 MPa ⇒ fc0,d = Kmod = 0,45 x 1,4 ⇒ fc0,d = 9,64 MPaProf. Esp. Rogério Belfort Resistências de cálculo das madeiras Coníferas Classe 30 Resistências de cálculo - Cisalhamento paralelo às fibras: fv0,k 6,0 fv0,k = 6,0 MPa ⇒ fv0,d = Kmod x = 0,45 x 1,8 ⇒ fv0,d = 1,50 MPa Prof. Esp. Rogério Belfort Atividade 02 Sabendo-se que uma determinada peça de madeira serrada a ser utilizada pela empresa “X”, para substituição parcial do forro de uma sala de reunião apresentava as seguintes características m1 = 9/8 m2. Pede-se calcular o teor de umidade, expresso em %: a) 1,25; b) 2,50; c) 8,89; d) 11,11; e) 12,50. Prof. Esp. Rogério Belfort
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