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MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL 1. Introdução. A madeira é um dos materiais de utilização mais antiga nas construções, no oriente ou ocidente. Com a revolução industrial a Inglaterra, como grande potência impõe a arquitetura em metal. Com a invenção do concreto armado os engenheiros concentraram esforços no estudo do novo material, desprezando a utilização da madeira.elétrica. O uso da madeira como constituinte principal da estrutura de edificações, não é a principal aplicação como o concreto e o metal, mas tem sido usada em diversas etapas das construções desde fundações até acabamentos. A madeira é empregada na construção civil, de forma temporária, na instalação do canteiro de obras, nos andaimes, nos escoramentos e nas fôrmas. De forma definitiva, é utilizada nas esquadrias, nas estruturas de cobertura, nos forros e nos pisos. No Brasil, a madeira serrada ainda é o principal dos produtos de madeira empregados na construção civil, enquanto que em países desenvolvidos os painéis poliméricos têm participação mais significativa. 2. Vantagens do uso da madeira. A Mineração e Alta resistência mecânica (tração e compressão); Baixa massa específica; Boa elasticidade; Baixa condutibilidade térmica; Isolante elétrico e acústico; Baixo custo; Encontra-se em grande abundância; Facilmente cortada nas dimensões exigidas; Material natural de fácil obtenção e renovável; Grande diversidade de tipos; 3. Desvantagens do uso da madeira. Higroscopiscidade (absorve e devolve umidade); Combustibilidade; Deterioração; Retratilidade (alteração dimensional, de acordo com a umidade e a temperatura); Anisotropia (estrutura fibrosa, propriedade direcional); Limitação dimensional (tamanhos padronizados); Heterogeneidade na estrutura. Obs: Anisotropia: característica que uma substância possui em que certa propriedade física varia com a direção. A madeira é um exemplo de material anisotrópico com propriedades mecânicas que dependem da disposição das suas fibras. A madeira expande-se ou retrai-se de forma diferente às variações de umidade no ambiente, consoante sejam considerados os sentidos relativos de suas fibras. No sentido longitudinal ao eixo de uma tora, por exemplo, a variação é mínima (0,1%) e no sentido radial, cerca de 5%. 4. Classificação das árvores 4.1 Endógenas. Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de dentro para fora como os bambus e as palmeiras. São pouco aproveitadas na produção de madeiras para fins estruturais. Figura 1 – Endógena - bambu. 4.2 Exógenas. Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de fora para dentro, com adição de novas camadas em forma de anel. Esses anéis são chamados de anéis anuais de crescimentos Figura 2 – Exógena - bambu. Compreendem o grande grupo de árvores aproveitáveis para a produção de madeira para a construção e são classificadas como angiospermas e gimnospermas. 4.2.1. Gimnospermas: São arvores coníferas e resinosas, tendo as folhas em forma de agulhas e não fornecem frutos. São madeiras de lenha mole e correspondem a 35% das espécies conhecidas. Exemplos: pinheiros, araucárias, pinhos etc. 4.2.2. Angiospermas: são arvores frondosas que podem possuir grandes diâmetros nos seus troncos, onde se encontra a lenha e representam 65% das espécies conhecidas. Exemplos: cedro, jatobá, imbuia e etc. 5. Estrutura da madeira. A lenha encontra-se no tronco da árvore (madeira) que é a parte da arvore que nos interessa como material de construção. A figura abaixo mostra a constituição e suas partes são: Figura 3 – Estrutura da madeira. 5.1. Casca: É a proteção do tronco além de conduzir a seiva elaborada nas folhas para o tronco. A parte externa é morta, portanto não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica. Figura 4 – Casca da madeira. 5.2. Câmbio: tecido que sob ação de hormônios é estimulado a dividir as camadas de crescimento tanto em direção ao centro do tronco como em direção a casca da árvore, constituindo os anéis de crescimento. Figura 5 – Câmbio. 5.3. Lenho: Consiste no núcleo de sustentação da árvore. Compreende as células que crescem para o centro do tronco denominadas de alburno e cerne. Figura 6 – Lenho. O lenho é composto por vários polímeros: Celulose: molécula linear de açúcar (polissacarídeo), compõem cerca de 45% do peso molecular. Hemicelulose: difere da celulose pelo grau de polimerização e peso molecular. Lignina: molécula polifenóica tridimensional: Possui estrutura complexa Alto peso molecular e Resistência mecânica. 5.4. Alburno: é a parte mais permeável do caule e apresenta maior importância para a trabalhabilidade. É a parte mais atacada pelos insetos, fungos e outros microrganismos. Figura 7 – Alburno. 5.5. Cerne: é constituído de células mortas. Apresenta baixa permeabilidade e durabilidade mais elevada. Figura 8 – Cerne. 6. Classificação das madeiras. 6.1. Construção civil pesada interna. Engloba as peças de madeira serrada na forma de vigas, caibros, pranchas e tábuas utilizadas em estruturas de cobertura, onde tradicionalmente era empregada a madeira de peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron). Tabela 1 – Madeira para construção civil pesada interna. 6.2. Construção civil leve externa e leve interna estrutural. Reúne as peças de madeira serrada na forma de tábuas e pontaletes empregados em usos temporários (andaimes, escoramento e fôrmas para concreto) e as ripas e caibros utilizadas em partes secundárias de estruturas de cobertura. A madeira de pinho-do-paraná (Araucária) foi a mais utilizada, durante décadas, neste grupo. Tabela 2 – Madeira para construção civil leve externa e leve interna estrutural. 6.3. Construção civil leve interna de utilidade geral. São os mesmos usos descritos na leve externa e leve interna estrutural, porém para madeiras não decorativas. Tabela 3 – Madeira para construção civil leve interna de utilidade geral. 6.4. Construção civil leve, em esquadrias. Abrangem as peças de madeira serrada e beneficiada, como portas, venezianas, caixilhos. A referência é a madeira de pinho-do-paraná (Araucária). Tabela 4 – Madeira para construção civil leve, em esquadrias. 6.5. Construção civil assoalhos domésticos. Compreende os diversos tipos de peças de madeira serrada e beneficiada como: tábuas corridas, tacos e tacões. Tabela 5 – Madeira para construção civil assoalhos domésticos. 6.6. Construção civil leve interna decorativa. Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada como: forros, painéis, lambris e guarnições, onde a madeira apresenta cor e desenhos considerados decorativos. Tabela 6 – Madeira para construção civil leve interna decorativa. 7. Propriedades físicas: 7.1. Umidade: O teor de umidade a madeira tem uma grande importância, pois influência nas demais propriedades desse material. A umidade considerada normal para a madeira é de 15%, quando ela atinge a estabilidade com a umidade do ar. 7.2. Retratilidade: A retratilidade é a perda de volume provocada pela redução da umidade da madeira. É variável conforme o sentido das fibras. Para amenizar os efeitos da retratilidade, recomenda-se: Secagem adequada, Impermeabilização superficial, Pintura ou envernizamento.7.3. Massa específica: A massa específica real da madeira é constante em todas as espécies, e é igual a 1,5 g/cm³. A massa específica da madeira pode variar de acordo com a sua localização no tronco e com o teor de umidade. 7.4. Dilatação térmica: A dilatação térmica que a madeira é alterada pela retratilidade contrária, devido à perda de umidade que acompanha o aumento da temperatura. 7.5. Condutibilidade térmica: A madeira é mal condutora de calor. Varia segundo o grau de umidade e também segundo a direção de transmissão do calor: é maior paralelamente que transversalmente às fibras. 7.6. Condutibilidade elétrica: Quando a madeira está bem seca, ela é praticamente um isolante. Quando tem um determinado grau de umidade, a resistividade elétrica depende da espécie e da massa específica. 7.7. Dureza: A dureza é a resistência que a madeira oferece à penetração de outro corpo. Trata-se de uma característica importante em termos de trabalhabilidade, e na sua utilização para determinados fins. Os diversos tipos de madeira apresentam variados graus de dureza. As madeiras de lei apresentam dureza alta, pois provêm de cerne bastante desenvolvido. Figura 9 – Característica da madeira. 8. Propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas dependem das propriedades físicas da madeira, principalmente a umidade e o peso específico. Figura 10 – Direção das tensões na madeira. 8.1. Aos esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: • Compressão: provoca a separação das fibras e ruptura por flambagem; • Tração: produz contrações transversais, aumentando a aderência das fibras; • Flexão dinâmica ou resiliência: capacidade da madeira de resistir aos choques; • Cisalhamento: esforço que provoca deslizamento de um plano sobre o outro. 8.2. Aos esforços secundários, exercidos transversalmente às fibras, relacionadas com sua coesão transversal: • Compressão: esforço de compressão no sentido normal às fibras, após a fase das deformações elásticas, a madeira pode sofrer esmagamento; • Torção: tende a torcer um corpo em torno de um eixo; • Fendilhamento: esforço de tração aplicado na extremidade de uma peça a fim de descolar as fibras. 9 – Tipos de madeiras 9.1. Madeira Laminada Tábuas sobrepostas e coladas entre si, de maneira a compor peças com seções adequadas. As peças podem ser retas ou curvas, de qualquer largura e comprimento, de seção constante ou variável, produzidas, tratadas e prontas para o uso. Constituem vigas ou peças rígidas de madeira em estruturas pré-fabricadas, formando pórticos ou arcos para quaisquer vãos e flechas. Figura 11 – Madeira Laminada. 9.2. Madeira Compensada • Diversas lâminas finas de madeira, coladas uma sobre as outras, de maneira que as fibras de uma lâmina se disponham perpendicularmente sobre as da outra lâmina; • Restrição da retratibilidade, relativa isotropia de comportamento mecânico; • Os compensados de três folhas são indicados apenas para serviços de marcenaria e revestimentos; • Aplicados em móveis e formas para concreto. Figura 12 – Madeira Compensada. 9.3. Madeira Aglomerada • Aglomeração de pequenos fragmentos de madeira, utilizando-se como aglomerante, materiais minerais (cimento, gesso) ou resinas sintéticas; • Reduzida retratibilidade, isolamento térmico e acústico e relativa resistência mecânica (dependendo da densidade); • Podem ser utilizadas para a fabricação de móveis, esquadrias, pisos, divisórias, escadas, telhados. Figura 13 – Madeira Aglomerada. 9.4. OSB (Chapas de partículas orientadas) • Composta de três camadas de partículas com orientação alternada de 90°; • Melhor comportamento à flexão e estabilidade dimensional; • Mesmas aplicações dos aglomerados, além de formas e escoramentos, divisórias e tapumes. Figura 14 – Chapas de partículas orientadas. 9.5. MDF (Média Densidade de Fibras) • Chapas confeccionadas com fibras lignocelulósicas ligadas por adesivos sob determinadas condições de pressão e temperatura; • Satisfatório desempenho à flexão, homogeneidade, estabilidade dimensional, trabalhabilidade; • Aceita todo o tipo de acabamento; • Utilizado como integrante de divisórias, forros e outros componentes da edificação. Figura 15 – Média Densidade de Fibras. 10. Aplicações da madeira na construção civil. Figura 16 – Aplicações da madeira. Figura 17 – Aplicações da madeira. BIBLIOGRAFIA. BAUER, L. ª F. “ Materias de Construção” volumes 1 e 2 , 2000 Editora LivrosTécnicos e Ciêntíficos, São Paulo – SP. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO - IPT Fichas de Características das Madeiras Brasileiras. 2ª ed. São Paulo: IPT, 1989a. 418p. (publicação IPT No 1791). Catálogo de madeiras brasileiras para a construção civil / [coordenação Augusto Rabelo Nahuz]. -- São Paulo : IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo 2013. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1. Responda: a) Quais são as características negativas das madeiras? b) Quais são as características positivas das madeiras? Resposta: a) CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS: - alta variação das propriedades (existem mais de 30000 espécies diferentes de árvores) - degradação das propriedades e surgimento de tensões internas devido a alterações de sua umidade - deterioração devido a predadores - heterogeneidade (defeitos e imperfeições), anisotropia (estrutura fibrosa orientada) e limitação de suas dimensões. b) CARACTERÍSTICAS POSITIVAS: - resistência mecânica elevada com peso reduzido (baixa densidade) - resistência elevada a choques e esforços dinâmicos (tenacidade) - boas características de isolamento - custo baixo de produção posta. 2. Quais são as principais diferenças entre: a) cerne e alburno? b) lenho inicial e lenho tardio? c) líber e cortiça? Resposta: a) DIFERENÇAS ENTRE CERNE E ALBURNO: - o alburno (externo) é formado de células vivas e atuantes, enquanto o cerne (interno) é formado por células mortas e esclerosadas - o cerne (interno) tem maior densidade, compacidade, resistência mecânica e durabilidade (não é atrativo aos insetos e outras pragas) e tem menor umidade e permeabilidade. b) DIFERENÇA ENTRE LENHO INICIAL E LENHO TARDIO: - o lenho inicial possui uma cor mais clara - as células do lenho inicial são largas com paredes finas, enquanto as células do linho tardio são mais estreitas, mas com paredes mais grossas (ele é mais compacto) c) DIFERENÇA ENTRE LÍBER E CORTIÇA: - o líber possui função de conduzir a seiva elaborada (descendente), enquanto a cortiça tem função de proteger os tecidos mais novos do ambiente de excessos de evaporação e dos agentes de destruição - diferente do líber, a cortiça racha, cai e é renovada. 3. Responda: a) Qual(ais) é(são) a(s) parte(s) do tronco de uma arvore que pode(em) ser usada(s) em estruturas? b) Qual(ais) é(são) a(s) parte(s) do tronco de uma arvore que deve(em) ser retiradas(s) para uso em estruturas? Resposta: a) PARTES QUE PODEM SER USADAS EM ESTRUTURAS: - Lenho (é a seção útil do tronco para obtenção de peças estruturais) - Raios medulares (amarram transversalmente as fibras da madeira impedindo que elas trabalhem exageradamente frente às variações do teor de umidade da madeira – também tem efeito estético e decorativo) b)PARTES QUE DEVEM SER RETIRADAS PARA USO EM ESTRUTURAS: - Casca (não apresenta interesse como material com exceção do sobral, do angico rajado e da corticeira, entretanto com a finalidade exclusiva de isolamento termoacústico) - Câmbio e líber (feito o estrangulamento do tronco, ocorre a morte da árvore e em seguida sua perda de umidade) - Medula (tecido sem resistência mecânica e sem durabilidade)
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