Aula 04 Materiais de Construção Madeira

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Materiais de Construção –
unidade I - Madeira
Professora: HERENICE MOREIRA
INTRODUÇÃO - MADEIRA
Em países onde a industrialização da madeira é incipiente, avalia-se a madeira como um material destinado a serviços secundários, principalmente, em função da percepção de baixa durabilidade e do esgotamento dos recursos florestais naturais.
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1. Características Químicas
Celulose
A composição química da madeira varia muito pouco e qualquer que seja a espécie, no estado anidro, a sua composição média é:
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• Lenho: (Alburno e Cerne). É a parte resistente das árvores.
• Alburno: resiste aos esforços externos e transporta a seiva das raízes às folhas.
• Cerne: resiste aos esforços externos. Tem mais peso, compacidade, dureza e durabilidade que o alburno e é menos sujeito ao ataque de insetos e fungos.
• Medula: Miolo central, mole, de tecido esponjoso e cor escura. Não tem resistência mecânica nem durabilidade. Sua presença na peça desdobrada constitui defeito
Medula
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MATERIAIS ESTRUTURAIS – DADOS COMPARATIVOS
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As propriedades mecânicas da madeira estão diretamente relacionadas com a espécie, posição da peça na árvore, umidade da madeira e tempo de duração da carga.
A umidade tem grande efeito sobre as propriedades das madeiras. Quanto maior a umidade da madeira menor a sua resistência mecânica. Esta redução da resistência mecânica se dá até o ponto de saturação das fibras, após a saturação das fibras a resistência mantêm-se constante.
Considera-se linear a variação das propriedades da madeira com a umidade entre 2 a 25%.
A norma brasileira para verificação de suas propriedades mecânicas para estruturas é a NBR 7190:1997 (Projetos de Estruturais de Madeira).
 Geralmente estes testes são realizados com madeira seca a 12% de umidade.
Algumas instituições fazem tais testes de resistência da madeira com as fibras saturadas e secas, para com isso compararem tais variações. 
FLEXÃO ESTÁTICA
Flexão dinâmica determina a capacidade da madeira resistir ao choque.
A resistência ao choque de um corpo sólido depende diretamente de sua habilidade em absorver energia e dissipá-la por meio de deformações.
O comportamento da madeira contra a força de impacto, que age por uma pequena fração de tempo (micro-segundos) é denominada "resistência ao choque". 
O tipo de ruptura ocorrida no ensaio de flexão, determina a qualidade da madeira. Observada da esquerda para a direita, como de: alta, média, e baixa resistência ao choque.
Fatores que influenciam na resistência ao choque
Formas e dimensões das peças
Direção do impacto 
Ângulo das fibras
Densidade
Teor de umidade
Temperatura
Propriedades Anatômicas, Constituintes Químicos e Deterioração
Compressão axial
A compressão paralela às fibras ou compressão axial é avaliada com a aplicação de uma carga que efetua pressão na seção transversal axial do corpo-de-prova, ou no sentido paralelo das fibras da madeira, com velocidade controlada, até a sua ruptura. 
Corpo de prova apresentando ruptura
Compressão Perpendicular às Fibras
Tem a finalidade de avaliar a resistência da madeira para usos específicos, em alguns casos como assoalhos, pallets, ou na construção civil e carpintaria, onde o esforço efetuado sobre a peça de madeira é similar a destes exemplos, ou seja, de esforço estático onde a madeira corre o risco de sofrer ¨esmagamento¨ com a ocorrência de deformação plástica. 
Esquema do ensaio para determinação da resistência à compressão perpendicular às fibras.
Tipos de Rupturas
Amassamento
Rachadura lateral
Cisalhamento
Rachadura longitudinal
Amassamento e cisalhamento paralelo à grã
Deslizamento na forma de vassoura
Madeiras Brasileiras – algumas espécies
Angelim-pedra (Hymenolobiu)
Cerejeira (Amburana Caerensis)
Cumarú (Dipteryx Odorata)
Freijó (Cordia goeldiana)
Goiabão (Pouteria Pachycarpa) – móveis
Ipê (Tabebuia)
Jatobá (Hymenaea Courbaril)
Massaranuduba (Manilkara Elata)
Pau-marfim (Agonandra Brasiliensis)
Sucupira (Bowdichia Nitida)
Desvantagens da madeira, quando usada no estado natural:
Degradação de suas propriedades e o surgimento de tensões internas decorrentes de variações de umidade, anulados pelo processo de secagem artificial controlada;
Deterioração por fungos e insetos xilófagos, contornada com tratamentos de preservação;
Heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa orientada; 
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d) Limitação de suas dimensões, resolvidas pelos processos de transformação nos laminados, contraplacados e aglomerados de madeira. 
LAMINADOS 
CONTRAPLACADO 
AGLOMERADOS
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Contraplacados
Chapa de madeira sobreposta e colada sob forte pressão. Tem as mesmas características da madeira em relação à elasticidade e ao peso. Apresenta, porém, maior resistência e homogeneidade, o que permite o fabrico de peças de grandes dimensões.
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ANISITROPIA NA MADEIRA
Anisotropia é referente a madeira (ou qualquer outro corpo) ter propriedades físicas que variam conforme a direção.
 
No caso da madeira um efeito muito importante é a expansão/contração de acordo com a UMIDADE relativa do ar. A madeira expande quando a umidade aumenta e contrai quando a umidade diminui. Como a madeira é anisotrópica, essa expansão/contração varia de acordo com a direção da madeira:
 
No sentido longitudinal das fibras, a madeira é praticamente estável, variando muito pouco. Por esse motivo que muitas portas são feitas utilizando a estrutura moldura e painel (frame and panel), dessa forma a moldura fica com suas partes no sentido longitudinal, variando muito pouco suas dimensões. 
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FALANDO SOBRE ANISITROPIA
No sentido radial a madeira é menos estável, o sentido radial é o perpendicular aos anéis de crescimento anuais do tronco.
No sentido tangencial a madeira é menos estável ainda, é o sentido no qual mais varia de acordo com a umidade. O sentido tangencial é, como o nome indica, tangencial aos anéis de crescimento do tronco. 
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Vantagens da madeira como material de construção
• disponibilidade em grandes quantidades
– preço relativamente baixo
– capacidade de renovação
• peças com dimensões estruturais que podem ser
desdobradas facilmente em peças pequenas
– facilidade ligações e emendas;
• resistência mecânica elevada
– Flexão: 45MPa (4,5 MPa concreto)
– Cisalhamento: 15MPa (3,5 Mpa concreto);
– peso próprio reduzido.
resistência mecânica:
• à choques e cargas dinâmicas – absorve
impactos
• isolamento térmico e absorção acústica.
• padrões estéticos e decorativos de interesse.
• vida útil prolongada, baixo custo manutenção.
Desvantagens
 degradação de suas propriedades
 surgimento tensões internas
 alterações em sua umidade
 processos de secagem artificial controlada.
 A deterioração de suas propriedades
 Ambientes que favoreçam o desenvolvimento de seus principais
predadores
 tratamentos de preservação.
 heterogeneidade e anisotropia, limitação dimensões
 processos de transformação
 laminados e aglomerados de madeira.
 Material...
 inflamável
 biodegradável
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Como matéria prima para uso industrial, a madeira é considerada como um material bruto que permite o aproveitamento dos sucessivos fragmentos a que pode ser reduzida.
O fluxograma de rendimento industrial:
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CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS
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• Defeitos naturais e de processamento:
– A presença de defeitos naturais (nós e bolsas de resina, p. ex.);
– ou de processamento (empenamentos e rachas de secagem, p. ex.)
• Afeta a qualidade e desempenho das peças de madeira serrada.
• Para adequar a qualidade das peças às necessidades dos consumidores, existem normas de classificação que distribuem as peças produzidas em classes de qualidade.
Identificação da Madeira
As madeiras são identificadas pela sua nomenclatura comercial e designação botânica que pode ser completada em laboratório por microscopiacomparando lâminas da madeira em questão, que são tratadas (secas e coloridas) e comparadas com lâminas-padrão ou com um atlas de microfotografias.
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Classificação geral de usos (construção civil)
Construção civil pesada
Externa (estacas, escoras, portas, ripas, vigas, etc)
Interna (treliças, colunas, tábuas, caibros, ripas, etc)
Construção civil leve
Externa e uso temporário (andaime, caibros, ripas, sarrafos, fôrmas, etc.)
Interna [(decorativa, painéis, molduras, rodapés, sarrafos)
Estrutural (vigas, caibros, ripas, sarrafos, etc.)
Esquadrias (portas, folhas de porta, venezianas, janelas, etc.)
Assoalho (tacos, tábuas, blocos, etc.)
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EXERCÍCIO
1) Como você entende a relação entre a distribuição das fibras da madeira com a sua utilização com estruturas portantes?
2) Como a porosidade influencia na resistência da madeira?
3) Qual a interação da resistência da madeira com a temperatura?
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ABNT NBR 7190/97, enexo B - Propriedades das madeiras para projeto de estruturas, tendo como objetivos:
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PROPRIEDADES DAS MADEIRAS
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PROPRIEDADES DAS MADEIRAS
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PROPRIEDADES DAS MADEIRAS
A nomenclatura mais correta e comum para os diversos estados da madeira de acordo com a umidade:
Madeira Verde – umidade acima de 30%
Madeira semi seca – umidade acima de 23 %
Madeira comercialmente seca – entre 18 e 23 %
Madeira seca ao ar – entre 13 e 18%
Madeira dessecada – entre 0 e 13%
Madeira seca – 0%
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PROPRIEDADES DAS MADEIRAS
Densidade: é a relação entre a massa e o volume aparente da madeira a um teor de umidade padrão de 15%.
Vazios entre os tecidos lenhosos criam vazios capilares e quanto maior a presença de vazios, menor a densidade da madeira.
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RETRAÇÃO OU RETRABILIDADE
Higroscopicidade, a madeira sofre inchamento ou retração com o aumento ou a diminuição da umidade, respectivamente.
É importante observar que devido à anisotropia, a retração ou inchamento não é igual nas diferentes direções.
Como a retratibilidade está ligada a umidade da madeira e se manifesta diferencialmente, conforme sentido das fibras, ficam explicados os defeitos decorrentes do processo de secagem da madeira, tais como : empenamentos, torções e rachaduras.
Retrabilidade: volumétrica e linear
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Madeira seca ao ar
Secagem ao ar até o equilíbrio com a umidade relativa do ar;
Secagem acompanhada da verificação da variação volumétrica;
Teor de umidade seca ao ar – 12 a 18%
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PROPRIEDADES DAS MADEIRAS
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DEFEITOS DA MADEIRA
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