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Madeira como Material de Construção

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1
A MADEIRA –
– MATERIAL DE CONSTRUÇÃO
Prof. Ralf Klein, M.Eng.
A madeira - Material de construção
SUMÁRIO
1) Introdução
2) Classificação das madeiras
3) Estrutura e crescimento
4) Propriedades físicas
5) Defeitos das madeiras
6) Deterioração da madeira
7) Referências
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A madeira - Material de construção
INTRODUÇÃO
� Como material de construção, as madeiras 
incorporam todo um conjunto de características 
técnicas, econômicas e estéticas que dificilmente 
se encontram em outro material.
� Aplicações da madeira na construção civil:
� Elementos estruturais das construções.
� Elementos de vedação das construções.
� Elementos de revestimento.
� Esquadrias.
� Móveis, etc. 
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A madeira - Material de construção
INTRODUÇÃO
� A madeira é um dos materiais de construção mais antigos devido:
� Disponibilidade na natureza.
� Facilidade de manuseio.
� Apresenta uma excelente relação resistência / peso, se comparada com 
outros materiais de construção convencionais atualmente utilizados:
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Massa 
específica
ρ (t/m3)
Resistência
Fonte: Pfeil (2009)
Relação
f/ρ
A madeira - Material de construção
INTRODUÇÃO
Características positivas da madeira
� Resistência mecânica a esforços de tração, de compressão e de flexão.
� Resistência mecânica elevada (superior aos concretos convencionais) 
com peso reduzido.
� Resistência elevada a choques e esforços dinâmicos (tenacidade).
� Boas características de isolamento térmico e acústico (quando seca).
� Facilidade de afeiçoamento e simplicidade de ligações (ferramentas 
simples).
� Facilidade de transporte.
� Custo baixo de produção.
� Reservas que podem ser renovadas.
� Vida útil prolongada com insignificante manutenção.
� Estético e decorativo. 
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A madeira - Material de construção
INTRODUÇÃO
Características negativas da madeira
� Existem mais de 3000 espécies diferentes de árvores implicando numa alta 
variação nas propriedades.
� Degradação das propriedades e surgimento de tensões internas devido a 
alterações da sua umidade (solução: secagem artificial controlada).
� Deterioração devido a predadores: fungos, insetos, etc. (solução: tratamentos).
� Heterogeneidade (defeitos e imperfeições), anisotropia (estrutura fibrosa 
orientada).
� Limitação de suas dimensões (solução: processos de transformação em 
laminados, aglomerados, etc.).
� Sujeito à ação do fogo.
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A madeira - Material de construção
INTRODUÇÃO
Fontes de matéria prima (IPT, 2003)
� Florestas plantadas:
� Produzem matéria-prima para as indústrias de madeira serrada e de 
painéis à base de madeira.
� Sua implantação, manutenção e exploração seguem projetos 
previamente aprovados pelo Ibama.
� Florestas nativas, que são exploradas para atender ao mercado de 
madeiras de duas formas:
� Por meio de manejo florestal, através da exploração planejada e 
controlada da mata nativa.
� Por meio de exploração extrativista, explorando comercialmente 
apenas as espécies com valor de mercado, sem projetos de manejo.
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A madeira - Material de construção
CLASSIFICAÇÃO
As madeiras imediatamente utilizadas na construção são 
obtidas de troncos de árvores.
Distinguem-se duas categorias principais de madeiras:
� Madeiras duras.
� Madeiras macias.
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A madeira - Material de construção 
CLASSIFICAÇÃO
� Madeiras duras
� Provenientes de árvores 
frondosas (dicotiledôneas, 
da classe Angiosperma). 
Folhosas; hardwood.
� Folhas achatadas e largas.
� Geralmente perdem suas 
folhas no inverno.
� De crescimento lento.
� Ex.: aroeira, carvalho, ipê, 
peroba, etc.
� Madeiras macias
� Provenientes, em geral, das 
árvores coníferas (da classe 
Gimnosperma). Resinosas; 
softwood.
� Folhas em forma de agulha 
ou escama.
� Mantém as suas folhas 
verdes o ano todo.
� De crescimento rápido.
� Ex.: pinho-do-paraná, pinus
elliottii, etc.
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A madeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Estrutura de uma árvore
� Raiz: ancora a árvore no solo e 
retira água e sais minerais do 
solo para a formação da seiva 
bruta (ascendente).
� Copa: se desdobra em ramos, 
folhas, flores e frutos; nas folhas 
ocorre a transformação da água e 
sais minerais em seiva elaborada 
(descendente).
� Tronco ou caule: sustenta a copa 
com sua galharia e conduz a 
seiva bruta e a seiva elaborada; é 
a parte imediatamente útil para a 
produção de madeiras para a 
construção.
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A madeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Constituição do tronco
� A casca: protege o lenho e é o 
veículo da seiva elaborada das 
folhas para o lenho do tronco.
� O câmbio: é uma fina e quase 
invisível camada de tecidos vivos 
situado entre a casca e o lenho.
No câmbio ocorre a transformação 
dos açúcares e amido em celulose e 
lignina que, são os principais 
constituintes do tecido lenhoso.
Esta transformação acontece 
principalmente durante a primavera 
e o verão, formando assim os anéis 
anuais de crescimento transversal.
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A madeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Constituição do tronco (cont.)
� O lenho: é a seção útil do tronco 
para obtenção das peças estruturais 
de madeira; apresenta duas regiões 
distintas: o alburno e o cerne.
� O alburno (ou branco) é formado 
por células vivas que conduzem a 
seiva bruta (ascendente) e por isso é 
atraente aos insetos.
É desaconselhável descartar o 
alburno pois:
� Representa 25% a 50% do tronco.
� Tecnologicamente apresenta 
características mecânicas 
satisfatórias.
� Pode ser facilmente impregnado 
com produtos de preservação de 
madeiras.
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A madeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Constituição do tronco (cont.)
� O cerne (ou durâmen) é 
formado por células mortas 
e por isso não é atraente 
aos insetos. 
Comparado com o alburno 
o cerne apresenta:
� Maior densidade.
� Maior resistência mecânica.
� Maior durabilidade.
� Menor permeabilidade.
� Menor umidade.
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ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Constituição do tronco (cont.)
� A medula: é o miolo central da 
seção transversal do tronco, é um 
vestígio do vegetal jovem. É um 
tecido mole, não tem resistência 
mecânica, não tem durabilidade, sua 
presença em peças de madeira 
serrada constitui um defeito.
� Os raios medulares: são 
desenvolvimentos transversais 
radiais de células lenhosas que 
servem para o transporte e 
armazenamento de nutrientes na 
seção transversa1. Eles amarram 
transversalmente as fibras 
impedindo que elas trabalhem 
exageradamente frente às variações 
do teor de umidade da madeira.
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Amadeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Microestrutura da madeira – dicotiledôneas.
� As células da madeira, denominadas fibras, são como tubos de paredes 
finas alinhados na direção axial do tronco e colados entre si.
� As fibras longitudinais distribuem-se em anéis, correspondentes aos ciclos 
anuais de crescimento.
� Os anéis de crescimento permitem avaliar a idade da árvore.
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Disposição das fibras na seção transversal do tronco e detalhes das fibras (dicotiledôneas). (Gleize, 2005)
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A madeira - Material de construção 
ESTRUTURA e CRESCIMENTO
Microestrutura da madeira – coníferas.
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Anisotropia da madeira.
� A anisotropia da madeira é devido à orientação das células.
� Para a avaliação do desempenho fisico-mecânico do material madeira, 
distinguem-se três direções principais:
� Direção axial (ou longitudinal): longitudinal ao caule, no sentido das fibras.
� Direção radial: transversal radial aos anéis de crescimento.
� Direção tangencial: transversal tangencial aos anéis de crescimento.
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Obs.: a diferença de 
propriedades nas 
direções radial e 
tangencial raramente 
tem importância 
prática.
A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Umidade
� A umidade da madeira tem grande importância sobre as suas propriedades.
� O grau de umidade é o peso de água contido na madeira expresso como uma 
percentagem do peso da madeira seca em estufa.
�
� Ph – Peso da amostra na condições de umidade em que se encontra.
� P0 – Peso da amostra depois da secagem em estufa.
� A secagem das madeiras ao ar pode demorar dependendo do tipo de madeira e 
das condições do ambiente (umidade relativa e temperatura).
� Para acelerar o tempo de secagem, esta pode ser realizada em estufas com 
umidade e temperatura controladas.
� Ex.: A secagem ao ar para se atingir um teor de umidade de 12% pode 
demorar entre 2 e 10 anos e, em estufa, o tempo de secagem varia de 2 a 5 
dias. 
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Umidade (cont.)
� Nas madeiras a umidade está presente de duas maneiras:
� A água livre no interior da cavidade das células lenhosas.
� A água absorvida nas paredes das células lenhosas.
� A madeira ao secar perde inicialmente a água contida no interior das 
células ocas. Este ponto corresponde ao grau de umidade de ≅≅≅≅ 30%.
� Continuando-se o processo de secagem, a madeira perde a água absorvida 
nas paredes da células até atingir o ponto de equilíbrio ao ar (seca ao ar).
� O grau de umidade deste ponto (seca ao ar) varia entre 10% e 20% 
dependendo das condições do ambiente.
� As propriedades da madeira são sempre referidas a uma umidade-padrão 
de referência que, no Brasil é adotada igual a 12%.
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Umidade (cont.)
� Problemas decorrentes da utilização da madeira em umidade 
diferente da seca ao ar.
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Retração da madeira
� A madeira sofre retração ou inchamento com a variação de umidade entre 
0% e 30% (ponto de saturação das fibras).
� Este fenômeno é mais importante na direção tangencial; para uma redução 
de umidade de 30% a 0% a retração tangencial varia de 5% a 10% da 
dimensão da madeira verde.
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Retração ou inchamento de três 
espécies vegetais em função do 
grau de umidade. (Pfeil, 2007)
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Coeficiente de dilatação térmica linear
� O coeficiente de dilatação térmica linear das 
madeiras na direção longitudinal das fibras é da 
ordem de 0,4.10-5 (°C)-1.
� O coeficiente de dilatação térmica linear das 
madeiras na direção transversal radial e 
tangencial varia com a massa específica das 
madeiras:
� Madeiras duras: da ordem de 4,5.10-5 (°C)-1 .
� Madeiras macias: da ordem de 8,0.10-5 (°C)-1 .
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A madeira - Material de construção 
PROPRIEDADES FÍSICAS
Massa específica
� É medida pela massa específica 
aparente que, é a massa por 
unidade de volume aparente.
� Dependendo do tipo de madeira 
esta varia entre 100 e 1300 
kg/m3. 
� Para poder comparar a massa 
específica de madeiras 
diferentes, esta deve sempre ser 
referida ao teor de umidade 
padrão (12 %).
� A maioria das características 
mecânicas das madeiras são 
diretamente proporcionais à 
massa específica.
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Massa específica (g/cm3)
A madeira - Material de construção 
DEFEITOS DAS MADEIRAS
Defeitos: são anomalias que alteram o desempenho e as 
propriedades físico-mecânicas das madeiras. 
Os defeitos são classificados conforme as causas de origem: 
� Defeitos de crescimento: devidos às alterações no 
crescimento e na estrutura fibrosa. 
� Defeitos de secagem: devidos à secagem mal conduzida.
� Defeitos de produção: ocorrem durante a exploração, o 
desdobro, e o aparelhamento das peças. 
� Defeitos de alteração: devidos aos agentes de deterioração 
como fungos, insetos, etc. 
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A madeira - Material de construção 
DEFEITOS DAS MADEIRAS
Defeitos de crescimento
� Nós: são decorrentes de ramos 
da árvore primitiva que foram 
envolvidos por novas e 
sucessivas camadas de 
crescimento do lenho.
� Ventas ou gretas: resultam de
paralisações de crescimento (ex.: 
estiagem) e ou ações dinâmicas 
(ex.: vento).
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DEFEITOS DAS MADEIRAS
Defeitos de secagem: são devidos a retratilidade da madeira 
durante os processos de secagem.
� Rachaduras ou fendas são grandes ou pequenas, 
respectivamente, aberturas radiais no topo das toras ou peças.
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A madeira - Material de construção 
DEFEITOS DAS MADEIRAS
Defeitos de secagem (cont.)
� Abaulamentos: é o 
encurvamento da peça, 
geralmente, devido à 
contração na secagem.
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A madeira - Material de construção 
DEFEITOS DAS MADEIRAS
Defeitos de produção: oriundos do abate das árvores 
(fraturas, rachaduras, fendas) e do desdobro e 
serragem das peças (cantos esmagados, fibras 
cortadas).
Defeitos de alteração: decorrentes do ataque de 
predadores (fungos e insetos) e, da ação da luz e 
chuvas; estes reduzem a seção resistente das peças 
estruturais e agravam os defeitos já existentes.
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DETERIORAÇÃO DA MADEIRA
Principais agentes de deterioração da madeira:
� Agentes biológicos.
� Ação do fogo.
Agentes biológicos
� Fungos, cupins, brocas, moluscos, crustáceos 
marinhos, etc.
� Estes agentes se instalam na madeira para sealimentarem de seus produtos.
� Alburno x cerne.
� Preservativos das madeiras.
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A madeira - Material de construção 
DETERIORAÇÃO DA MADEIRA
Ação do fogo
� Por ser combustível a madeira é freqüentemente considerada como sendo 
um material de pequena resistência ao fogo. 
� As peças robustas de madeira possuem excelente resistência ao fogo.
� Estruturas de madeira podem ser projetadas e construídas para terem 
bom desempenho ao fogo.
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Vigas de aço e madeira após incêndio (Torres, 2010)
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A madeira - Material de construção
REFERÊNCIAS
� ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7190 - Projeto 
de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997.
� IPT–Instituto de Pesquisas Tecnológicas do estado de São Paulo; SVMA-
SP; SindusCon-SP. Madeira: uso sustentável na construção civil. São 
Paulo: IPT, 2003.
� Gleize, Philippe Jean Paul. Materiais de construção civil. Notas de aula 
da disciplina. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina, 
2005.
� PFEIL, Walter, PFEIL, Michèle Schubert. Estruturas de madeira, 6. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2007.
� ZENDRON, Décio. Madeira na construção civil. Notas de aula da 
disciplina de Estruturas de Madeira. Blumenau: Universidade Regional de 
Blumenau (FURB), 2008.
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