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1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais Campus Congonhas CURSO TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES ANA FLÁVIA MORAES DE SOUZA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL Congonhas, 2014 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais Campus Congonhas CURSO TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Curso de Técnico em Edificações, no Instituto Federal de Minas Gerais– Campus Congonhas, como pré Requisito Para obtenção de título de Técnico em Edificações. Orientador: Mário Cabello Congonhas, 2014 3 ANA FLÁVIA MORAES DE SOUZA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL Trabalho de Conclusão de Curso submetido à banca examinadora designada pela Coordenação do Curso de Edificações, do Instituto Federal Minas Gerais – Campus Congonhas, como pré-requisito para obtenção de título de Técnico em Edificações. Aprovado em ___ de ________ de 20___. Por: __________________________________ Mário Cabello Engenheiro civil ______________________________ Mário Cabello Engenheiro civil 4 Dedico este trabalho a todos que acreditaram em mim e me apoiaram de alguma forma durante todo o curso. 5 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, que permitiu que tudo isso acontecesse e que me deu saúde e força para superar as dificuldades. Depois, quero agradecer a todos os professores e funcionários do IFMG – Campus Congonhas, que me proporcionaram todo o conhecimento e que se dedicaram ao máximo nesse processo da minha formação. Agradeço também a toda a minha família pelo incentivo, apoio incondicional e pela total paciência comigo durante esses três anos de curso. E, por fim, agradeço a todos os meus amigos que fizeram parte da minha formação e a todos que direta ou indiretamente fizeram parte dessa caminhada, o meu muito obrigada! 6 RESUMO O presente trabalho aborda sobre a madeira e suas principais características para a construção civil. O material é adequado para ser usado em estruturas, pois apresenta uma alta resistência mecânica e baixa massa específica quando comparada a outros elementos também utilizados na construção civil. Dessa maneira, o emprego da madeira em estruturas pode ser dado com segurança e economia. No entanto, é importante ressaltar que as características gerais da madeira podem ser influenciadas por elementos intrínsecos ao material. PALAVRAS-CHAVE: madeira; construção civil. 7 CONTEÚDO: AGRADECIMENTOS ........................................................................................................................... 5 RESUMO ............................................................................................................................................... 6 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 8 1. O QUE É A MADEIRA ................................................................................................................. 9 2. ORIGEM E PRODUÇÃO ............................................................................................................. 9 3. FISIOLOGIA E CRESCIMENTO DAS ÁRVORES ................................................................ 10 4. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS MADEIRAS .......................................................................... 12 5. PRODUÇÃO DAS MADEIRAS ................................................................................................ 13 6. PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS ....................................................................... 13 6.1 FATORES DE ALTERAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS ..................................... 13 6.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ............................................................................................. 14 7. PROPRIEDADES MECÂNICAS DA MADEIRA .................................................................... 17 7.1. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL EM PEÇAS CURTAS ...................................... 17 7.2. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL EM PEÇAS LONGAS (FLAMBAGEM) ......... 18 7.3. RESISTÊNCIA A TRAÇÃO AXIAL ......................................................................................... 19 7.4. RESISTÊNCIA A FLEXÃO ESTÁTICA .................................................................................. 20 7.5. RESISTÊNCIA A FLEXÃO DINÂMICA .................................................................................. 20 7.6. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO NORMAL AS FIBRAS ................................................. 21 7.7. RESISTÊNCIA A TRAÇÃO NORMAL AS FIBRAS .............................................................. 21 8. DEFEITOS DA MADEIRA ......................................................................................................... 21 9. PRESERVAÇÃO DA MADEIRA .............................................................................................. 22 10. CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS .................................................................................... 22 11. MADEIRA TRANSFORMADA .............................................................................................. 23 12. TÉCNICAS DE ACABAMENTO ........................................................................................... 25 CONCLUSÃO: .................................................................................................................................... 27 REFERÊNCIAS: ................................................................................................................................. 28 8 INTRODUÇÃO A madeira, na construção civil, é um extraordinário material e apresenta um enorme aproveitamento como matéria-prima industrial que segue a civilização desde as suas primícias. O material entusiasma projetistas e pesquisadores da área, que costumam classificá-lo como excepcional e insubstituível. O elemento pode ser usado em diversas etapas, desde a fundação até o acabamento, passando pela estrutura ou sendo simplesmente um material auxiliar. Com essa grande utilização de um tão importante recurso natural, a construção civil torna-se, cada vez mais, uma das principais “usuárias” do material, consumindo cerca de 2/3 da madeira natural extraída. Essa grande utilização vem crescendo, principalmente, devido à uma ascensão socioeconômica, que trouxe um considerável aumento no número de construções de casas e prédiosnas cidades. Assim, objetivo desse trabalho é demonstrar a importância da madeira na construção civil, sua origem e suas principais características, incluindo suas vantagens e suas desvantagens. 9 1. O QUE É A MADEIRA A madeira é definida como o tecido lenhoso das árvores e é considerada como o produto comercial florestal mais importante. Ela é obtida do corte das árvores, que tem seus galhos todos removidos, e logo depois são cortadas mais uma vez em diagonal para serem transportadas para um tratamento adicional. Chegando a serralheria, os cortes de madeira são transformados em pranchas de vários tamanhos e recebem um tratamento especial com conservantes para o prolongamento de sua vida útil. 2. ORIGEM E PRODUÇÃO A madeira é um material que vem diretamente do que chamamos de “lenho” de árvores e arbustos. Todas as suas propriedades como material de construção são provenientes dessa origem de seres vivos e organizados. Os vegetais superiores pertencem aos fanerógamas ou espermatófitos, que são os vegetais que apresentam raiz, caule, copa, folhas, flores e sementes. Essas fanerógamas são divididas em dois grandes grupos: endógenas e exógenas. Endógenas – são as árvores cujo desenvolvimento transversal do caule é processado de dentro para fora, a parte externa do lenho é mais antiga e mais dura. A germinação é, portanto, interna. Exógenas – são as árvores cujo desenvolvimento transversal do caule é processado de fora para dentro, pela superposição de novas camadas. A germinação é, portanto, externa. As árvores exógenas são divididas, ainda, em outros dois grupos: ginospermas e angiospermas. Nas ginospermas, também conhecidas como coníferas, não ocorre a produção de frutos, suas sementes são descobertas e suas folhas possuem o formato de agulha. Nas angiospermas, também conhecidas como folhosas, ocorre produção de frutos e suas folhas são achatadas. 10 3. FISIOLOGIA E CRESCIMENTO DAS ÁRVORES Toda árvore é essencialmente composta por raiz, caule e copa. A raiz “prende” a árvore ao solo e dele extrai a água e os sais mineiras (seiva bruta) importantes e necessários para o desenvolvimento do vegetal. A copa prolonga-se em ramificações, folhas e frutos. Nas folhas ocorre a transformação da água e dos sais minerais em compostos orgânicos, chamados de “seiva elaborada”. O caule sustenta a copa com suas ramificações e transporta a seiva bruta da raiz às folhas e a seiva elaborada das folhas para o lenho. Considerando o tronco como podemos examinar sua constituição de acordo com a figura: Conforme mostra a figura 1.1, a seção do tronco de uma árvore, (considerado parte principal para a utilização da madeira como material de construção) permite diferenciar, da casca para o miolo, as seguintes partes: Figura 1 – Estrutura e Crescimento das Árvores Fonte: EBAH – Madeira e Seus Componentes 11 Casca A casca é dividida em duas camadas: o córtex (externo) e o felogênio (interno) e sua principal função é fazer a proteção do lenho e levar a seiva elaborada das folhas para o lenho. A parte externa da casca é formada de células mortas e faz a proteção dos tecidos mais novos contra agentes naturais destruidores e contribui muito na retenção de água na árvore. De um modo geral, essa parte da árvore não é utilizada como um material de construção. A camada interna da casca é formada por células vivas que transportam a seiva elaborada produzida nas folhas para todas as partes da árvore. Nas folhas e nas outras partes verdes da árvore ocorre a fotossíntese, onde a árvore absorve anidrido carbônico e oxigênio e, com adição de água, transforma em açúcar. Isso ocorre na presença de qualquer fonte de luz e calor, e a água em excesso é eliminada posteriormente junto com o oxigênio que é liberado. Assim, as árvores captam toda a seiva elaborada, ou seja, todas as substâncias orgânicas que formam as células lenhosas. Câmbio O câmbio se encontra entre a casca e o lenho e é responsável pelo crescimento radial da árvore. Ele é formado por uma fina camada de células vivas e é onde ocorre a transformação dos açúcares e amidos em celulose e lignina, que são constituintes essenciais do tecido do lenho. Novas camadas são adicionadas devido as transformações no câmbio, são os anéis anuais de crescimento. Esses anéis determinam a idade do vegetal e são formados diferentemente em cada estação do ano e em cada região. Assim, eles podem ser mais visíveis em árvores situadas em regiões de clima temperado, onde as diferenças entre as estações são mais fortes. Lenho O lenho é o que constitui a madeira propriamente dita, é a camada central e a resistência da árvore. Fica situada abaixo do câmbio e tem a função de distribuir a água e os sais minerais para o vegetal. O lenho é dividido em duas partes: o alburno e o cerne. O alburno compõe a parte viva do lenho e é responsável por conduzir a seiva bruta. Já o cerne é a parte morta do lenho e tem alta resistência mecânica e alta resistência à insetos. 12 Medula A medula é constituída de um tecido mole e esponjoso na parte central dos troncos da árvore. Não apresenta boa resistência mecânica e nem boa durabilidade, sendo assim, não é utilizada como material de construção. Raios medulares A principal função dos raios medulares é transportar nutrientes, e o “acúmulo” desses raios é de suma vantagem. 4. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS MADEIRAS A madeira é formada, basicamente, por componentes estruturais e por componentes não estruturais. Nos componentes estruturais encontram-se, principalmente, celuloses, hemiceluloses e ligninas, que são responsáveis pela formação da parede molecular e das principais propriedades mecânicas da madeira. As proporções variam, mas giram em torno de 50% de celulose, 30% de hemicelulose e 20% de lignina. Figura 2 – Componentes Estruturais da Madeira Fonte: Elaborada pela autora Já os componentes não estruturais podem variar de 0 a 10% e são formados por substâncias com pequena massa molecular. Esses componentes não estão presentes na parte essencial da formação da estrutura da madeira e são chamados de extrativos da madeira. Componentes Estruturais da Madeira Celulose Hemicelulo se 13 5. PRODUÇÃO DAS MADEIRAS A produção das madeiras para material de construção tem seu início no corte da árvore e segue pela toragem, falquejamento, desdobro e aparelhamento das peças. O abate, que consiste no corte da árvore, é o primeiro a ser feito e deve ser realizado no inverno, para que a madeira possa secar com mais facilidade e evitar o aparecimento de fendas. É nesta época do ano, também, que acontece a paralisação da vida vegetativa da árvore, acarretando na extinção da seiva que nutre fungos e insetos que podem destruir a madeira. Nessa etapa são utilizados machados de lenhador e serras traçadoras manuais e mecânicas. A seguir é feita a toragem, que consiste em cortar transversalmente o tronco abatido em toras, desramado e despontado (sem a parte superior). Depois acontece o falquejamento, onde o toro é transformado em falca, ou seja, a seção é deixada retangular. O desdobro é a parte final do processo para a transformação da madeira para material de construção e é feito de duas formas. A primeira é o desdobro normal, quando as pranchas são paralelas aos anéis de crescimento e a outra é o desdobro radial, que é quando as pranchas são cortadas na direção do diâmetro dos anéis. O desdobroradial apresenta elevado custo de produção, porém, sua qualidade é bem maior em relação às peças feitas em desdobro normal, já que apresenta menos rachaduras durante a secagem. A produção da madeira termina no aparelhamento das peças. Nesse processo ocorre a padronização das medidas por serragem e resserragem das peças. 6. PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 6.1 FATORES DE ALTERAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS Para que se tenha segurança e economia na escolha da madeira é necessário que se conheça as propriedades que definem o comportamento do material. Esse conhecimento é adquirido com diversos ensaios de qualificação, onde a madeira é avaliada considerando todos os fatores de alteração das características do material. Essa alteração pode ocorrer por fatores naturais e por fatores tecnológicos. 14 Os fatores naturais de variação são: espécie botânica da madeira, umidade, localização da peça no lenho, massa específica do material e a presença de defeitos como nós e fendas. Já os fatores tecnológicos de variação são provindos dos ensaios de qualificação. 6.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS As características físicas da madeira apresentam um alto grau de variabilidade e determinam a atuação do material quando ocorrem variações no ambiente em que se encontra o material. Para a construção civil, é importante que se avalie bem as características físicas da madeira, permitindo que se conheça as qualidades e as desvantagens do material para cada caso. Umidade Existe água na madeira nas condições de “água de constituição”, “água de impregnação” e “água livre”. A água de constituição não pode ser eliminada do material nem na secagem, sendo portanto, impossível a sua retirada. Essa água está em mistura química com o lenho e quando apenas ela está na madeira, essa madeira é considerada totalmente seca. A água de impregnação está presente na madeira por infiltração e fica impregnada entre as fibras e as células do lenho. Essa impregnação nas células, provoca um inchamento do material e uma grande alteração no volume da madeira. Quando toda a madeira já está impregnada, é dito que a madeira chegou no ponto de saturação ao ar. Quando as paredes já estão totalmente cheias de água, a água passa a ser conduzida para os vazios capilares e a sua denominação passa a ser “água livre”. Essa água não provoca nenhuma mudança no comportamento do material. Essa água em impregnação pode ser “removida” da madeira fazendo a secagem da mesma, colocando – a em exposição para que a água evapore. Esta madeira é considerada seca ao ar quando não tem diferença de peso entre duas pesagens feitas sucessivamente. O teor de umidade é determinado pela expressão: w = . 100 onde: m1 = massa úmida; m2 = massa seca; w = umidade 15 Retratilidade É a propriedade da madeira de redução dimensional devido a troca de umidade do material com o meio em que se encontra, até que seja encontrada uma condição de equilíbrio. Essa variação da madeira acontece devido a perda de água de impregnação da madeira. A madeira possui uma mais retratilidade na direção tangencial, e depois radial e axial, como pode ser observado no diagrama abaixo. Gráfico 1 – Retratilidade da madeira Fonte: Bauer, L.a. Falcao, Materiais da Construção, vol.2 Devido à essas variações que podem ocorrer com a madeira, precauções devem ser tomadas para que exista estabilidade do material e não aconteça fendas e deformações. Em edificações, pisos, móveis e em outras utilizações da madeira na construção civil a madeira deve estar estabilizada para que não se tenha prejuízos ao final e até mesmo durante a construção. Condutibilidade Elétrica Quando úmida, a madeira é considerada um bom condutor elétrico, mas quando seca, é um excelente isolante. A condutibilidade varia de forma previsível com a mudança de umidade, onde a resistividade do material depende da espécie do lenho, do sentido em relação as fibras e da massa específica. Comumente, a madeira seca é um bom isolante para instalações onde há baixa tensão, mas a umidade pode reduzir sua eficiência. Para evitar que aconteça essa redução, é indicado que a madeira seja pintada e envernizada. 16 Condutibilidade Térmica Uma das características básicas da madeira é apresentar baixa capacidade de conduzir calor. Basicamente, a madeira é um mau condutor de calor por apresentar uma composição de estrutura celular, que é mau condutor. A condutividade térmica vai depender, sempre, da umidade e do peso específico presentes na madeira. Quanto mais seca, mais isolante a madeira será. E do mesmo modo, quanto mais alta a umidade e o peso específico, maior será a condução de calor no material. As paredes em madeira funcionam bem como barreira térmica e, por isso, grandes construções em países frios são construídas de madeira. Embora seja um bom isolante térmico, é necessário que tenha sempre um cuidado com a orientação da construção em relação a posição do sol, o arejamento e a vedação dos vãos para que não se construa grandes estufas ou grandes congeladores. Condutibilidade Sonora Ao colidir com a madeira, a propagação de ondas sonoras é reduzida. O método de utilização da madeira como revestimento de paredes enfraquece o aparecimento de ecos e melhora a distribuição de ondas por todo o ambiente, fazendo com que ela seja um material interessante para que se tenha um bom condicionamento acústico. Resistência ao Fogo A temperatura média de um incêndio está na ordem dos 850°C, e com isso, é certo que a madeira não consegue resistir a esse calor. É dito que é mais fácil combater o início da propagação do fogo, mas é impossível conseguir combatê-lo depois de iniciado. A madeira natural agarra o fogo em temperatura média de 275°C quando existe oxigênio bastante em contato com ela, acontecendo a combustão. Durante essa combustão é formada uma camada carbonizada que é considerada 8 vezes mais isolante que a madeira natural. Essa camada, que é uma espécie de capa sobre a madeira, pode adiar a combustão da madeira aproximadamente 0,7mm por minuto. Em grandes incêndios onde a temperatura atinge 850°C, as peças de madeira não se destroem de imediato devido a esse fator, apresentando assim alguma resistência. Estudos executados na POLI-USP comprovam que com o crescimento da temperatura, a resistência da madeira é maior que a resistência do concreto. 17 Figura 3 – Resistência ao Fogo Fonte: Carpinteria – Blog Estruturas de Madeira Dessa forma podemos dizer que peças de madeira, quando bem projetadas, apresentam menos riscos em relação à incêndios do que peças de estruturas metálicas ou de concreto. 7. PROPRIEDADES MECÂNICAS DA MADEIRA As propriedades mecânicas determinam a atuação da madeira quando submetida a esforços mecânicos. Essas características são divididas em duas categorias: características mecânicas principais e características mecânicas secundárias. Nas características simples estão englobadas características referentes à coesão axial da madeira, que são: compressão, tração, flexão estática e flexão dinâmica. Já nas características secundárias são características relacionadas à coesão transversal da madeira, que são: compressão e tração normal às fibras. 7.1. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL EM PEÇAS CURTAS A resistência à compressão axial refere-se a carga que é suportada por uma peça de madeira quando esta carga está sobreposta emdireção paralela às fibras. Para o ensaio de qualificação da madeira quanto à sua compressão axial, o método brasileiro apresenta dimensões dos corpos-de-prova de 2 x 3 x 3 cm, que são retirados no diâmetro e na extensão da tora da madeira. Essas dimensões do corpo-de-prova apresentam influências sobre a resistência axial da madeira: 1. Quanto maior for a seção transversal retirada da madeira, maior será a dilatação durante o ensaio, apresentando assim uma maior resistência aparente à compressão axial como resultado. 18 2. Quanto maior for o comprimento retirado da madeira, maior será a probabilidade de ocorrer o rompimento do material durante o ensaio, apresentando assim uma menor resistência aparente à compressão axial. Os ensaios são feitos em uma prensa de compressão e os corpos-de-prova são analisados até romperem. Quando acontece o rompimento é anotada a chamada “tensão-limite”, em MPa, como o índice de resistência do material à solicitação. Neste ensaio, normalmente, a ruptura acontece onde o plano na madeira está mais inclinado. A madeira é considerada mais debilitada no sentido tangencial do que no sentido radial, e a consequência disso é o deslizamento das fibras no sentido tangencial. 7.1.1. ELASTICIDADE NA COMPRESSÃO Para tensões que não sejam maiores que da tensão limite de resistência, a madeira é considerada um material elástico. Nessa etapa as tensões são proporcionais às deformações, de acordo com seu módulo de elasticidade. Esse módulo de elasticidade é regularizada pela NBR 6230 e é calculado na divisão da tensão limite pela deformação unitária correspondente: 7.2. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL EM PEÇAS LONGAS (FLAMBAGEM) A resistência à flambagem é determinada com o ensaio de corpos-de-prova de 2 x 2 x (altura pode variar), em cm, retirados da parte medial da tora. Esses ensaios são feitos em prensas de compressão adaptadas à máquina. Essa variação na altura acontece para modificar os índices de esbeltez da peça, sendo: , onde i é a raiz quadrada da divisão do módulo de inércia pelo raio mínimo de giração da seção. Para cada valor encontrado no índice de esbeltez pode ser encontrada a tensão crítica de flambagem: 19 Com os valores encontrados é feita a curva experimental de flambagem e é encontrado os três estágios do comportamento do material em relação à compressão axial: 1. Trecho 1 – Corresponde às colunas longas ( e a ruptura ocorre dentro do poder das deformações elásticas da madeira, ou seja, com tensões abaixo do limite de proporcionalidade. Substituindo na fórmula de Euler, temos: 2. Trecho 2 – Corresponde às colunas intermediárias e é submetido ao comportamento da madeira no regime de deformação elastoplásticas, onde a flambagem apresenta tensões superiores ao limite de proporcionalidade: A NB-11 considera o trecho retilíneo em favor da segurança, e apresenta a seguinte equação: 3. Trecho 3 – Corresponde à colunas curtas, para valores de , onde a tensão crítica de flambagem é igual à tensão limite da resistência à compressão , fazendo com que as colunas sejam condicionadas ao regime de deformações plásticas da madeira. 7.3. RESISTÊNCIA A TRAÇÃO AXIAL Por ser um material fibroso, a resistência à tração axial é uma forma de esforço que melhor se distribui pela madeira. Raramente acontece ruptura do material por tração, já que as seções são reduzidas em função de ligações que tornam a seção sujeita à esse tipo de esforço. Na tração ocorre o inverso do que acontece na compressão, já que as fibras sofrem uma maior aproximação, fazendo com que estas tenham uma maior resistência. 20 7.4. RESISTÊNCIA A FLEXÃO ESTÁTICA Os ensaios de resistência à flexão estática são feitos em madeiras verdes e secas ao ar no método brasileiro da MB-26, onde 80 corpos-de-prova de 2 x 2 x 30 cm são retirados da tora e de diâmetros da seção. Os corpos-de-prova são carregados tangencialmente aos anéis de crescimento até que aconteça a ruptura que deve durar pelo menos 2 minutos. Quando a ruptura acontece, são anotadas a carga ( e a flecha A tensão convencional de limite de resistência à flexão pode ser calculada pela expressão: Essa é uma expressão válida para materiais isótropos, homogêneos e elásticos Como a madeira é anisótropo, é preciso que se tenha cuidado na flexão estática, já que os esforços de flexão e tração aparecem associados nessa situação. A parte superior do corpo-de-prova está comprimida enquanto a parte inferior está tracionada, e caso a carga exceda o limite de compressão a linha neutra é “empurrada” para baixo. Esse fator cresce em peças altas e faz com que ocorra a ruptura das fibras tracionadas com cargas altas de ruptura. As Normas Brasileiras apresenta vantagens por levar a resultados menores no cálculo das tensões limites de segurança, sendo assim, a favor da segurança. 7.5. RESISTÊNCIA A FLEXÃO DINÂMICA A flexão dinâmica (resiliência) é denominada como a capacidade de uma determinada peça resistir à esforços que lhe causam o choque (impacto). De acordo com a MB- 26, são utilizados no ensaio 24 corpos-de-prova com 2 x 2 x 30cm, nos quais todos são retirados da medula e devem estar secos. O esforço é realizado por um choque aplicado no centro do vão ( de 24 cm), com um pêndulo de Charpy. O coeficiente de resiliência é calculado de acordo com a expressão: W = k x b x kgm e uma cota dinâmica: K/D², onde D é a massa específica da peça no momento do ensaio. 21 7.6. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO NORMAL AS FIBRAS A compressão transversal provêm de uma mudança na seção normal às fibras das células e da diminuição do tamanho das cavidades dessas células. Esse colapso acontece após uma fase de deformações elásticas que fazem com que a madeira seja esmagada. A resistência dependerá basicamente da área onde a carga será aplicada, sendo maior a resistência onde houver maior área livre de carregamento em áreas próximas a essa aplicação. Figura 4 – Resistência a Compressão Normal as Fibras Fonte: Elaborada pela autora Como mostrado na imagem acima, em um material que inicialmente resiste a 80Kg/cm², em uma terceira situação resistirá à metade desse valor (40Kg/cm²). 7.7. RESISTÊNCIA A TRAÇÃO NORMAL AS FIBRAS Neste caso, as fibras são distanciadas umas das outras criando um fendilhamento no material e, posteriormente, sua destruição. Desse modo, é importante que esta resistência seja muito avaliada e que peças de madeira sob esse tipo de esforço não sejam utilizadas. Estribos e peças metálicas podem ser úteis na ajuda contra essa destruição da madeira. 8. DEFEITOS DA MADEIRA Principais Defeitos das Madeiras: são todas as anomalias em sua totalidade que alteram seu desempenho e suas propriedades físico-mecânicas. 1. Defeitos de crescimento: devidos a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do material; 22 2. Defeitos de secagem: devidos a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do material; 3. Defeitos de produção: decorrentes do desdobro e aparelhamento das peças; 4. Defeitos de alteração: provocados por agentes de deteriorização, como fungos, insetos etc. 9. PRESERVAÇÃO DA MADEIRA A preservação da madeira é dita como a inserção de produtosquímicos que possam impedir a degradação física, química ou biológica do material. Essa medida é a mais usual para a prevenção do ataque biológico nas madeiras. A durabilidade das peças da madeira está totalmente ligada à preservação de suas características. Muitas causas modificam essas condições, como os fungos que atacam o tecido do lenho. A resistência à esses agentes resulta da qualidade da madeira, que é preservada com a ajuda dos produtos químicos. Os principais processos de preservação são: Processo de Impregnação Superficial; Processo de Impregnação por Pressão Reduzida; Processo de Impregnação por Pressão Elevada. Independente do processo usado, a secagem do material deve ser a primeira coisa a ser feita, sendo essencial o descascamento do troco, da retirada da seiva etc. Essa secagem aumenta a qualidade do material e ajuda na impregnação dos produtos; a retirada da casca faz com que o local onde se localizam a maioria dos parasitas que causam prejuízos seja excluído; a desseivagem é uma prática onde a seiva é substituída por água, visto que em uma futura secagem é mais prático retirar a água do que a seiva. 10. CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS O uso, principalmente em estruturas, é conveniente a sua classificação, pelo padrão de qualidade, conforme sua resistência mecânica. O que limita os principais defeitos em cada tipo de peça. 23 Tabela 1 - Principais Defeitos Permissíveis Conforme a Norma DIN 4 074/39 Defeito Categoria da Madeira 1° 2° 3° Diâmetro máximo de nó isolado, dividido pela largura b da face 1/5 1/3 1/2 Diâmetro máximo de nó isolado em vigas maciças 5 cm 7cm - Soma dos diâmetros dos nós contidos numa face, dividida por b da face 2/5 2/3 3/4 Inclinação nas fibras em relação ao eixo da peça 7% 12% 20% Inclinação de trincas de retração em relação à direção das fibras 10% 20% 32% Flecha de curvatura, medida num comprimento de 2m 5mm 8mm 15mm Flecha de curvatura medida no comprimento total e da peça 1/400 1/250 - Fonte: Fonte: Bauer, L.a. Falcao, Materiais da Construção, vol.2 Coeficientes de Segurança: 1. Perda de resistência devida a defeitos: o coeficiente permitido é de ¾, para peças classificadas como médias ou regulares nas construções. O coeficiente é obtido através de confrontos entre peças isentas de defeitos e peças defeituosas. 2. Duração das cargas: as cargas devem ser mantidas abaixo do limite de proporção. Sendo: limite de proporcionalidade igual ao limite de resistência. Assim, ¾ para compressão simples e 9/16 para flexão estática. 3. Variabilidade de resultados: O fator de redução é de 3/4, o que conduz a um valor de tensão mínima de segurança com uma probabilidade de resultados superiores. 4. Possibilidades de sobrecargas: O coeficiente de redução é o coeficiente de segurança propriamente dito: corresponde às incertezas na previsão de cargas acidentais às quais ficará sujeita a estrutura em serviço. É normalmente adotado como 2/3. 11. MADEIRA TRANSFORMADA Muitas indústrias executam transformações na estrutura das madeiras, retirando características negativas e prejudiciais de madeiras que apresentam uma qualidade inferior, mas que é útil para muitas funções. Os processos de transformação da madeira procuram tornar o material mais homogêneo. Existem 3 tipos de madeira transformada: madeira compensada, madeira reconstituída e madeira aglomerada. 24 Madeira Compensada: conhecida popularmente como compensado, é formada por várias lâminas de madeira finas que são coladas umas nas outras e colocadas de maneira alternada. Isso faz com que a resistência da madeira aumente e o risco de empenar diminua. Figura 5 – Madeira Compensada Fonte: LFPP – Compensados Plywood Madeira Reconstituída: é formada pela reaglomeração da madeira sintetizada a fibras, que são unidas sob pressão.Durante esse processo, é possível que se obtenha placas de diferentes consistências. As placas mais pesadas são mais resistentes e são usadas com fins estruturais, e as placas mais leves são usadas para isolamento térmico e tratamento acústico. Apresentam uma superfície externa plana e lisa, sendo ótima para receber os acabamentos a um custo mais baixo em relação à madeira maciça. Figura 6 – Madeira Reconstituída Fonte: Coisas da Arquitetura Madeira Aglomerada: é formada pela reaglomeração da madeira reduzida a curtos pedaços, birutas, maravalhas ou flocos. As chapas desse material são unidas através de uma resina e depois são prensadas em alta temperatura. 25 Nesse método, são colocadas substâncias que agem contra o mofo, umidade e insetos que prejudicam a madeira. Existem 2 tipos de madeira aglomerada, que são: chapa de aglomerado e MDF. A chapa de aglomerado é muito usada pois apresenta um custo baixo, porém, não apresenta alta durabilidade e resistência, principalmente quando exposta ao sol. Já o MDF apresenta durabilidade e consistência, sendo semelhante à madeira maciça, porém, com um menor custo. As madeiras aglomeradas não são muito resistentes, mas podem ser eficientes. Figura 7 – Madeira Aglomerada Fonte: Móveis Casa Verde 12. TÉCNICAS DE ACABAMENTO Existem técnicas de acabamento que apresentam a função de proteger e dar beleza a madeira, são elas: Raspar: baseia-se na retirada de todas as imperfeições presentes na madeira. Figura 8 – Raspagem da madeira Fonte: J.C.Paiva – Madeiras 26 Lixar: baseia-se em analisar as superfícies da madeira, visando a restituição de sua textura e cor original. Figura 9 – Lixa da madeira Fonte: J.C.Paiva – Madeiras Encerar: baseia-se em aplicar cera sobre a madeira. Aplica-se uma camada com auxílio de um pano e espalha a cera no sentido dos veios da madeira. Após um tempo, escova a superfície com uma escova macia e depois puxa o brilho com um pano macio. Figura 10 – Enceramento da madeira Fonte: J.C.Paiva - Madeiras Envernizar: baseia-se na aplicação de verniz sobre a madeira com pincel ou com uma boneca. Após seca, é necessário lixar com uma lixa fina e, mais uma vez, passar o verniz. Figura 11 – Envernizamento da madeira Fonte: J.C.Paiva – Madeiras 27 CONCLUSÃO: A madeira é um material naturalmente resistente e relativamente leve, e, por isso, é utilizada em grande escala em estruturas e como sustentação de construções. Em seu estado natural, as madeiras apresentam características como a resistência mecânica a esforços de tração e compressão, que podem ser alteradas com tecnologias modernas. Dessa forma, sua utilização aumentou mais ainda, já que esses procedimentos aumentam muito a qualidade do material. Nos dias atuais, o material é considerado um dos mais utilizados da construção civil e da arquitetura, e é interessante ressaltar esse grande aprimoramento das técnicas de construção com a madeira. A madeira oferece ótimas propriedades acústicas e proporciona um grande conforto térmico, por ser um material isolante. Essa característica a diferencia de outros materiais como o concreto e o metal. Dentre outras vantagens, a estrutura em madeira apresenta custo igual ou mais barato quando comparada a outros materiais. Pode-se destacar, também, que a madeira é um recurso natural e que seu consumo energético será menor que o de uma construção em alvenaria. Enfim, a madeira é um excelente material de utilização na construção civil e apresenta grandes características que a diferencia de outrosmateriais que também são usados. 28 REFERÊNCIAS: Alves, L. (2009). Brasil Escola. Acesso em 12 de Dezembro de 2014, disponível em Brasil Escola: http://www.brasilescola.com/quimica/madeira.htm Bauer, L. F. (2011). Materiais de Construcao - Vol. 2. Rio de Janeiro: LTC. Carpinteria - Blog Estruturas de Madeira. (23 de Maio de 2013). Acesso em 10 de Setembro de 2014, disponível em Carpinteria - Blog Estruturas de Madeira: http://estruturasdemadeira.blogspot.com.br/2013_05_01_archive.html Claro, A. (2009). Curso De Arquitetura e Urbanismo. Acesso em 5 de Setembro de 2014, disponível em Curso De Arquitetura e Urbanismo: http://www.arq.ufsc.br/arq5661/trabalhos_2009-1/casa_madeira/cortes.html Dicio. (s.d.). Acesso em 2014, disponível em Dicio: http://www.dicio.com.br/ Diniz, R. (9 de Janeiro de 2013). EBAH. Acesso em 29 de Agosto de 2014, disponível em EBAH: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAANd8AD/madeira- seus-componentes Freitas, W. (s.d.). Info Escola. Acesso em Agosto de 27 de 2014, disponível em Info Escola: http://www.infoescola.com/engenharia-civil/estruturas-de-madeira/ JCPAIVA. (s.d.). Acesso em 14 de Dezembro de 2014, disponível em JCPAIVA: http://www.jcpaiva.net/files/ensino/alunos/20022003/teses/020370017/madeiras/mad eiras.htm#acabamento LFPP - Compensados Flywood. (2009). Acesso em 12 de Dezembro de 2014, disponível em LFPP - Compensados Flywood: http://www.lfpp.com.br/2009/compensado_mov.php Madeira Ambiente. (13 de Janeiro de 2012). 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Acesso em 31 de Agosto de 2014, disponível em Revista Da Madeira: http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?num=26&subject=Retra tibilidade&title=A%20Retratibilidade%20da%20Madeira Revista Da Madeira. (Abril de 2008). Acesso em 1 de Setembro de 2014, disponível em Revista Da Madeira: http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?num=1238&subject=E %20mais&title=A%20condutividade%20t%E9rmica%20na%20madeira
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