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Madeiras
Elementos e 
Materiais de 
Construção Civil
Introdução
A madeira é um dos mais antigos materiais de construção
utilizados pelo homem, caracterizando-se pela larga
utilização na construção civil.
No entando, é muitas vezes mal-empregada, trazendo uma
série de problemas, devido basicamente à falta de estudo
acerca suas características.
Definições
A madeira é um produto natural, proveniente do lenho dos
vegetais superiores (árvores e arbustos lenhosos). Todas as
suas características como material de construção são
decorrentes dessa sua origem.
Sendo assim, para o conhecimento do material interessa
considerar os diferentes tipos de árvores existentes e as
alterações no tecido lenhoso que apresentam.
Botanicamente, estes vegetais superiores pertencem ao
grupo das espermatófitos: vegetais completos compostos por
raízes, caule, copa, folhas, flores e sementes.
Definições
Como material de construção, a madeira apresenta como
vantagens:
• Boa disponibilidade a baixo custo, desde que preservada.
• Pode ser produzida em varias dimensões, com o uso de
ferramentas simples.
• Capaz de resistir tanto a esforços de tração como de
compressão, em colunas, vigas e vergas.
• Apresenta elevada resistência mecânica, com a
vantagem do peso próprio reduzido (na flexão, 45 Mpa
contra 4,5 Mpa do concreto convencional e, no
cisalhamento ~ 15 Mpa contra 3,5 Mpa).
• Padrões estéticos e decorativos variados.
Definições
Já como desvantagens, podem ser citados:
• Degradação das suas propriedades quando
úmida.
• Deterioração quando atacada por seus
predadores (cupim).
• Heterogeneidade e anisotropia propria de sua
constituição fibrosa orientada.
• Limitação dimensional, para uso em estruturas.
Pela Botânica as árvores são classificadas como vegetais superiores,
denominados de fanerógamas, que apresentam complexidade
anatômica e fisiológica. Elas são subdivididas em gimnospermas e
angiospermas.
A principal ordem das gimnospermas são as coníferas, cujas flores
são ‘cones’ ou ‘estróbilos’. A maioria possui folhagem em forma de
agulha, denominadas como aciculifoliadas e raízes pivotantes. Essas
árvores apresentam madeira mole e são designadas
internacionalmente por softwoods. Aparecem principalmente no
hemisfério norte, constituindo grandes florestas plantadas e
fornecem madeiras empregadas na indústria e na construção civil.
Na América do Sul destacam–se o pinus e a araucária.
Classificação
Classificação
• Madeiras moles (ou brancas): utilizadas em
construções temporárias ou protegidas.
Já as angiospermas são vegetais mais evoluídos. Possuem raiz
(tuberosa na maioria), caule, folhas (latifoleadas), flores e
frutos. Os frutos protegem as sementes e fornecem
substâncias nutritivas que enriquecem o solo onde as
sementes germinarão.
De acordo com o número de cotilédones existentes nas
sementes, as angiospermas são divididas em duas grandes
classes: as monocotiledôneas e as dicotiledôneas. O
cotilédone é a folha seminal ou embrionária, a primeira que
surge quando da germinação da semente, e cuja função é
nutrir a planta quando jovem nas primeiras fases de seu
crescimento.
Classificação
Na classe das monocotiledôneas encontram-se as palmas e
gramíneas. As palmas são madeiras que não são duráveis,
mas podem ser empregadas em estruturas temporárias como
escoramentos e cimbramentos. Nas gramíneas destaca-se o
bambu, que tendo boa resistência mecânica e pequeno
peso específico, tem aplicação como material estrutural.
As dicotiledôneas são designadas como madeira dura e
internacionalmente denominada de hardwoods. Nesta
categoria encontram-se as principais espécies utilizadas na
construção civil no Brasil.
Classificação
Classificação
As madeiras podem ser classificadas:
• Madeiras duras (ou de lei): são empregadas na
construção civil em elementos com função
estrutural.
A madeira pode ser obtida de duas formas:
• Florestas plantadas: se destinam a produzir matéria-prima
para as indústrias de madeira serrada, painéis a base de
madeira e móveis, cuja implantação, manutenção e
exploração seguem projetos previamente aprovados;
• Florestas nativas: são exploradas para atender ao mercado
de madeira de duas formas – por meio de manejo florestal,
cuja exploração é feita de forma planejada e controlada,
e por meio da exploração extrativista, explorando
comercialmente apenas as espécies com valor de
mercado, sem projetos de manejo.
Fontes de Matéria-Prima
A árvore cresce inicialmente no
sentido vertical. Em cada ano há um
novo crescimento vertical e a
formação de camadas sucessivas vai
se sobrepondo ao redor das
camadas mais antigas. Num corte
transversal do tronco, essas camadas
aparecem como anéis de
crescimento, porque as
características das células do fim de
cada aumento e do início do próximo
são suficientes para diferenciar as
camadas anuais de crescimento.
Fisiologia
Fisiologia
O tronco de uma árvore é a parte imediatamente
útil para uso na construção civil.
A seção transversal do tronco de uma árvore permite distinguir as
seguintes partes:
a) Casca
Protege contra agentes externos. É eliminada no aproveitamento do
lenho (alburno + cerne). Na casca, encontramos uma camada
externa - camada cortical - formada por tecidos mortos (dá
proteção) e uma camada interna, constituída de tecido vivo, mole e
úmido, que é o veículo da seiva elaboradadas das folhas para o
lenho em crescimento.
Estrutura
b) Câmbio
Camada invisível a olho nu, situada entre a casca e o lenho, formada
de tecido meristemático (divisão de células, em constante
transformação). O crescimento da árvore dá-se diametralmente pela
adição de novas camadas proveniente da diferenciação do
câmbio.
Estrutura
c) Lenho
É a parte resistente da árvore. Formada pelo alburno e pelo cerne. O
alburno é formado de madeira jovem, composto pelas células vivas da
árvore. Resiste aos esforços externos e transporta a seiva das raízes às
folhas. Quando é feito o desdobro da tora de árvore, ele atrai insetos e
agentes de deterioração, mas da mesma forma aceita bem a
aplicação de remédios e agentes de proteção. Apresenta menor
resistência mecânica.
Enquanto que o cerne é formado das modificações do alburno (células
mortas), onde ocorre a madeira mais densa e mais resistente.
Estrutura
O lenho, formado pelo alburno e pelo cerne, é a
parte da árvore que interessa como material de
construção.
Estrutura
d) Medula
A medula é parte central que resulta do crescimento vertical, onde
ocorre madeira de menor resistência. Os raios medulares ligam as
diferentes camadas entre si e também transportam e armazenam a
seiva. Sua presença na peça desdobrada constitui defeito.
Estrutura
e) Raios medulares ou vasos
Transportam e armazenam a seiva. Pelo seu efeito de amarração
transversal, inibem em parte a retratibilidade devida a variações de
umidade. Aparecem nas secções radiais ou tangenciais de
determinadas espécies como um “espelhado” de bonito efeito estético
e decorativo.
Estrutura
Conhecer as propriedades físicas da madeira é de grande
importância porque estas propriedades podem influenciar
significativamente no desempenho e resistência da madeira
utilizada estruturalmente.
Podem-se destacar os seguintes fatores que influem nas
características físicas da madeira:
• Espécie da árvore;
• O solo e o clima da região de origem da árvore;
• Fisiologia da árvore;
• Anatomia do tecido lenhoso;
• Variação da composição química.
Propriedades Físicas
Entre as características físicas da madeira, cujo
conhecimento é importantepara sua utilização como
material de construção, destacam-se:
• Umidade;
• Densidade;
• Retratibilidade;
• Resistência Mecânica.
Propriedades Físicas
Outro fator a ser considerado na utilização da madeira é o fato
de se tratar de um material ortotrópico, ou seja, com
comportamentos diferentes em relação à direção de
crescimento das fibras. Devido à orientação das fibras da
madeira e à sua forma de crescimento, as propriedades
variam de acordo com três eixos perpendiculares entre si:
longitudinal, radial e tangencial
Propriedades Físicas
A água é importante para o crescimento e desenvolvimento
da árvore, constituindo uma grande porção da madeira
verde.
Na madeira, a água apresenta-se de duas formas: como água
livre contida nas cavidades das células (lumens), e como água
impregnada contida nas paredes das células.
Teor de Umidade
Quando a árvore é cortada, ela tende a perder rapidamente
a água livre existente em seu interior para, a seguir, perder a
água de impregnação mais de madeira lentamente.
A umidade na madeira tende a um equilíbrio em função da
umidade e temperatura do ambiente em que se encontra. É
determinada pela expressão:
Teor de Umidade
O teor de umidade correspondente ao mínimo de água livre e ao
máximo de água de impregnação é denominado de ponto de
saturação das fibras (PSF). Para as madeiras brasileiras esta umidade
encontra-se em torno de 25%. A perda de água na madeira até o
ponto de saturação das fibras se dá sem a ocorrência de problemas
para a estrutura da madeira. A partir deste ponto a perda de
umidade é acompanhada pela retração (redução das dimensões) e
aumento da resistência, por isso a secagem deve ser executada com
cuidado para se evitarem problemas na madeira.
A secagem pode ser realizada de maneira natural, pela exposição
ao ar e artificial, onde o processo de secagem é acerelado, sendo a
madeira submentida a condições controladas de temperatura.
Teor de Umidade
Teor de Umidade
Teor de Umidade
Densidade
A densidade aparente é determinada para uma umidade
padrão de referência de 12%, pode ser utilizada para
classificação da madeira e nos cálculos de estruturas.
Densidade
Define-se retratibilidade como sendo a redução das dimensões em
uma peça da madeira pela saída de água de impregnação.
Como visto anteriormente a madeira apresenta comportamentos
diferentes de acordo com a direção em relação às fibras e aos anéis
de crescimento. Assim, a retração ocorre em porcentagens
diferentes nas direções tangencial, radial e longitudinal.
Retratibilidade
Resistência Mecânica
A madeira pode sofrer solicitações de compressão,
tração, cisalhamento e flexão. Ela tem resistências com
valores diferentes conforme variar a direção da
solicitação em relação às fibras e também em função
do tipo de solicitação. Isso significa que, mesmo
mantida uma direção da solicitação segundo às fibras,
a resistência à tração é diferente da resistência à
compressão.
Resistência Mecânica
Resistência Mecânica
A compressão na madeira pode ocorrer segundo três orientações:
paralela, normal e inclinada em relação às fibras. Quando a peça é
solicitada por compressão paralela às fibras, as forças agem
paralelamente ao comprimento das células. As células reagindo em
conjunto conferem uma grande resistência da madeira à compressão.
No caso de solicitação normal ou perpendicular às fibras, a madeira
apresenta resistências menores que na compressão paralela, pois a
força é aplicada na direção normal ao comprimento das células,
direção na qual possuem baixa resistência. Os valores de resistência à
compressão normal às fibras são da ordem de ¼ dos valores de
resistência à compressão paralela. A compressão paralela tem a
tendência de encurtar as células da madeira ao longo do seu eixo
longitudinal. A compressão normal comprime as células da madeira
perpendicularmente ao eixo longitudinal.
Resistência Mecânica
Resistência Mecânica
Na madeira, a tração pode ocorrer com orientação paralela
ou normal às fibras. As propriedades referentes às duas
solicitações diferem consideravelmente. A ruptura por tração
paralela pode ocorrer por deslizamento entre as células ou por
ruptura das paredes das células. Em ambos casos, a ruptura
ocorre com baixos valores de deformação, porém com
elevados valores de resistência. A resistência de ruptura por
tração normal às fibras apresenta baixos valores de
deformação. A tração com orientação normal às fibras age
na direção normal ao comprimento, tendendo a separá-las.
Este tipo de solicitação, deve ser evitada nas situações de
projeto.
Resistência Mecânica
Resistência Mecânica
O cisalhamento na madeira pode ocorrer sob três formas.
A primeira seria quando a ação é perpendicular às fibras,
porém este tipo de solicitação não é crítico, pois, antes de
romper, a peça apresentará problemas de esmagamento
por compressão normal. As outras duas formas de
cisalhamento ocorrem com a força aplicada no sentido
longitudinal às fibras (cisalhamento horizontal) e à força
aplicada perpendicular às linhas dos anéis de crescimento
(cisalhamento rolling). O caso mais crítico é o cisalhamento
horizontal, que rompe por escorregamento entre as células
da madeira.
Resistência Mecânica
Resistência Mecânica
Na solicitação à flexão simples, ocorrem quatro tipos de
esforços: compressão paralela às fibras, tração paralela
às fibras, cisalhamento horizontal e, nas regiões dos
apoios, compressão normal às fibras. A ruptura em
peças solicitadas à flexão ocorre com a formação de
minúsculas falhas de compressão seguidas pelo
esmagamento macroscópico na região comprimida.
Este fenômeno gera o aumento da área comprimida na
seção e a redução da área tracionada, causando
acréscimo de tensões nesta região, podendo romper por
tração.
Produção
São etapas da produção de madeiras, como material de
construção civil:
• Corte da árvore
• Toragem
• Falquejamento
• Desdobro
• Beneficiamento e aparelhamento
Corte
• Deve ser realizado em épocas apropriadas, geralmente no
inverno;
• A madeira cortada durante o inverno seca melhor e mais
lentamente, evitando assim o surgimento de fendas e
rachaduras, que tornam-se vias de acesso para agentes de
deterioração;
• A época do corte não influencia na resistência mecânica, mas
sim na durabilidade da madeira.
Toragem
• Trata-se do processo de desgalhamento e corte em
tamanhos de 5 a 6 metros, a fim de facilitar o transporte;
• Também nesta etapa são falquejadas e descascadas.
Desdobro
• É a etapa final para transformação em material de
construção;
• Conjunto de sistemas de corte das toras de madeira;
• O sistema usual é o tangencial.
Falquejamento
• Trata-se do corte de costaneiras (corte lognitudinal);
• Cada tora fica com uma seção aproximadamente
retangular;
• Impede o tombamento no transporte, além da economia
de espaço entre troncos.
Beneficiamento
• O beneficiamento é o
processo de
acabamento da peça,
principalmente para
aquelas que serão
utilizadas de maneira
aparente;
• Já o aparelhamento, é o
processo de
padronização das
medidas das peças de
madeira.
Defeitos
As peças de madeira utilizadas na construção civil apresentam uma
série de defeitos que prejudicam a resistência, o aspecto ou a
durabilidade.
Tais defeitos podem surgir da constituição do tronco ou do processo
de preparação das peças.
São os principais defeitos da madeira:
• Nós;
• Fendas;
• Gretas (ou ventas);
• Abaulamento (ou encanoamento);
• Arqueadura;
• Fibras reversas;
• Esmoada (ou quina morta).Nós
Tratam-se de imperfeições da madeira nos pontos dos troncos
onde existiam galhos. Nos nós, as fibras longitudinais sofrem
desvio de direção, ocasionando redução da resistência à
tração.
Fendas
Aberturas nas extremidades das peças, produzidas pela
secagem mais rápida da superfície, podendo ser evitado
mediante secagem lenta e uniforme da madeira.
Gretas
Separação entre os anéis anuais, provocadas por tensões
internas devidas ao crescimento lateral da árvore, ou por
ações externas, como flexão devida ao vento
Abaulamento e 
Arqueamento
O primeiro trata-se do encurvamento na direção da
largura da peça. Já o segundo é o encurvamento
na direção do comprimento da peça.
Fibras Reversas
Tratam-se de fibras não
paralelas ao eixo da peça,
podendo ser provocadas por
causas naturais ou por
serragem.
As fibras reversas reduzem a
resistência da madeira.
Quina Morta
Conhecida também como esmoada, são os cantos
arredondados da peça, formado pela curvatura
natural do tronco.
A quina morta significa elevada proporção de
madeira branca (alburno).
Tipos de Madeira
As madeiras utilizadas na construção civil podem ser
classificadas em duas categorias:
• Madeiras maciças: que inclui as madeiras brutas
(ou roliças), falquejadas e serradas;
• Madeiras industrializadas: inclui as madeiras
compensadas, laminadas e coladas e
recompostas.
Madeiras Maciças
• Madeiras roliças: é o produto com menor grau de
processamento, e é empregada em forma de tronco,
servindo para estacas, escoramentos, postes, colunas, etc.
Utilizadas com mais frequência em construções provisórias;
• Madeiras falquejadas: são obtidas do tronco, por corte
com machado. No falquejamento do tronco, as laterais
cortadas constituem em perda.
• Madeiras serradas: produto do beneficiamento das toras,
transformando a peça, originalmente cilíndrica em peças
quadradas ou retangulares, de menor dimensão.
Madeiras Maciças
Madeiras Industrializadas
• Madeiras Compensadas: formada pela colagem
de lâminas, sempre em número ímpar, alternando
a direção das fibras, perpendicularmente;
• Madeiras Laminadas: trata-se de um produto
estrutural, formado pela associação de lâminas
de madeiras selecionadas, sendo a direção das
lâminas paralelas;