Aula_01_Estruturas_de_Madeira

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6/9/2011
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CAMPUS CATALÃO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Estruturas de Madeira
Tópico:
Generalidades
Estruturas de Madeira – Prof. Wellington Andrade 1
CONTEÚDO:
1. Introdução
2. Classificação das Árvores
3. Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
4. Fisiologia da Árvore
5. Anatomia do Tecido Lenhoso
6. Terminologia
7. Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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1- Introdução
NOSSO PAPEL
Interferir para que as florestas não sejam
devastadas de forma Predatória.
BRASIL Reconhecimento mundial pela riqueza da Biodiversidade
das suas florestas.
CONSUMIDORES Pouco ou nenhum conhecimento deste insumo.
Uso intensivo de poucas Espécies provoca grande pressão ao Meio
Ambiente.
Extinção de espécies da fauna e da flora.
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A Floresta não consegue se Recompor 
naturalmente na mesma velocidade
Exploração
Extrativista
Inexistência de 
Plano de Manejo
Retirada de um grande volume
de Espécies definidas pelo
mercado
Desmatamento do
Território Nacional
Projetos Agropecuários e Urbanísticos,
Extrativismo Vegetal ou Exploração Mineral.
Fontes das Madeiras:
Florestas plantadas (indústrias de madeira serrada, painéis à base de
madeira e móveis), controladas pelo IBAMA.
1- Introdução
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Fontes das Madeiras:
Florestas nativas (exploradas para atender ao mercado de madeiras)
• Manejo florestal: exploração planejada e controlada da mata nativa
(aprovado pelo IBAMA).
• Exploração extrativista: explora comercialmente apenas as
espécies com valor de mercado, sem projetos de manejo.
Sistema de Certificação Florestal
Brasileiro do Inmetro (Cerflor)
Certifica a produção adequada
ambientalmente.
Sistema Integrado de
Monitoramento e Controle dos
Recursos e Produtos Florestais
(Sisprof)
Implantado pelo IBAMA.
1- Introdução
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• Desenvolvimento Econômico Desenvolvimento Sustentável
• Desenvolvimento sustentável do Setor Florestal:
Reflorestamento
Melhoria da Qualidade do Ar
Manutenção da Biodiversidade
Redução de Áreas Erodidas 
(Proteção dos Recursos 
Hídricos)
Manejo 
Florestal
Conservação 
da Qualidade 
de Vida
Expansão 
Econômica 
• Métodos 
Racionais de 
Exploração
Melhor Qualidade e Quantidade 
de Serviços Ambientais
Ampliar os 
Conhecimentos 
(Sub-utilizadas)
1- Introdução
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2- Classificação das Árvores
Árvores
Plantas Superiores
Elevada Complexidade
Anatômica
Fisiológica
Fanerógamas
Gimnospermas Angiospermas
Coníferas Dicotiledôneas
Madeiras Moles 
(Softwoods)
Pinho-do-Paraná
Madeiras Duras 
(Hardwoods)
Maçaranduba
Jatobá
Peroba Rosa
IpêPinus
Monocotiledôneas
Bambu
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Fanerógamas:
• Plantas com sementes (espermatófitas), dotados de vasos condutores de
seiva (vasculares).
• Têm ramos reprodutivos especializados (estróbilos em gimnospermas e
flores em angiospermas).
• Gimnospermas têm sementes expostas (nuas) e angiospermas têm
sementes abrigadas no interior de frutos.
2- Classificação das Árvores
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Coníferas
Menor resistência e densidade em relação as dicotiledôneas;
Maior resistência e densidade;
Dicotiledôneas
São típicas de regiões de clima frio;
Aclimatam-se melhor em regiões de clima quente ;
Têm folhas com formato de escamas ou agulhas.
Compreende praticamente todas as espécies das Florestas
Tropicais;
Têm folhas de diferente formato (renovadas
periodicamente).
2- Classificação das Árvores
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Obs.: A madeira é um material anisotrópico.
Eixos relacionados com as direções de fibras da madeira:
2- Classificação das Árvores
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3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
• No Brasil, a madeira é utilizada para múltiplas finalidades:
– Construção Civil:
• Coberturas de indústrias, residências, construções rurais;
• Cimbramentos para concreto armado e protendido;
• Pontes (Eucalipto) e passarelas;
• Edificações em ambientes altamente corrosivos;
• Linhas de transmissão;
• Construções rurais, silos;
• Obras portuárias;
• Componentes de edificação (portas, forros, pisos, etc).
– Indústria moveleira;
– Indústria de embalagens;
– Meios de transporte (barcos, carrocerias, vagões de trem, dormentes);
– Etc.
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• Preconceitos inerentes à madeira:
– A falta de tradição no uso da madeira;
– Estrutura concebidas por carpinteiros (não é o ideal);
– Problemas advindos da estabilidade dimensional e deterioração da
madeira, agravados pelas condições climáticas de nosso país;
– A pouca ênfase dada nos cursos de arquitetura e engenharia;
– O desconhecimento da tecnologia da madeira;
– Falta de projetos específicos desenvolvidos por profissionais
habilitados.
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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“ Conheço um bairro da periferia muito pobre onde
todas as casas são de madeira, que pobreza!”
“ Conheço uma casa fantástica de um cidadão
muito rico; as vigas, os pilares, o piso, o forro, os
rodapés, tudo em madeira, um luxo!”
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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Levando em consideração as técnicas de manejo, o
emprego da Madeira, como material estrutural, se
constitui numa perigosa ameaça ecológica?
Partindo do ponto de vista ambiental seria correto
substituir a madeira por outros materiais estruturais,
como o aço ou o concreto armado?
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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Elevada Resistência (C20 a C60)
Fácil manuseio (baixa densidade)
Bom Isolamento Térmico
Apresenta Inúmeros Defeitos
Vulnerável à Degradação Biológica
Problemas Culturais e Tecnológicos
ALGUMAS 
VANTAGENS
ALGUMAS 
DESVANTAGENS
Aspecto Visual (várias formas)
Inflamável, porém melhor que o 
aço
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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Dentre os materiais estruturais: aço, concreto e madeira;
a madeira seria o material mais prejudicado por uma
eventual exposição ao fogo?
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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As chamas ou labaredas de fogo queimam a uma certa distancia da superfície da madeira.
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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Seção de uma viga de madeira laminada colada, exposta ao fogo durante 30 minutos.
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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A B C D E F G H
Material Densidade 
(g/cm³)
Energ. de 
Produção
(MJ/m³)
Resistência
(MPa)
Modul. de 
Elasticid. 
(MPa)
C/D D/B E/B
Concreto
(C20)
2,4 1.920 20 20.000 96 8 8.333
Aço (A-36) 7,8 234.000 250 210.000 936 32 26.923
Conífera
(U=12%)
0,6 600 50 10.000 12 83 16.667
Dicotiledônea
(U=12%)
0,9 630 75 15.000 8 83 16.677
Tabela – Materiais estruturais, dados comparativos.
Fonte: Calil Jr. e Dias (1997)
Energia consumida na produção: concreto – queima de óleo; aço – queima de carvão; madeira
– energia solar.3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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Manuseio e 
tratamento adequado 
do material
Utilização de sistema 
estrutural apropriado
Cuidado nos detalhes 
construtivos
1.
2.
3.
Cuidados Necessários
3- Considerações a Respeito do Emprego da Madeira
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4- Fisiologia da Árvore
• O crescimento principal da árvore ocorre verticalmente.
• Esse crescimento é contínuo (apresenta variações em função das
condições climáticas e da espécie da madeira).
• Aumento do diâmetro do tronco, devido ao crescimento horizontal
(câmbio).
• No corte transversal de um tronco de árvore, essas camadas aparecem
como anéis de crescimento.
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Casca externa
Casca interna
Cambio
Cerne
Alburno
Medula
Raio Medular
4- Fisiologia da Árvore
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• Casca externa: função de proteger o tronco das intempéries e, ao
mesmo tempo, evitar a evaporação excessiva da água interna.
• Casca interna: é responsável pelo fluxo de cima para baixo dos
açúcares produzidos nas folhas para o resto da árvore.
• Câmbio: é uma fina camada (quase invisível) responsável pela
reprodução das células da árvore (crescimento e brotação).
• Alburno: tem a função de levar a água absorvida pelas raízes para as
folhas. É matéria viva (coloração mais clara).
4- Fisiologia da Árvore
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• Cerne: é constituído por células mortas com paredes celulares mais
grossas devido a impregnação de lignina e outros compostos (mais
escuro, denso, resistente e durável). Estruturalmente é a melhor parte
do tronco.
• O lenho: é a parte resistente do tronco (alburno + cerne).
• Medula: é a parte mais antiga do tronco e, muitas vezes, já
apodrecido. Deve-se evitar peças com medula.
• Raio medular: ligação de diferentes camadas entre si e transporte e
armazenamento de seiva
4- Fisiologia da Árvore
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4- Fisiologia da Árvore
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4- Fisiologia da Árvore
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• As raízes recolhe a seiva bruta (água + sais minerais) que em movimento
ascendente pelo alburno atinge as folhas;
• Na presença de luz, calor e absorção de gás carbônico ocorre a
fotossíntese (formação da seiva elaborada);
Processo de 
formação da 
madeira
• A seiva elaborada, em movimento
descendente (pela periferia) e
horizontal para o centro vai se
depositando no lenho, tornando-o
consistente como madeira.
4- Fisiologia da Árvore
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5- Anatomia do Tecido Lenhoso
• Células de forma alongada com vazios internos – apresentam tamanhos e formas
variadas, de acordo com a sua função e com a classificação botânica.
• Principais elementos: traqueídeos, vasos, fibras e raios medulares.
Coníferas
Traqueídeos e 
raios medulares 
Função: transporte da seiva bruta e
dar resistência e rigidez à madeira.
Dicotiledôneas
Vasos Função: transportar a seiva bruta;
Raios Função: transportar, horizontalmente, a seiva
elaborada;
Fibras Função: conferir resistência e rigidez à
madeira.
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Coníferas Dicotiledôneas
5- Anatomia do Tecido Lenhoso
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6- Terminologia
Termos utilizados para caracterizar as propriedades da madeira (segundo
o teor de umidade):
• Madeira verde: umidade igual ou superior ao ponto de saturação
(umidade em torno de 25%)
• Madeira seca ao ar: caracterizada por uma umidade adquirida nas
condições atmosféricas locais. A NBR7190/97 (Projeto de Estruturas de
Madeira) considera o valor de 12% como referência.
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7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
• Pouco provável a obtenção da matéria-prima isenta de defeitos.
• Por ser um material biológico, este guarda consigo uma carga genética
que determina suas características físicas e mecânicas e possui
particularidades que são acentuadas ou abrandadas conforme as
condições ambientais.
• Defeito:
– Irregularidade;
– Descontinuidade ou anomalia estrutural;
– Alteração química ou de coloração;
– Modificação do fuste ou de peças (originada na vida da árvore,
exploração e transporte, secagem e outras operações tecnológicas).
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CLASSIFICAÇÃO DOS DEFEITOS DE ACORDO COM SUA ORIGEM E
OCORRÊNCIA:
• Defeitos de Crescimento: são originados em resultado de modificações
nos crescimento e estrutura fibrosa do material;
• Defeitos de Secagem: consequente de secagem mal conduzida;
• Defeitos de Processamento: decorrente do desdobro e emparelhamento
da peça (arestas quebradas e variação das dimensões);
• Defeitos de Modificação: originados por agentes de deterioração
(fungos e insetos).
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Nós
• Imperfeição da madeira nos pontos
onde existiam galhos;
• Galhos ainda vivos na época do
abate produzem nós firmes;
• Galhos mortos originam nós soltos –
podem cair durante o corte com a
serra gerando orifícios;
• As fibras longitudinais sofrem desvio
de direção (redução da resistência a
tração).
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Nós Vivos Nós Mortos
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Fendas
• Aberturas nas extremidades da peças
produzidas pela secagem mais rápida
da superfície;
• Situam-se nos planos longitudinais
radiais, atravessando os anéis de
crescimento;
• Pode ser evitado mediante secagem
lenta e uniforme;
1 – Fendas Periféricas
2 a 4 – Fendas de Cerne
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Fendas Anelares 
ou Gretas Parcias
Fendas Radias e Fissuras 
Internas
Fissuras Internas
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Gretas
• Separação entre os anéis anuais;
• Provocada por tensões internas
devidas ao crescimento da árvore, ou
por ações externas, como flexão
devida ao vento;
1 – Greta Parcial
2 – Greta Completa
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Abaulamento
• Encurvamento na direção da largura
da peça;
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Arqueamento
• Encurvamento na direção
longitudinal, isto é, do comprimento
da peça;
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Fibras Reversas
• Provocadas por causa naturais ou por
serragem;
• Causa Naturais – Proximidade de nós
ou crescimento de fibras em forma de
espiral;
• Serragem da peça em plano
inadequado (fibras inclinas em relação
ao eixo);
• Reduzem a resistência da madeira.Fibras não paralelas ao eixo
da peça.
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Empenamento • Decorrente de uma secagem
inadequada;
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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Distorções por retração de peças de madeira de diversas formas, conforme a
posição relativa dos anéis anuais.
7- Alguns Tipos de Defeitos da Madeira
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