Capítulo 2 A madeira como material de construção (Estudo da madeira)

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ESTRUTURAS DE MADEIRA 
VANTAGENS 
• Possui excelente relação entre resistência e peso 
• Facilidade de fabricação de produtos industrializados 
• Material renovável 
• Bom isolamento térmico 
• Resistência ao fogo 
 
DESVANTAGENS 
• Degradação biológica por ataque de fungos, brocas etc. 
• Material combustível 
• Material natural, apresenta defeitos como fendas e nós que 
interferem em suas propriedades mecânicas 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
 
Cobertura em Madeira laminada colada (MLC) 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
 
Ponte em madeira laminada colada (MLC) 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
 
Sistema construtivo em wood light frame 
(placas de OBS) 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
Sistema construtivo viga/pilar em 
madeira maciça 
Estrutura Metálica e Madeira 
• Material de construção mais antigo: 
 
 
 
• Apresenta uma excelente relação resistência/peso 
 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
 
Considerações sobre a madeira 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
Considerações sobre madeira 
• Facilidade em ser transformada em produtos industrializados: 
MLC, vigas serradas, vigas mistas, pisos laminados, escadas 
em madeira; 
 
• Apresenta adequado isolamento térmico; 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
Classificação das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura Metálica e Madeira 
Classificação das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
* O que distingue as duas categorias de madeira é a estrutura celular 
dos troncos das árvores e não propriamente a resistência. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
CRESCIMENTO E MACROESTRUTURA DAS MADEIRAS 
 
b) RAIOS 
• Células orientadas transversalmente do centro do tronco (medula) 
para a periferia; 
• Armazenam e transportam horizontalmente substâncias nutritivas. 
Estrutura e crescimento das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura Metálica e Madeira 
CRESCIMENTO E MACROESTRUTURA DAS MADEIRAS 
 
b) CERNE 
• Com o crescimento, as células vivas dos alburnos tornam-se inativas 
(cerne); 
• Tem coloração mais escura e baixa permeabilidade; 
• A proporção do cerne aumenta com a idade e sustenta o tronco; 
• O inicio da cernificação varia entre as espécies (eucalipto inicia-se 
aos 5 anos, pinus entre 14 e 20 anos). 
Estrutura e crescimento das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
 CRESCIMENTO E MACROESTRUTURA DAS MADEIRAS 
 
Sequóia (Redwood) 
Estrutura e crescimento das madeiras 
 CRESCIMENTO E MACROESTRUTURA DAS MADEIRAS 
 
• As madeiras para construção devem ser retiradas, 
preferencialmente, do cerne da árvore (mais duráveis); 
• A madeira do alburno é mais higroscópica (absorve água) que 
a do cerne, sendo assim, sensível a decomposição por fungos; 
• Consequentemente, a madeira do alburno aceita melhor a 
penetração de agentes protetores como alcatrão e certos sais 
minerais. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
MICROESTRUTURA DA MADEIRA 
 
• As células da madeira (fibras) 
são como tubos de paredes 
finas alinhados na direção axial 
(vertical) do tronco e coladas 
entre si; 
• Possui função portante. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
MICROESTRUTURA DA MADEIRA 
Estrutura Metálica e Madeira 
Estrutura e crescimento das madeiras 
ESTRUTURA MOLECULAR DA 
MADEIRA 
 
• A madeira é constituída, 
principalmente, por substâncias 
orgânicas; 
• O carbono é denominado 
celulose e constitui 50% da 
madeira. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• As peças de madeira podem apresentar uma série de 
defeitos que comprometem sua resistência, aspecto 
ou durabilidade. 
 
• Os defeitos podem ser decorrentes do processo de 
formação do tronco ou da preparação das peças. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• Fendas e rachaduras: aparecem como consequência 
da diferença de retração nas direções radiais e 
tangenciais da madeira e de diferenças de umidade 
entre regiões no interior da peça. Também a 
secagem rápida. 
 
• Essas diferenças levam ao aparecimento de tensões 
que, tomando-se superiores à resistência dos tecidos 
lenhosos, provocam a ruptura da madeira. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• Gretas: Separação entre os anéis anuais, provocadas 
por tensões internas devido ao crescimento lateral 
da árvore, ou por ações externas, com flexão devido 
ao vento. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• Durante a vida do vegetal podem 
ocorrer: paralisações de crescimento 
(Ex.: estiagem) e ações dinâmicas 
(Ex.: vento); 
 
• Isto pode gerar a formação de 
deslocamentos, separações com 
descontinuidade entre fibras ou entre 
anéis de crescimento. 
Estrutura Metálica e Madeira 
• ABAULAMENTO OU 
ENCANOAMENTO: 
Encurvamento da direção 
da largura da peça. 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• ARQUEAMENTO: Encurvamento da direção 
longitudinal da peça. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
• NÓS: Imperfeições nos pontos onde existam galhos. Os galhos 
vivos na época do abate da árvore produzem nós firmes e os 
galhos mortos produzem nós soltos, estes últimos podem cair 
durante a serragem da peça produzindo furos. 
Estrutura Metálica e Madeira 
Defeitos nas madeiras 
Estrutura Metálica e Madeira 
Desvios de veio e fibras retorcidas 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
ANISOTROPIA DA MADEIRA 
• A madeira é um material anisotrópico e sua anisotropia varia 
em função da orientação das células; 
• Desta forma, destacam-se as seguintes direções: Longitudinal, 
radial e tangencial. 
ANISOTROPIA DA MADEIRA 
• Na prática, a diferença entre as direções radial e 
tangencial tem pouca importância. 
• Em geral, diferenciam-se as propriedades na direção 
das fibras principais (direção longitudinal) ou a 
análise se dá na direção perpendicular às fibras. 
 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
• A umidade tem grande influência sobre as propriedades da 
madeira; 
• O GRAU DE UMIDADE (U) é o peso de água contido na madeira 
expresso como uma porcentagem do peso da madeira seca em 
estufa (até a estabilização de peso). 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
• A quantidade de água das madeiras verdes ou recém 
cortadas varia muito em relação a espécie e a 
estação do ano; 
• Em geral: 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
 
• A umidade pode estar presente em forma de água no interior da 
cavidade das células ocas (fibras) e também nas paredes das fibras. 
 
• Ponto de saturação das fibras: quando a madeira é posta para 
secar, evapora-se a água contidas nas células ocas (fibras), 
atingindo-se o ponto de saturação das fibras (PSF) no qual as 
paredes das celulas ainda estão saturadas, porém a água no seu 
interior evaporou  MADEIRA MEIO SECA (20%<U<30%). 
 
• Continuando a secagem, a madeira atinge um ponto de equilíbrio 
com o ar  MADEIRA AO AR (U<PSF). 
 Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
 
• No Brasil, adota-se que o ponto de equilíbrio padrão 
de referência para as propriedades de resistência e 
rigidez da madeira, a umidade é considerada de12%. 
• Natureza higroscópica. 
• Retração e inchamento. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
• TABELA NBR 7190/97  CLASSES DE UNIDADE (Em função da 
umidade relativa do ar onde a estrutura será executada). 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
UMIDADE DA MADEIRA 
• As classes da madeira definidas em norma tem por finalidade 
ajustar as propriedades de resistência e de rigidez da madeira 
em função das condições ambientais onde permanecerão as 
estruturas. 
 
• Estas classes também podem ser utilizadas para a escolha de 
métodos de tratamentos preservativos para as madeiras. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
RETRAÇÃO, RETRABILIDADE OU INCHAMENTO 
• Ocorrem com a variação da umidade entre 0% e o 
ponto de saturação das fibras (PSF); 
 
• A variação dimensional é aproximadamente linear e 
o fenômeno é mais importante na direção 
tangencial. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
RETRAÇÃO, RETRABILIDADE OU INCHAMENTO 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
• DENSIDADE APARENTE (ρ): é determinada para uma 
umidade padrão de referência 12%. É utilizada para 
classificação da madeira e nos cálculos estruturais. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
RESISTÊNCIA AO FOGO 
• A madeira, quando adequadamente dimensionada, 
apresenta resistência ao fogo superior à outros 
materiais; 
 
• Quando exposta ao fogo, uma peça de madeira torna-
se combustível para a propagação das chamas, porém, 
após alguns minutos, uma camada mais extensa da 
madeira já carboniza se torna um isolante térmico que 
contém o incêndio. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
RESISTÊNCIA AO FOGO 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
DILATAÇÃO TÉRMICA 
 A madeira pode se dilatar sob a ação do calor, mas 
essas variações dimensionadas são pequenas, diante 
das variações internas de retração. 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
DURABILIDADE NATURAL 
• Varia de acordo com o tipo da madeira; 
• Em geral, as madeiras necessitam de alguma intervenção para 
evitar ataques biológicos (pincelamento, aspersão, 
pulverização, imersão, substituição da seiva, autoclave). 
Estrutura Metálica e Madeira 
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS 
• As madeiras utilizadas na construção civil, com 
relação a produção, podem ser classificadas 
em duas categorias: 
Estrutura Metálica e Madeira 
TIPOS DE MADEIRA DE CONSTRUÇÃO