Aula 01 - Construções em Madeira - Caracterização da Madeira

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CONSTRUÇÕES EM MADEIRA
Aula 02 
Caracterização da madeira, o uso como material de construção, produtos da madeira e Sistemas Estruturais
Livro texto base e indicação de leitura: Estruturas de Madeira, Walter Pfeil, Capítulos 1 e 2
Prof. M. Eng. Civil Felix Silva Barreto
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VANTAGENS DA MADEIRA
Produto Natural e Renovável - a madeira é um produto de origem natural e renovável, cujo processo produtivo em relação a outros produtos industrializados, 
exige baixo consumo energético e respeita a natureza. 
Armazéns de Carbono - para a formação da madeira, as árvores captam o 
carbono da atmosfera, e libertam oxigênio. 
Durabilidade - É possível observar peças muito antigas em perfeito estado.
Segurança - A madeira não oxida e resiste a altas temperaturas. 
Versatilidade de uso - pode ser produzida em peças com dimensões estruturais que
podem ser rapidamente desdobradas em peças pequenas, de uma delicadeza excepcional.
Reutilizável - Capacidade de ser reutilizada várias vezes.
Propriedades físico-mecânicas - capaz de resistir tanto a esforços de compressão 
como de tração. Tem uma baixa massa específica e resistência mecânica elevada. 
Não se desfaz quando submetida a choques bruscos;
Textura - no seu aspecto natural apresenta grande variedade de padrões.
DESVANTAGENS DA MADEIRA
Variabilidade - é um material fundamentalmente heterogéneo e anisotrópico. Mesmo depois de transformada, quando já empregue na construção, a madeira é muito sensível ao ambiente, aumentando ou diminuindo de dimensões com as variações de umidade.
Vulnerabilidade - é bastante vulnerável aos agentes externos, e a sua durabilidade é limitada, quando não são tomadas medidas preventivas.
Combustível.
Dimensões - são limitadas: formas alongadas, de secção transversal reduzida.
Anisotropia da Madeira
Variação de propriedades a depender da direção:
Resistência;
Retração ou inchamento com a variação da umidade;
Tipos de madeira de construção
Madeiras duras: árvores frondosas (dicotiledôneas, classe Angiospermas, folhas achatadas e largas); crescimento lento; exemplo: ipê, peroba, maçaranduba, eucalipto.
Madeiras macias: árvores coniferas; classe das Gimnospermas; folhas em forma de agulha ou escamas; crescimento rápido; exemplo: pinho do Paraná, pinheiros etc.
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As plantas que produzem sementes se dividem em angiosprmas e gminospermas.
As ANGIOSPERMAS (angio=vaso e sperma=semente) são consideradas mais evoluídas e produzem sementes com frutos. Exemplo: laranja. milho, feijão etc.
As GMINOSPERMAS (gmino=nu e sperma=semente) são consideradas mais primitivas e produzem sementes sem frutos. Exemplo: cipreste, pinheiro etc. é o caso do pinus.
ANGIOSPERMAS E GMINOSPERMAS
As Angiospermas (semente+fruto) se dividem em: 
Dicotiledôneas e Monocotiledôneas
Todas as Angiospermas que produzem madeira são Dicotiledôneas, mas nem toda Dicotiledônea produz madeira.
DICOTILEDÔNEAS E MONOCOTILEDÔNEAS
Cotilédone é um tecido de reserva (para nutrição da planta no início na germinação quando ela ainda não tem folha e nem raízes desenvolvidas) que se encontra dentro de algumas sementes.
Dependendo da espécie pode ter um cotilédone e por isso são chamadas Monocotiledôneas (milho, trigo, cevada, orquídea, palmeira etc.), e dois ou mais cotilédones e por isso são chamadas de Dicotiledôneas (manga, laranja, roseira, feijão etc.).
Lembrando: todas as Angiospermas que produzem madeira são Dicotiledôneas, mas nem toda Dicotiledônea produz madeira. As Dicotiledôneas que produzem madeiras são geralmente chamadas de Folhosas. A grande maioria das madeiras brasileiras são Folhosas.
DICOTILEDÔNEA
As Gminospermas (semente sem fruto) se dividem em: Cicadáceas, Ginkgo, Coníferas e Gnetófitas.
Dentre as Gminospermas, as Coníferas são as únicas que produzem madeira.São mais comuns no Hemisfério Norte por causa do clima frio.Geralmente a árvore se apresenta na forma de cone e as folhas se apresentam na forma de agulha.O Brasil possui uma conífera nativa que é o pinho-do-paraná (Araucaria angustifolia).O Brasil possui coníferas não nativas (exóticas) plantadas aqui como é o caso do pinus.
CONÍFERAS
Micro-estrutura da madeira
Espécies que possuem quantidade considerável de cerne  madeiras de lei (ex: mogno, imbuia, freijó, maçaranduba e outras), indicadas para a construção civil e indústria do mobiliário
Espécies que possuem grande quantidade de alburno  menos duráveis (ex. eucalípto). Mesmo assim, essas espécies são as mais plantadas 
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Madeira – material da construção civil 
Comparação com outros materiais:
Possui elevada relação resistência/peso;
Bom isolamento térmico;
Durabilidade: madeira não apresenta corrosão mas está sujeita a degradação biológica e ação do fogo;
Disponibilidade de produtos industriais para superar características negativas das madeiras.
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Comportamento quanto ao Fogo
Comportamento quanto ao Fogo
O aço perde sua resistência em 10 minutos na presença de temperaturas elevadas 500º C.
As coníferas, por exemplo, queimam até 2 cm em 30 minutos e 3,5 cm em 60 minutos. 
Comportamento quanto ao Fogo
Micro-estrutura da madeira
Espécies que possuem quantidade considerável de cerne  madeiras de lei (ex: mogno, imbuia, freijó, maçaranduba e outras), indicadas para a construção civil e indústria do mobiliário
Espécies que possuem grande quantidade de alburno  menos duráveis (ex. eucalípto). Mesmo assim, essas espécies são as mais plantadas 
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Produtos de madeira para construções 
Produtos de madeira maciça:
Madeira bruta ou roliça;
Madeira falqueada;
Madeira serrada.
Produtos industrializados de madeira:
- Madeira compensada;
Madeira laminada (microlaminada) e colada;
- Madeira recomposta.
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Produtos de madeira para construções 
Madeira bruta ou roliça
A madeira bruta ou roliça é empregada sob a forma de troncos, em geral apenas descascados, é muito utilizada em cimbramentos, escoramentos, estaqueamentos, em construções rústicas e mais recentemente em pontes de madeira. 
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Produtos de madeira para construções 
Madeira falquejada
A madeira falquejada tem as faces laterais aparadas a machado, podendo formar seções maciças, quadradas ou retangulares, de grandes dimensões. A madeira falquejada é muito utilizada em escoramentos, estaqueamentos, construções rústicas e pontes de madeira.
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Produtos de madeira para construções 
Madeira falquejada
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Produtos de madeira para construções 
Madeira falquejada
Produtos de madeira para construções 
Madeira serrada
As árvores devem ser abatidas de preferência ao se atingir a maturidade (quando o cerne ocupa a maior percentagem do tronco), resultando, então, em madeira de melhor qualidade. 
A melhor época do abate é a estação seca.
O desdobramento do tronco em peças deve ser feito o mais cedo possível após o corte da árvore, a fim de se evitar defeitos decorrentes da secagem da madeira.
O comprimento das toras é limitado por problemas de transporte e manejo, geralmente de 4 m a 6 m.
Secagem da madeira serrada: natural (1 a 3 anos) ou artificial)
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Produtos de madeira para construções 
Madeira serrada
Corte e desdobramento das toras:
desdobramento em pranchas paralelas
desdobramento radial
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Produtos de madeira para construções 
Madeira serrada
Dimensões comerciais de madeiras serrradas
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Produtos de madeira para construções 
Madeira compensada
 Formada pela colagem de 3 ou mais lâminas, alternando-se as direções das fibras em ângulo reto.
 Lâminas com espessuras entre 1 e 5 mm.
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Produtos de madeira para construções 
Madeira compensada
 
Etapas:
 Obtenção das lâminas por corte rotatório
 Secagem, natural ou artificial
 colagem (compensados estruturais: cola sintética)
https://www.youtube.com/watch?v=pOqtpFqofFc
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Produtos de madeira para construções 
Madeira compensada
Vantagens em
relação a madeira maciça:
 Pode ser fabricada em folhas grandes, com defeitos limitados.
Redução da retração e inchamento, graças à ortogonalidade da direção das fibras nas camadas adjacentes.
È mais resistente na direção normal às fibras.
Redução de trincas na cravação de pregos.
 Permite o uso de madeira mais resistente nas camadas externas e menos resistente nas camadas internas, reduzindo custos.
Desvantagem:
 A desvantagem mais importante é o preço elevado.
chapa de madeira compensada
Dimensões: 2,5 x 1,25m
Espessuras: 4 a 30 mm
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Produtos de madeira para construções 
Madeira compensada
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Produtos de madeira para construções 
Madeira laminada (microlaminada) e colada 
 Formada pela associação de lâminas de madeira coladas com adesivos e sob pressão
 Lâminas com espessuras entre 15 e 30 mm obtidas por corte 
Etapas:
 corte e secagem em estufa das lâminas 
 execução de juntas de emendas
 colagem
 acabamento e tratamento preservativo
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Produtos de madeira para construções 
Madeira laminada colada (MLD)
 
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Produtos de madeira para construções 
Madeira laminada colada (MLD)
 
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Produtos de madeira para construções 
Madeira laminada colada (MLD)
 
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Produtos de madeira para construções 
Madeira recomposta. 
Produtos em forma de chapas à base de resíduos de serrarias ou compensada convertidos em flocos e partículas e colados sob pressão
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Produtos de madeira para construções 
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Produtos de madeira para construções 
Defeitos da madeira
As peças de madeira utilizadas nas construções apresentam uma série de defeitos que prejudicam a resistência, o aspecto ou a durabilidade. Os defeitos podem provir da constituição do tronco ou do processo de preparação das peças. A seguir descrevem-se os principais defeitos da madeira:
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Produtos de madeira para construções 
Defeitos da madeira
As peças de madeira utilizadas nas construções apresentam uma série de defeitos que prejudicam a resistência, o aspecto ou a durabilidade. Os defeitos podem provir da constituição do tronco ou do processo de preparação das peças. A seguir descrevem-se os principais defeitos da madeira:
Nós: Imperfeição da madeira nos pontos dos troncos onde existiam galhos. Os galhos ainda vivos na época do abate da árvore produzem nós firmes, enquanto os galhos mortos originam nós soltos. Os nós soltos podem cair durante o corte com a serra, produzindo orifícios na madeira. No nós, as fibras longitudinais sofrem desvio de direção, ocasionando redução na resistência à tração.
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Produtos de madeira para construções 
Defeitos da madeira
As peças de madeira utilizadas nas construções apresentam uma série de defeitos que prejudicam a resistência, o aspecto ou a durabilidade. Os defeitos podem provir da constituição do tronco ou do processo de preparação das peças. A seguir descrevem-se os principais defeitos da madeira:
Fendas: Aberturas nas extremidades das peças, produzida pela secagem mais rápida da superfície; ficam situadas em planos longitudinais radiais, atravessando os anéis de crescimento.
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Produtos de madeira para construções 
Defeitos da madeira
Fibras reversas: Fibras não paralelas ao eixo da peça. As fibras reversas podem ser provocadas por causas naturais ou por serragem. As causas naturais devem-se à proximidade de nós ou ao crescimento das fibras em forma espiral. A serragem da peça em plano inadequado pode produzir peças com fibras inclinadas em relação ao eixo. As fibras reversas reduzem a resistência da madeira.
Abaulamento: Encurvamento na direção longitudinal, isto é, do comprimento da peça.
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Produtos de madeira para construções 
Defeitos da madeira
Arqueadura: Encurvamento na direção longitudinal, isto é, do comprimento da peça.
Esmoada ou quina morta: Canto arredondado, formado pela curvatura natural do tronco. A quina morta significa elevada proporção de madeira branca (alburno).
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Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
Treliças de Cobertura (tesouras)
Vigamentos para pisos
Pórticos
Pontes em madeira
Estruturas Aporticadas para edificações
Cimbramento de madeira.
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Treliças de Cobertura (tesouras)
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
https://www.youtube.com/watch?v=XvYgN_kPAEk
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Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Treliças de Cobertura (tesouras)
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Vigamentos para pisos
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Vigamentos para pisos
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Pórtico biarticulado treliçado 
Pórtico biarticulado de alma cheia de seção I 
Pórticos triarticulados
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Pontes em madeira
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Pontes em madeira
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Estruturas Arporticadas para edificações
Elementos de contraventamento vertical para edificações
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
https://www.youtube.com/watch?v=JU9qLjQ1axs
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Estruturas Aporticadas para edificações
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Estruturas Arporticadas para edificações
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Estruturas Aporticadas para edificações
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Cimbramento de madeira.
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Cimbramento de madeira.
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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Cimbramento de madeira.
Tipos Correntes de Estruturas de Madeira
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1. O que são anéis anuais de crescimento?
2. Quais são as principais diferenças entre as micoestruturas das madeiras duras e das madeiras macias?
3. Qual a característica anatômica da madeira que conduz a sua anisotropia?
4. Desenhar um cubo de madeira que ilustre os anéis anuais de crescimento e as três direções principais da madeira.
5.Defina o ponto de saturação das fibras.
6. Identifique as causas de cada tipo de defeitos na madeira 
Atividade1
1. Porque a madeira serrada deve passar por um período de secagem antes de ser utilizada em construções?
2. Aponte as vantagens da madeira laminada colada sobre a madeira serrada em elação aos seguintes aspectos:
Distribuição dos defeitos ao longo das peças;
Geometria das peças;
Defeitos oriundos de secagem;
Atividade2
3. As treliças de cobertura da figura estão dispostas em planos verticais paralelos e ligados por meio de terças, contraventamentos verticais e de contraventamento no plano do telhado. Descreva as funções estruturais destes elementos de ligação de treliças.
Atividade2
4. A figura mostra um sistema de pórticos paralelos ligados no plano do telhado pelas terças. Destacam-se na figuras sistemas de contraventamento. Descreva as funções estruturais do contraventamento no plano do telhado para as ações de vento nas direções longitudinal e transversal do galpão.
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Atividade2
5. Quais são os principais requisitos para um bom sistema de fôrmas ou escoramento de uma estrutura em concreto armado?
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Atividade2
ESTUDO INDEPENDENTE
Estudar o capítulo 3 do livro de Pfeil