01 - Caracterização das madeiras

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“Estruturas Metálicas e de Madeira: 
Caracterização de Madeiras”
Prof. Dr. Eng. Jean Pierre Garcia
São Paulo, março de 2020
UNIVERSIDADE SÃO JUDAS
CAMPUS BUTANTÃ
ENGENHARIA CIVIL
ECV7AN-BUA
Objetivo da Aula
Principal Base teórica da aula para estudo:
Livro – PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de madeira : dimensionamento
segundo a norma brasileira NBR 7190/97 e critérios das normas norte-
americana NDS e europeia EUROCODE 5
Cap. 1 e 2
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 Apresentar a madeira como material para estruturas da
construção civil;
 Compreender os principais conceitos relacionados a
estruturas de madeiras;
 Compreender os conceitos relacionados a caracterização
de madeiras para aplicações estruturais;
Introdução
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A madeira, tal como a pedra, é um dos mais antigos
materiais de construção e o que a distingue de outros materiais, é
a renovabilidade, quer por reflorestamento, quer por manejo
florestal das florestas nativas.
Atualmente o domínio da tecnologia do concreto e do aço,
aliados a oferta desses materiais a preços acessíveis, juntamente
com a redução de oferta de madeiras nativas face a redução de
áreas de florestas e das leis ambientais mais severas, levaram a
substituição do uso de armações em madeira nos telhados
de grandes vãos, por aço e, em pisos e escadas, por lajes de
concreto.
Introdução
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Embora a madeira tenha perdido espaço para outros
materiais, ainda é um material de construção muito usado e
versátil, visto que as madeiras nativas vem sendo com sucesso,
gradativamente substituídas por madeiras de reflorestamento e o
produto artesanal por produto industrializado. Assim, hoje os
sistemas estruturais que empregam madeiras, podem ser
classificados em dois tipos, os convencionais e os não
convencionais.
Classificação de Sistemas Estruturais em 
Madeiras
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Sistemas estruturais em madeira, convencionais:
Não são parte integrante da estrutura:
• Cimbramentos (escoramentos) de formas e seus
contraventamentos ;
• Formas para concreto (chapas e tábuas).
São parte integrante da estrutura:
• Tesouras, terças, mãos francesas e demais partes integrantes
da trama da cobertura;
• Vigas e tábuas de pisos;
• Escadas e Colunas
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Sistemas estruturais em madeira, não convencionais:
Tipos de construção:
• Balloon frame;
• Platform;
• Log construcion (toras de madeira).
Figura 1 – Estruturas de Madeira. Ballon Frame (a), Platform (b) e Log Construction (c).
(a) (b) (c)
Classificação de Sistemas Estruturais em 
Madeiras
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Sistemas estruturais em madeira, não convencionais:
Construções industrializadas:
• Treliças (trusses);
• Painéis (panels).
Figura 2 – Estruturas de Madeira. Treliças (a) e Painéis (b).
(a) (b)
Classificação de Sistemas Estruturais em 
Madeiras
Aplicações da madeira
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Pode-se citar como vantagens e desvantagens no
emprego da madeira na construção civil:
Vantagens:
• Fácil trabalhabilidade;
• Baixo consumo de energia para o seu processamento;
• Alta resistência específica;
• Isolante térmico e elétrico;
• Renovabilidade.
Aplicações da madeira
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Desvantagens:
• Material Combustível;
• Ligações entre as peças de difícil execução;
• Defeitos como nós e furos de bichos;
• Tamanhos das peças condicionados pelo tamanho da árvore;
• Características anatômicas, físicas e mecânicas próprias de 
cada espécie;
• Por ser um material higroscópico, tem algumas das suas 
propriedades afetadas pelo teor de água presente na sua 
constituição;
• Dada a sua natureza biológica, está sujeita aos diversos 
mecanismos de deterioração existentes na natureza;
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Desvantagens:
• Alto custo do frete rodoviário;
• Preços inconstantes com distorções acentuadas;
• Falta de regularidade na entrega por parte dos produtores;
• Falta de fornecedores idôneos;
• Falta de qualidade da madeira fornecida.
Nos países desenvolvidos, as desvantagens são
minimizadas ou até mesmo eliminadas, através do emprego de
tecnologias disponíveis.
Aplicações da madeira
Caracterização da madeira
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A estrutura anatômica do tronco da árvore, define as
propriedades da madeira, destacando-se valores a tração e
compressão paralela e perpendicular às fibras, para os diversos
graus de umidade.
As definições a seguir foram transcritas do item 5 da NBR
7190/2010.
Resistência: Define-se resistência, como a aptidão da matéria
suportar tensões. A resistência de um material é determinada
pela máxima tensão que pode ser aplicada a corpos da prova
isentos de defeitos, até o aparecimento de fenômenos
particulares de comportamento, além dos quais há restrição de
emprego do material em elementos estruturais, em geral, ruptura
ou deformação excessiva.
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Rigidez: Define-se como rigidez, ao valor médio do módulo de
elasticidade, determinado na fase de comportamento elasto-
linear no diagrama tensão x deformação.
E0° = Módulo de elasticidade na
direção considerada, medido no
ensaio de compressão paralela
ou normal às fibras. É o
coeficiente angular da reta
secante à curva tensão x
deformação, entre os pontos
correspondentes a 10% e 50%
da resistência convencional a
compressão. Figura 3 – Rigidez de Madeira. 
Caracterização da madeira
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Ew0° = Ec0° = Módulo de elasticidade na direção paralela às
fibras, medido no ensaio de compressão paralela às fibras;
Ew90° = Ec90° = Módulo de elasticidade na direção perpendicular
às fibras, medido no ensaio de compressão normal às fibras.
Na falta de determinação experimental específica,
permite-se adotar:
Caracterização da madeira
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Anisotropia: Devido a orientação das fibras, a madeira apresenta
propriedades diferentes em relação a três direções principais,
longitudinal (L), tangencial (T) e radial ( R ).
a é o ângulo formado entre a direção de uma força aplicada e a
direção das fibras da madeira. Para 0° a  6° , a direção da força
é considerada paralela às fibras, ou seja, considera-se a = 0º.
Para a = 90º, a direção é chamada perpendicular às fibras.
Figura 4 – Anisotropia de Madeira. 
Caracterização da madeira
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Umidade: O teor de umidade influencia muito as propriedades
das madeiras. Madeiras secas são mais resistentes e menos
elásticas, já as madeiras úmidas são mais elásticas e menos
resistentes.
Assim, as propriedades mecânicas das madeiras serão
referidas a uma umidade chamada de umidade padrão. A norma
NBR 7190 / 2010 define no item 5.1.5 quatro classes de umidade
e adota como padrão, Ueq = 12 % .
Caracterização da madeira
Tabela 1 – Classes de Umidade de Madeira. 
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Correção dos valores da resistência e rigidez, para as 
condições padrão de umidade:
Correção para a umidade padrão de 12%, dos valores das
propriedades de resistência e de rigidez de ensaios realizados em
lotes de madeira com umidade com teores entre 10% e 25%,
admitindo-se que para teores de umidade acima de 25%, as
variações das propriedades são pequenas.
Caracterização da madeira
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Duração do carregamento: A duração do carregamento também
influencia na resistência e rigidez das madeiras. Peças
submetidas a carregamentos de curta duração, suportam maiores
tensões do que se estivem submetidas a carregamento de maior
duração.
Temperatura: Admite-se como desprezível a influência da
temperatura, na faixa de utilização entre 10°C e 65° C, devendo a
sua influência ser considerada na sua resistência e rigidez,
quando as peças estruturais
estiverem sujeitas durante longos períodos, a temperaturas fora
dessa faixa.
Caracterização da madeira
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VALORES MÉDIOS
a) Resistência à compressão paralela das fibras: (fwc,0° ou fc,0°),
obtida por ensaio de duração 3 a 8 minutos;
b) Resistência à tração paralela às fibras: (fwt,0° ou ft,0°), obtida
por ensaio de duração 3 a 8 minutos;
c) Resistência à compressão normal às fibras: (fwc,90° ou fc,90°),
obtida por ensaio de duração 3 a 8 minutos;
d) Resistência à tração normal às fibras (fwt,90° ou ft,90°), obtida
por ensaio.
obs: para efeito de projeto estrutural, considera-se nula a
resistência depeças de madeira a tração normal às fibras.
Caracterização da madeira
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e) Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras: (fwv,0° ou fv,0°),
obtida por ensaio;
f) Resistência de embutimento paralelo às fibras: (fwe,0° ou fe,0°),
obtida por ensaio;
g) Resistência de embutimento normal às fibras (fwe,90° ou
fe,90°), obtida por ensaio
h) Densidade básica:
Caracterização da madeira
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Na falta de determinação experimental para espécies usuais, a
partir dos ensaios de compressão paralela às fibras, permite-se
adotar:
Caracterização da madeira
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Valor Médio: Xm = valor médio
de uma propriedade da madeira,
determinado pela média
aritmética dos valores
correspondentes aos elementos
que compõem o lote.
Os valores de cálculo das propriedades das madeiras são
determinados em função da aplicação (condições ambientais,
carregamentos e qualidade da madeira) a partir dos coeficientes
Kmod aplicados aos valores característicos.
Figura 5 – Distribuição Normal. 
Caracterização da madeira
Valores Característicos: Para a distribuição de Gauss nas
aplicações estruturais de madeiras, adota-se fwk = 0,70 fwm.
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Valores de Cálculo: O coeficiente de modificação Kmod é
formado pelo produto dos coeficientes de modificação.
Tabela 2 – Classes de Carregamentos para Estruturas de Madeiras. 
Os coeficientes de modificação Kmod1,2,3 são
apresentados nas tabelas da norma NBR7190/97 (Projeto de
Estruturas de Madeiras).
Caracterização da madeira
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Tabela 3 – Coeficiente 
Kmod1. 
Tabela 4 – Coeficiente 
Kmod2. 
Caracterização da madeira
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Tabela 5 – Coeficiente 
Kmod3 para Coníferas.
Tabela 6 – Coeficiente 
Kmod3 para Folhosas.
Caracterização da madeira
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Tabela 7 – Coeficiente Kmod3 para 
Madeiras Não Classificadas.
Coeficientes de Ponderação da Resistência para Estados Limites 
Últimos:
Valor da Resistência de cálculo (fWd ):
Caracterização da madeira
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Valor da Rigidez Efetiva ( Ec,0°,ef ou Gef)
Caracterização da madeira
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EX01: Determinar a resistência de cálculo e o módulo de
elasticidade efetivo a compressão paralela às fibras, referida a
condição padrão de umidade (Ueq = 12%), conhecidos:
a) Madeira dicotiledônea serrada, classe S2;
b) Classificação visual e por ultrassom;
c) fc0°,m 15% = 5,8 kN/cm2 (limite de resistência média a
compressão paralela às fibras);
d) Ec0°,m 20% = 1460 kN/cm2;
e) Ação de longa duração;
f) a  6º.
Caracterização da madeira
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SOLUÇÃO: Resistência de cálculo à compressão paralela às
fibras.
Como o valor limite de resistência média à compressão paralela
às fibras, obtido em ensaios, refere-se a 15% de umidade,
devemos corrigi-lo para a condição padrão de umidade (U=12%):
Caracterização da madeira
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Caracterização da madeira
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SOLUÇÃO: Módulo de elasticidade efetivo à compressão
paralela às fibras. Correção para condição padrão de umidade.
Caracterização da madeira
Na aula de hoje foram vistos os seguintes assuntos:
 Apresentar a madeira como material para estruturas da
construção civil;
 Compreender os principais conceitos relacionados a
estruturas de madeiras;
 Compreender os conceitos relacionados a caracterização
de madeiras para aplicações estruturais;
Revisão / Fechamento da Aula 
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OBRIGADO!!!