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Curso: Engenharia Civil Disciplina: Estruturas de Madeira Professor: Ramon Reis Rodrigues 1 2 ▪A madeira é, provavelmente, o material de construção mais antigo dada sua disponibilidade na natureza e sua relativa facilidade de manuseio. 3 ▪Na construção Civil: ▪Material Definitivo e Permanente = Estruturas e Ambientação 4 ▪Na construção Civil: ▪Elementos Provisórios = Andaimes, formas, escoras, etc. 5 6 ▪Reflorestamento ▪“O ciclo de regeneração, pode facilmente superar o volume que está sendo utilizado garantindo a SUSTENTABILIDADE. 7 8 As Gimnospermas e Angiospermas são as de interesse da engenharia, pois são elas que produzem madeira. ▪Gimnospermas: ▪Não apresentam frutos. ▪Ordem principal de interesse são as Coníferas: ▪Flores que se assemelham a cones. ▪Maioria com folhas em forma de agulha. = ACICULIFOLIADA ▪Raízes pivotante. ▪Madeira mole = “SOFTWOODS” ▪Na América do sul , destacam-se o Pinus e Araucária. 9 ▪Angiospermas: ▪São vegetais mais evoluídos. ▪Possuem flores e frutos, os quais protegem a semente e fornecem substância nutritivas que enriquecem o solo onde as sementes germinarão. ▪Monocotiledôneas e Dicotiledôneas 10 ▪Angiospermas: Monocotiledôneas ▪Ex.: Capim, cana-de-açúcar, milho, arroz, palmeiras, bambu, etc. ▪As palmeiras fornecem madeiras não duráveis = Estruturas Provisórias ▪O bambu apresenta boa resistência mecânica e pequeno peso específico = pode ser aplicado como material estrutural. 11 ▪Angiospermas: Dicotiledôneas ▪Madeiras duras = “HARDWOODS” ▪Nem todas dicotiledôneas produzem madeira ▪Ex.: feijão, amendoim, abacateiro, ipê, peroba, mogno, etc. ▪Principais espécies utilizadas na construção civil, principalmente as denominadas “Madeiras de Lei”. 12 Madeiras duras ▪Crescimento lento 13 Madeiras moles ▪Crescimento rápido Madeiras duras ▪Crescimento lento 14 Madeiras moles ▪Crescimento rápido Essas categorias distinguem-se pela estrutura celular dos troncos e não propriamente pela resistência. ▪Madeiras de Lei ▪São mais pesadas e densas. ▪Resistente ao ataque de fungos e insetos. ▪Agradável aspecto estético. ▪Valor comercial alto. ▪Ex.: Ipê, mogno, etc. 15 16 ▪Raiz: ▪ Ancora a árvore no solo e dele retira água contendo sais minerais dissolvidos. ▪Tronco: ▪ Sustenta a copa com sua galharia e conduz por capilaridade a seiva bruta e a seiva elaborada. ▪Copa: ▪ Ramos, folhas, flores e frutos 17 ▪ Casca: proteção externa da árvore, formada por uma camada externa morta e fina camada interna de tecido vivo e macio. ▪ Alburno: madeira jovem, mais permeável, menos denso, mais propensa a ataque de fungos apodrecedores, menor resistência. 18 ▪ Cerne ou durâmen: com o crescimento, as células vivas do alburno tornam-se inativas e constituem o cerne, de coloração mais escura, passando a ter apenas função de sustentar o tronco, por isso é mais densa e resistente. ▪ Medula: tecido macio, em torno do qual se verifica o primeiro crescimento da madeira. 19 ▪Anéis de crescimento: ▪ Os troncos das árvores crescem pela adição de anéis em volta da medula. ▪ Registram a idade da árvore e servem de referência para o estudo de anisotropia da madeira. 20 DEFEITOS DAS MADEIRAS ▪É pouco provável a obtenção da matéria-prima isenta de defeitos. ▪Por ser material biológico, a genética determina suas características físicas e mecânicas. 21 DEFEITOS DAS MADEIRAS NÓS ▪Defeitos muito comuns. ▪Controle sistemático da poda reduz a ocorrência desse problema. ▪Dificulta o processo de desdobro, aplanaimento, colagem e acabamento. = FISSURAS 22 DEFEITOS DAS MADEIRAS DEFEITOS DE SECAGEM ▪Provocados por efeitos da retratilidade do material, quando perde umidade nos processos de secagem natural ou artificial. 23 24 DEFEITOS DAS MADEIRAS DEFEITOS DE SECAGEM Rachaduras Arqueamento Encurvamento Colapso Abaulamento Torcimento 25 DEFEITOS DAS MADEIRAS DEFEITOS DE SECAGEM Rachaduras Esmoado DEFEITOS DAS MADEIRAS DEFEITOS DE ALTERAÇÃO ▪Provocados por agentes de deterioração, como fungos, insetos, etc. ▪Em caso de estrutura em ambientes nocivos, recomenda-se inspeção periódica e a substituição das peças em que ocorram incidências. 26 27 “Existem diversas espécies, portanto, com diferentes propriedades. É necessário o conhecimento de todas essas características, para um melhor aproveitamento do material.” 28 ▪Alguns fatores que influenciam: ▪Espécie da árvore. ▪O solo e o clima da região de origem da árvore. ▪Fisiologia da árvore. ▪Anatomia do tecido lenhoso. 29 i. Anisotropia ▪Material que não possui as mesmas propriedades físicas ou químicas nas diversas direções em que se pode analisar. 30 T = Tangencial R = Radial L = Longitudinal ii. Higroscopia ▪A madeira absorve umidade da atmosfera quando seca, e a libera quando úmida, para manter equilíbrio. Absorção = INCHAÇO Liberação = RETRAÇÃO 31 ii. Higroscopia 32 Rachaduras Arqueamento Encurvamento Colapso Abaulamento Torcimento As diferentes retrações nas três dimensões explicam a maioria dos defeitos na secagem. iii. Umidade ▪O grau de umidade (U) é o peso de água contido na madeira, em porcentagem do peso da madeira seca em estufa (ms). 𝑼(%) = 𝒎𝒖 −𝒎𝒔 𝒎𝒔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 33 𝒎𝒖 = massa úmida 𝒎𝒔 = massa seca U(%) = teor de umidade iii. Umidade 34 ▪O teor de umidade corresponde ao mínimo de água livre e ao máximo de água de impregnação. = PONTO DE SATURAÇÃO DAS FIBRAS (PSF) iii. Umidade 35 iii. Umidade 36 iii. Umidade ▪A perda de água até o PSF não causa problemas para a estrutura da madeira. ▪A partir desse ponto a perda de umidade é acompanhada pela retração e aumento de resistência = SECAGEM. 37 iii. Umidade ▪Madeira verde = U(%) ≥ PSF, em torno 30% ▪Madeira seca = atingiu o ponto de equilíbrio com o ambiente. 38 iii. Umidade Ex.: Uma tora de madeira verde de 650 kgf de peso apresenta, no ponto de saturação, uma umidade de 30%. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², o seu peso seco em estufa, em kN, é: (A) 4,55 (B) 45,5 (C) 455,0 (D) 50,0 (E) 5,0 39 iii. Umidade Ex.: Uma tora de madeira verde de 650 kgf de peso apresenta, no ponto de saturação, uma umidade de 30%. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², o seu peso seco em estufa, em kN, é: (A) 4,55 (B) 45,5 (C) 455,0 (D) 50,0 (E) 5,0 40 𝑼(%) = 𝒎𝒖 −𝒎𝒔 𝒎𝒔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒖 = 650 kg U(%) = 30% 𝟑𝟎 = 𝟔𝟓𝟎 −𝒎𝒔 𝒎𝒔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟑 ∗ 𝒎𝒔 = 𝟔𝟓𝟎 −𝒎𝒔 ∗ 𝟏𝟎 𝒎𝒔 = 𝟓𝟎𝟎 𝒌𝒈 𝒑𝒆𝒔𝒐𝒔 = 𝟓𝟎𝟎 ∗ 𝟏𝟎 = 𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑵 = 𝟓 𝒌𝑵 41 ÷ 10 iv. Densidade ▪A umidade apresenta grande influência na densidade da madeira. - Densidade Básica - Densidade Aparente 42 𝜌 = 𝑚𝑠 𝑉𝑢 𝜌 = 𝑚 𝑣 Massa e volume a 12% de umidade iv. Densidade ▪Fatores que influenciam: ▪Espécie ▪Teor de umidade = altera o peso e volume 𝑚𝑢 = 𝑚𝑠 ∗ (1 − 𝑈) 𝑉𝑢 = 𝑉𝑠 ∗ 1 − 𝛼𝑉 ▪Fatores externos: clima, solo, adubação, poda. 43 𝛼V = Coeficiente de inchamento volumétrico v. Retratibilidade ▪É a redução das dimensões em uma peça da madeira pela saída de água de impregnação. 44 vi. Desempenho ao fogo ▪É errado a afirmação de que a madeira não é resistente ao fogo. ▪Quando bem dimensionada apresenta desempenho ao fogo superior à de outros materiais estruturais. 45 vi. Desempenho ao fogo 1. exposição ao fogo 2. carbonização camada externa. 3. carbonização retém o calor, contendo o fogo. 46 vi. Desempenho ao fogo 47 ▪As estruturas metálicas não tem reação inflamável, mas perdem resistência mecânica rapidamente em temperaturas elevadas. vi. Desempenho ao fogo ▪Alguns países preferem construções de madeira devido ao seu comportamento previsível quanto à ação de incêndio. ▪Normas já preveem um aumento na espessura da seção transversal das peças para atender esse risco. 48 vii. Dilatação linear ▪Longitudinal = 0,3 * 10-5 a 0,45 * 10-5 ºC-1 1/3 do coeficiente de dilatação do aço. ▪Tangencial ou radial varia como peso específico Madeiras duras = 4,5 * 10-5 ºC-1 Madeiras moles = 8,0 * 10-5 ºC-1 49 50 Vulnerabilidade a ataques biológicos 51 ▪Depende: ➢Da camada do tronco onde foi estraída (alburno é mais sensível que o cerno). Vulnerabilidade a ataques biológicos 52 ▪Depende: ➢Da espécie. ➢Algumas são mais resistentes que outras. Vulnerabilidade a ataques biológicos 53 ▪Depende: ➢Das condições ambientais. ➢Reumidificação ➢Contato com o solo. ➢Agentes biológicos (cupins, fungos, etc.). Vulnerabilidade a ataques biológicos 54 “A baixa durabilidade natural de algumas espécies pode ser compensada por um tratamento preservativo adequado às peças, alcançando-se assim melhores níveis de durabilidade, próximos dos apresentados pelas espécies naturalmente resistentes.” 55 56 Questionário. + Construa um texto dissertativo-argumentativo diante do Tema “Os desafios do uso da madeira na construção civil”. Apresente o tema, identifique o problema, e expresse uma possível solução. Mínimo de linhas: 25. Máximo de linhas: 30. 57 58 BAUER, L. A. Falcão. Materiais de Construção – Concreto, Madeira, Cerâmica, Metais, Plástico, Asfalto. 5. ed. vol. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2008. PFEIL, Walter; PFEIL, Michèle. Estruturas de Madeira. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003.
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