Aula 10 - Madeiras

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Química dos materiais
Aula 10 - Madeiras
INTRODUÇÃO
A madeira é empregada para diversos �ns, tais como: construções; pontes; linhas de transmissão de energia elétrica;
indústria moveleira; construções rurais e; especialmente, em edi�cações em ambientes altamente corrosivos, como à
beira-mar, nas indústrias químicas, curtumes etc. 
Atualmente, ainda existe, no Brasil, um grande preconceito em relação ao emprego da madeira. Isto se deve ao
desconhecimento do material e à falta de projetos especí�cos e bem elaborados. 
As construções em madeira, geralmente, são idealizadas por carpinteiros que não são preparados para projetar, mas
apenas para executar. Consequentemente, as construções de madeira são vulneráveis aos mais diversos tipos de
problemas, o que gera uma mentalidade equivocada sobre o material madeira. 
Em geral, as universidades brasileiras não oferecem um preparo adequado ao engenheiro civil na área da madeira. Este
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despreparo do engenheiro causa uma fuga à elaboração de projetos de estruturas de madeira. Vãos signi�cativos não
recebem o dimensionamento apropriado, �cando comprometido o funcionamento da estrutura. Assim, é muito comum
ver estruturas de madeira apresentando �echas excessivas, com empenamentos, torções, instabilidades etc.
OBJETIVOS
Reconhecer conceitos, de�nições e aplicações das madeiras;
Analisar a importância das madeiras na indústria da construção;
Identi�car os tipos de madeiras existentes.
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MADEIRA
A madeira é um dos mais antigos materiais utilizados desde os primórdios da civilização. Isso ocorre
porque apresentam características técnicas, econômicas e estéticas que di�cilmente se encontram
em outros materiais, pois ela apresenta (BAUER et al, 2000):
Fonte da Imagem:
Contudo, mesmo que seu emprego seja muito antigo, a madeira recebeu reconhecimento como moderno material de
construção, em condições de atender as exigências de técnicas construtivas só recentemente desenvolvidas, quando
outros tantos processos de bene�ciamento permitiam anular as características negativas que ela apresenta em seu
estado natural. Quais sejam: 
a degradação de suas propriedades e o surgimento de tensões internas, em virtude de alterações em sua umidade,
anulados pelos processos de secagem arti�cial;
a deterioração, quando em ambientes que favoreçam o desenvolvimento de seus principais predadores, controlada
pelos tratamentos de preservação;
a marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição �brosa orientada, assim como a limitação de
suas dimensões, controladas pelos processos de transformação nos laminados, contraplacados e aglomerados de
madeira.
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(BAUER et al, 2000)
A tabela a seguir relaciona as principais espécies de madeira utilizadas no Brasil, bem como os seus principais usos:
Tabela das madeiras mais utilizadas na construção civil. 
Fonte: //www.ipt.br/centros_tecnologicos/CT-FLORESTA
PROPRIEDADES
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As propriedades físicas e mecânicas da madeira apresentam comportamentos diferentes, principalmente entre
espécies. Esta variabilidade pode, no entanto, ser medida através de um sistema de amostragem aleatória e
representativa, com um erro mínimo de estimativa, tal processo pode ser de�nido através de ensaios em corpos de
prova, sendo que estes devem estar isentos de defeitos, como nós, �bras inclinadas, rachaduras empenamentos. 
A caracterização física e mecânica da madeira tem como objetivo identi�car os usos especí�cos da espécie e estimar
as tensões de cálculo para auxiliar no dimensionamento de estruturas. 
As principais propriedades físicas da madeira são:
1. Cor
É uma característica que auxilia na identi�cação de espécies e classi�cação em usos �nais.
A madeira serrada sofre alteração de cor com o passar do tempo, em exposição à luz solar,
ataque de fungos e bactérias, ou variação do teor de umidade, pela oxidação de seus
elementos orgânicos. 
A variação da cor natural da madeira se deve, principalmente, à presença de extrativos
(taninos, resinas e óleos) nas células e nas paredes celulares, que se depositam de forma
mais acentuada no cerne. Geralmente, as madeiras de cores escuras apresentam mais
durabilidade natural, porque alguns destes extrativos são tóxicos aos fungos e insetos.
2. Cheiro
Ocorre em algumas espécies, sendo mais evidente em madeiras com alto teor de umidade.
É consequência da presença de substâncias, na sua maioria, voláteis, que tendem a diminuir
com o passar do tempo. É uma característica importante na identi�cação de espécies e na
classi�cação em usos �nais, devido à possibilidade de desprender odor desagradável.
3. Grã
É o termo usado para descrever a direção longitudinal dos elementos anatômicos
estruturais da madeira (�bras, vasos e traqueídes) na árvore, em relação ao crescimento
axial e na madeira serrada, em relação a uma superfície em exposição. De forma prática,
quando se racha uma peça de madeira na direção longitudinal, ela se parte seguindo a
direção dos elementos anatômicos, isto é, na direção da grã. 
No processo de crescimento da árvore, são vários os fatores que in�uenciam no arranjo e na
orientação desses elementos. Devido à diversi�cação dos tipos de grã e sua importância na
utilização da madeira, a grã é classi�cada em direita (reta) e irregular. 
Na grã direita, existe o paralelismo dos elementos anatômicos, com a direção longitudinal
do tronco ou da peça serrada. Esta é a orientação mais comum e desejável, por fornecer
madeira serrada de qualidade, tanto em termos de resistência estrutural, quanto de
processamento primário e secundário, e estabilidade dimensional no processo de secagem. 
Na grã irregular, os elementos anatômicos podem estar orientados de forma inclinada, em
espiral, ondulada ou entrecruzados, em relação ao eixo longitudinal do tronco. Neste tipo de
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grã, a madeira apresenta uma maior variabilidade de comportamento, di�cultando assim,
nos processos de caracterização. 
Porém, fornece �guras decorativas bastante interessantes, que são exploradas, quando o
aspecto visual é fator decisivo na escolha de uma determinada espécie.
Principais tipos de grã: Direita (a); Revessa (b); Inclinada (c)
4. Textura
Este termo é utilizado para se referir ao efeito produzido na madeira, em virtude de suas
dimensões, distribuição e abundância relativa dos elementos anatômicos estruturais da
madeira. Geralmente, é classi�cada em textura �na, média e grossa, de acordo com o grau
de uniformidade da madeira.
5. Figura
O conceito de �gura ou desenho, que se obtém com a orientação de corte na madeira, é
bastante subjetivo, sob o ponto de vista estético, sendo consequência de características
naturais da espécie, presentes no cerne e alburno, tais como anéis de crescimento distintos,
raios diferenciados, core e tipo de grã.
6. Teor de umidade
A madeira é um material com sensibilidade em perder ou ganhar umidade. Sua in�uência
nas propriedades físicas e mecânicas, o comportamento na secagem, a e�ciência nos
processos de preservação, a durabilidade natural, a trabalhabilidade, o acabamento e os
produtos derivados, tornam esta característica uma das mais importantes no estudo do
comportamentoda madeira. 
A madeira é considerada verde, quando contém água livre e água de impregnação. Quando
somente a água livre é removida, permanecendo a água de impregnação, diz-se que a
madeira está com um teor de umidade correspondente ao ponto de saturação das �bras. 
O ponto de saturação das �bras varia de espécie para espécie, porém, permanecendo em
torno de 30% para a maioria das espécies.
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7. Densidade
É comum expressar a densidade ou massa especí�ca, como a relação entre peso e volume
de uma amostra. 
A densidade do material lenhoso (somente madeira) é de aproximadamente 1500 kg/m3,
independente da espécie, porém este valor nada representa em condições normais de
utilização. 
O peso especí�co é de�nido como a relação entre o peso da amostra de madeira e o peso
do volume de água deslocada, pela imersão da amostra. Portanto, é adimensional. Como no
sistema métrico a densidade da água é aproximadamente igual a 1, o valor numérico da
densidade e peso especí�co é o mesmo.
8. Estabilidade dimensional
É a capacidade que a madeira possui de retrair ou expandir com a perda ou o ganho de
umidade. Esta característica é de grande importância na de�nição de usos �nais, tais como
portas, janelas, móveis, pisos, forros, escadas e no estabelecimento de programas de
secagem adequados. 
Além das propriedades físicas apresentadas acima, temos as propriedades mecânicas da
madeira, que estão diretamente relacionadas com a densidade. Em geral, as madeiras mais
densas apresentam mais resistência, porém podemos encontrar espécies de mesma
densidade, onde algumas propriedades de resistência sejam maiores ou menores do que de
outra espécie.
Grá�co de tensão x deformação 
Fonte: MELO, 2013.
9. Tração paralela às �bras
Esta propriedade tem importância no dimensionamento de treliças e comparação entre
espécies. Contudo, há poucas informações disponíveis sobre a resistência à tração paralela
às �bras, em virtude da di�culdade de se realizar ensaios em corpos de prova que
facilmente seriam deformados pelas garras dos equipamentos.
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10. Tração perpendicular às �bras
Na tração perpendicular às �bras a madeira possui baixa resistência, apresentando um alto
coe�ciente de variação nos resultados de ensaios. A resistência na direção radial é um
pouco superior à resistência na direção tangencial, porém pode chegar a quase 40 vezes
maior na direção paralela às �bras.
11. Compressão paralela às �bras
Os ensaios são realizados em corpos de prova de seção quadrada, cuja altura é de quatro
vezes a largura da seção. Este ensaio tem por objetivo determinar a tensão de ruptura e o
módulo de elasticidade. Esta propriedade é usada para dimensionamento de pilares ou
colunas, comparação entre espécies. 
O módulo de elasticidade na compressão paralela às �bras é aproximadamente igual ao
módulo de elasticidade na �exão, para madeiras tropicais, com teor de umidade acima do
ponto de saturação as �bras.
12. Flexão estática
Os ensaios são realizados em corpos de prova de seção quadrada, com esquema estático
de viga isostática biapoiada com carga concentrada central ou dois pontos de carga
equidistantes dos apoios, determinando a tensão de ruptura e o módulo de elasticidade.
Normalmente, estas propriedades são utilizadas para dimensionamento de peças �etidas,
comparação entre espécies e arqueamento.
13. Compressão perpendicular às �bras
Como o esforço é perpendicular ao eixo das �bras, ocorre a compactação das �bras
(eliminação dos vazios) e o aumento da capacidade de carga da peça. A madeira aumenta
sua resistência sob a ação de cargas pontuais (parafusos, por exemplo) devido à alta
resistência das �bras na tração. 
A resistência máxima é caracterizada pela capacidade de carga no limite proporcional. A
tensão no limite proporcional na compressão perpendicular às �bras é aproximadamente
cinco vezes menor que a tensão de ruptura na compressão paralela às �bras, para madeiras
tropicais, com teor de umidade acima do ponto de saturação as �bras. 
Esta propriedade é utilizada no dimensionamento do apoio de vigas, treliças, dormentes e
comparação entre espécies.
14. Cisalhamento paralelo às �bras
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Os esforços que provocam o deslizamento de um plano sobre o outro é denominado de
cisalhamento puro, podem ocorrer nas peças de madeira paralela, obliqua ou normalmente
as �bras. 
O que mais ocorre na pratica é que a resistência é mínima quando o cisalhamento se
desenvolve paralelamente às �bras. 
As tensões de cisalhamento estão presentes nas vigas longas, onde o esforço cortante atua
nas peças, além de ocorrer em todos os tipos de ligações. A resistência ao cisalhamento
pode ser afetada, quando existirem defeitos pré-existentes, principalmente fendas e �ssuras
de origens variadas.
15. Fendilhamento
Normalmente, os ensaios realizados buscam medir a resistência que a madeira apresenta
em rachar no sentido longitudinal. Esta propriedade é de suma importância nos entalhes de
apoio de vigas, rachaduras com a penetração e resistência com a extração de pregos. Esta
solicitação pode ser evitada executando a furação prévia ou o despontamento dos pregos
nas ligações pregadas, com a colagem ou associações de peças a contra�o e com o
emprego correto de conetores, cavilhas e blindagens.
16. Resistência ao impacto
Existem dois tipos de ensaios de determinação da resistência ao impacto na madeira. A
�exão dinâmica que se caracteriza pela aplicação de cargas rápidas e sucessivas e a
tenacidade que utiliza o princípio básico do pêndulo. O ensaio de tenacidade fornece dados
mais con�áveis. Sabe-se que o comportamento da madeira sob impacto é diferente quando
comparado com o carregamento estático. 
As propriedades relacionadas ao comportamento dinâmico da madeira têm aplicação em
aeronaves, máquinas, equipamentos esportivos, dormentes, embalagens, escadas,
carrocerias em geral e cabos de ferramentas.
17. Dureza
O ensaio para estabelecer a dureza de uma peça de madeira consiste na penetração de uma
semiesfera, na direção paralela e perpendicular às �bras. Esta propriedade possui excelente
correlação com as outras propriedades de resistência da madeira e é utilizada na
comparação de propriedades entre espécies.
INDUSTRIALIZAÇÃO
Os processos de industrialização da madeira podem variar de acordo com o grau de bene�ciamento, podendo haver
peças com nenhum ou com muitos graus de bene�ciamento. 
Consistem em bene�ciamento o processamento e o tratamento da madeira para permitir seu uso de várias formas,
buscando aproveitar melhor as propriedades físicas e mecânicas da madeira, com o menor impacto possível. 
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O �uxograma a seguir mostra os principais tipos de madeira processados e duas aplicações nos diversos setores
econômicos.
Fluxograma processamento da madeira 
Fonte: VIEIRA, (2004).
Já o quadro a seguir demonstra as principais madeiras processadas, suas características e suas aplicações:
Fonte: VIEIRA, (2004).
APLICAÇÕES NA ENGENHARIA
Como já exposto nos tópicos anteriores, a madeira pode ter várias utilizações. Dentre as mais comuns, podemos
destacar, os móveis, os métodos construtivos, quando a mesma é empregada como estrutura, além da fabricação de
embarcações.
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Utilização da madeira para a fabricação de residências.
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Utilização da madeira como formas para concreto.
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Utilização da madeira como estrutura.
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Utilização da madeira para a fabricação de móveis.
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Utilização da madeira para a fabricação de embarcações.
SAIBA MAIS
Fonte da Imagem:
Amplamente conhecida pela resistência e pela gama de tonalidades, de acordo com a espécie de árvore, a madeira é
um dos materiais mais versáteis que existem, sendo bastante utilizada no Design, na Arquitetura e na Engenharia Civil. 
Em países escandinavos, as charmosas e tradicionais casas de madeira são símbolos arquitetônicos da tradição dos
povos nórdicos. E foi justamente na universidade de um desses países, mais precisamente na Suécia, o
desenvolvimento de um material transparente a partir da madeira, para uso futuro em casas e apartamentos, podendo
ser aplicado em janelas e fachadas, para proporcionar mais luminosidade natural aos ambientes, reduzindo, assim, a
necessidade de iluminação arti�cial. 
Para isso, os pesquisadores da universidade KTH Real Institute of Technology, em Estocolmo, realizaram uma remoção
química da lignina, que é o polímero responsável pelo bloqueio da entrada de luz na madeira. Ao acrescentar acrílico, o
resultado foi uma madeira híbrida transparente, que mantém as �bras naturais do material e, por isso, tem uma
aparência levemente turva.
Atenção!
, Ao ser produzido em larga escala, o material poderá ser utilizado na construção civil, sendo uma
alternativa sustentável para economizar energia. Os pesquisadores garantem que a madeira
transparente pode revestir fachadas inteiras, sem que isso resulte na perda de privacidade.
VOCÊ JÁ OUVIU FALAR SOBRE O MADEIRA LEGAL?
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Fonte da Imagem:
O Programa Madeira Legal é fruto do projeto ambiental estratégico São Paulo Amigo da Amazônia, com o objetivo de
diminuir o comércio ilegal da madeira da Amazônia dentro do Estado de São Paulo e promover o consumo responsável
desta matéria-prima. 
Acesse o site (glossário) e conheça mais sobre o Programa.
Com relação às madeiras, podemos dizer:
As construções baseadas em madeira, no Brasil, devem ser evitadas por serem combustíveis e
podendo incendiar facilmente.
As construções baseadas em madeira, no Brasil, devem ser evitadas por não permitirem conforto
térmico.
As construções baseadas em madeira, no Brasil, devem ser evitadas, pois facilitam a proliferação de
insetos.
As construções baseadas em madeira, no Brasil, devem ser evitadas, pois não permitem um bom
acabamento.
As construções baseadas em madeira, no Brasil, acabam sendo evitadas porque, no fundo, existe um
preconceito sobre esse tipo de edi�cação no país.
Justi�cativa
Com relação às madeiras, assinale a alternativa INCORRETA:
http://www.ambiente.sp.gov.br/madeiralegal/
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A madeira transparente pode vir a se tornar um importante material na construção de casas no Brasil.
A madeira gasta menos energia para ser produzida que o concreto e o aço.
Edi�cações de madeira, corretamente dimensionadas, podem durar séculos se feita sua manutenção.
A madeira possui menos resistência que outros sistemas construtivos, por isso não pode ser utilizada
para construções com mais de um pavimento.
A madeira apresenta boas características de isolamento térmico e absorção acústica.
Justi�cativa
Glossário