LISTA DE EXERCICIOS - Madeiras

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás Escola de Engenharia
ENG2027 – Estrutura de Madeira
Professor: Antônio Paulo	Turma: A01/2
Aluna: Brenda Silva Cardoso	Matrícula: 2015.1.0025.0027-2
LISTA DE EXERCÍCIOS
1. CONCEITUAR MADEIRAS
Madeira é um material de origem orgânica (celulose e lignina), heterogêneo, anisotrópico (pois suas propriedades físicas variam com a direção), fibrosa (possui fibras orientadas no sentido longitudinal e radial do tronco), obtida do lenho (cerne e alburno) das árvores.
2. EXPLIQUE O MECANISMO DE CRESCIMENTO DAS ARVORES
O processo de formação das árvores se inicia nas raízes, por onde absorvem a seiva bruta (água + sais minerais), que ascende pelo alburno até atingir as folhas. A seiva elaborada é formada no processo da fotossíntese, que ocorre quando a árvore está na presença de luz, calor e absorção de gás carbônico. A seiva elaborada faz um movimento descendente e horizontal em direção ao centro, onde se deposita no lenho e o torna consistente como madeira.
3. EXPLIQUE A FUNÇÃO BOTANICA E ESTRUTURAL DOS SEGUINTES ELEMENTOS DA ANATOMIA DA MADEIRA
A) CASCA
A casca é a camada externa de proteção do tronco. Caso seja extraída, interrompe o fluxo ascendente ou descendente da seiva bruta ou elaborada, levando a árvore a morte.
B) ANEIS DE CRESCIMENTO
Os anéis de crescimento são as camadas de crescimento anual, através deles é possível determinar a idade da árvore. Possuem importância significativa, já que a madeira é anisotrópica e toda orientação dos eixos é feita conforme os anéis (radial e tangencial), também possui importância para o crescimento transversal do tronco e no controle das tensões normais de cisalhamento.
C) VASOS
Os vasos são pequenos canais de condução da seiva da raiz até as folhas. Suas paredes são formadas por fibras de celulose que promovem a estabilidade dimensional nessa direção e oferece sustentação à árvore.
D) RAIOS MEDULARES
Os raios medulares são pequenos canais da medula até a casca, conduzem a seiva nessa direção. Possuem importância estrutural pois são responsáveis pelo travamento na sua direção, constituindo em “estribos” que ofertam estabilidade.
4. CITE 06 VANTAGENS E 06 DESVANTAGENS DA MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO.
Vantagens:
· Possui resistência à compressão, as madeiras com resistência superior a 20MPa podem ser utilizadas em estruturas;
· Possui resistência à tração, variando entre 1,3 a 2,0 vezes o valor da resistência à compressão;
· Baixo peso específico (600 a 1.200 kg/m³);
· Baixo consumo de energia na produção, 1 tonelada de madeira consome
2.300 kcal de energia;
· Bom isolante térmico e acústico, uma parede de madeira de 4 cm de espessura corresponde a uma parede de alvenaria de 21 cm em termos de isolamento;
· É renovável, pode ser plantada e durante a fase de formação contribui com o meio ambiente na captação de gás carbônico e produção de oxigênio.
Desvantagens:
· É combustível, porém há tratamentos;
· Vulnerável a ataques de fungos e insetos, porém existe tratamento à base de fungicidas e inseticidas;
· Possui baixo módulo de elasticidade (7.500 a 2.300 MPa);
· É sensível a variação de umidade;
· Possui baixa eficiência nos meios de ligação, sua alta resistência à tração fica condicionada a essa ligação.
5. CITE 20 APLICAÇÕES DA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL
1- Elementos de fundação; 2- Pilares;
3- Vigas;
4- Telhas;
5- Treliças;
6- Estruturas mistas;
7- M.L.C.
8- Formação de peças compostas; 9- Vigotas;
10- Pranchas;
11- Caibros;
12- Ripas;
13- Tábuas;
14- Sarrafos;
15- Pontaletes;
16- Ripãos;
17- Tarupo;
18- Caibrinho;
19- Monco;
20- Placas (laminado, compensado, aglomerado, sarrafeado, OSB e MDF).
6. QUAL A DIFERENÇA ENTRE:
A) CERNE E ALBURNO;
O cerne é a camada de cor escura, são tecidos mortos, é mais denso, mais resistente e mais durável do que o alburno. Já o alburno é a camada de cor clara, são tecidos vivos, é menos denso, menos resistente e menos durável do que o cerne, no entanto aceita melhor o tratamento.
B) HETEROGENEIDADE E ANISOTROPIA?
Um material heterogêneo não apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão. Já um material anisotrópico possui diferentes propriedades em relação aos diversos planos ou direções perpendiculares entre si, não há nesse material qualquer simetria de propriedades em torno de qualquer eixo.
7. EXPLIQUE O MECANISMO DA IMPREGNAÇÃO DA ÁGUA NA MADEIRA.
A água pode impregnar-se na madeira sob três formas:
· Água livre: fica contida nos vazios da madeira e pode ser eliminada na secagem, sem afetar as dimensões;
· Água impregnada: fica contida entre as células da madeira, pode ser eliminada na secagem, no entanto ao sair provoca variações dimensionais na madeira (retratilidade);
· Água de constituição: faz parte da composição química da madeira, portanto, não pode ser eliminada na secagem.
8. POR QUE A MADEIRA EMPENA A TRICA AO SECAR?
Ao secar, a madeira perde a água livre contida em seus vazios e a água impregnada contida entre suas células. No entanto, ao perde esta água impregnada são provocadas variações dimensionais na madeira, são os efeitos da retratilidade, originando empenamentos e trincas.
9. QUAIS AS CONSEQUENCIAS QUE A UMIDADE PROVOCA NA MADEIRA?
A umidade na madeira:
· Afeta sua resistência, diminuindo-a;
· Aumenta o peso próprio da estrutura;
· Propicia ataque de fungos;
· Provoca o inchamento, aumento de volume.
10. EXPLIQUE A SECAGEM NATURAL E ARTIFICAL.
A secagem natural ou ao ar livre, expondo-a às condições atmosféricas, possui vantagens como: aumento da resistência mecânica da madeira, redução das alterações dimensionais, redução dos riscos de ataques de fungos, diminuição do peso reduzindo os custos de transporte e melhoramento das propriedades de impregnação da madeira por tintas, vernizes, cola e substâncias preservantes. As desvantagens consistem em um controle limitado ou inexistente, tempo de secagem maior, capital imobilizado devido ao estoque para secagem, manutenção frequente, não destrói fungos e insetos e teor de umidade mais alto que na secagem artificial. Nos primeiros 15 dias a madeira perde quase 50% do seu teor de umidade, mas esse dado depende de fatores como espécie, espessura das peças, direção de corte, clima e sítio e, estação do ano.
A secagem artificial é conduzida em secadores operando a temperaturas entre 35°C e 90°C. Os equipamentos dispõem de um sistema de aquecimento, um sistema para umidificação do ar, um sistema de janelas para troca de ar entre o interior da câmara de secagem e ao ambiente externo, e um sistema de ventiladores para forçar a circulação do ar através das pilhas de madeira. Tem como vantagens a independência das condições climáticas, maior controle sobre os defeitos e umidade final, adequação a todo tipo de madeira e ampla experimentação disponível. Porém se realizada de maneira inadequada terá um produto final de baixo padrão de qualidade. Os programas de secagem artificial do tipo umidade-temperatura são os mais comuns e apresentam três fases distintas: Aquecimento, a madeira é aquecida até a temperatura inicial prevista no programa, sem iniciar a secagem superficial; Secagem, fase na qual é retirada a umidade do material; Uniformização e condicionamento, fase final, visando reduzir a variação no teor de umidade entre peças, eliminar o gradiente de umidade dentro da peça e aliviar as tensões de secagem pelo reumidecimento das camadas superficiais.
11. QUAIS OS BENEFICIOS QUE A SECAGEM TRAZ PARA A MADEIRA?
· Aumenta a estabilidade dimensional da madeira, que sofre retratilidade com a perda de água, portanto deve ser seca antes de chegar às suas dimensões finais;
· Reduz o peso gerando economia no transporte;
· Reduz o apodrecimento ou fungos manchadores;
· Aumenta as propriedades mecânicas da madeira;
· Maior eficiência na impregnação com preservativo em processos industriais;
· Melhora as propriedades de isolamento térmico e elétrico do material;
· Melhora as condições de colagem.
12. QUAIS SÃO OS METODOS DE TRATAMENTO DA MADEIRA?
· Tratamento por pincelamento – madeira seca;
· Tratamentopor pulverização – madeira seca;
· Encharcamento da madeira – imersão da madeira seca;
· Tratamento com aplicação de graxas – madeira seca;
· Métodos de tratamento por substituição de seiva;
· Tratamento da madeira por difusão;
· Tratamento temporário da madeira – madeira verde;
· Banho quente – banho frio – madeira seca.
13. QUAIS OS PRODUTOS DE TRATAMENTO DA MADEIRA (Genéricos)?
· Cromo Cobre Arsênio CCA;
· Amônia Cobre Arsênio ACA;
· Amônia Cobre Zinco Arsênio ACZA;
· Amônia Cobre Quaternário ACQ;
· Boratos;
· Creolina.
14. VOCE SERIA CAPAZ DE ENUMERAR “10 MANDAMENTOS” PARA MELHORAR A
QUALIDADE DA MADEIRA?
1- O corte deve ser seletivo, selecionar as madeiras que não servem mais para produção de oxigênio;
2- Realizar o corte no período seco do ano, menos suscetível a ataques de insetos e gerando economia na secagem;
3- Realizar o desdobro observando os anéis de crescimento (ideal que seja radial);
4- Armazená-la corretamente;
5- Secá-la corretamente;
6- Realizar o tratamento quando necessário;
7- Conhecer as propriedades físicas da madeira (fazer ensaios laboratoriais); 8- Trabalhar com medidas padronizadas;
9- Observar a classe de qualidade da madeira;
10- Projetar de acordo com as particularidades do material.
15. COMPARAR A MADEIRA, CONCRETO E O AÇO QUANTO À:
A) MASSA ESPECIFICA;
A madeira é um material mais leve.
ϒmad = 600 a 1200 kg/m³;
ϒconc = 2500 kg/m³;
ϒaço = 7850 kg/m³.
B) (
Indústria
Desdobro
Falquejo
Consumo
Árvore
Toragem
)MÓDULO DE ELASTICIDADE;
A madeira possui baixo módulo de elasticidade, portanto apresenta maior deformação quando comparada ao concreto e ao aço.
Emad = 7500 a 23000 (MPa);
Econc = 5600 √fck (MPa); Eaço = 205000 (MPa).
C) RESISTÊNCIA MECÂNICA;
Tração: A madeira trabalha melhor a tração do que o concreto, já o aço possui uma resistência à tração superior à da madeira.
Compressão: A madeira e o concreto se equiparam em relação a resistência à compressão, no entanto, o aço supera a madeira em relação a compressão.
D) RESISTÊNCIA AO FOGO;
A madeira apresenta maior resistência ao fogo, quando comparada ao concreto e ao aço.
E) DILATAÇÃO TÉRMICA;
A madeira possui em condições normais deformações desprezíveis, portanto se comporta melhor que o aço e o concreto.
F) INFLUÊNCIA DA UMIDADE
A madeira é sensível a variação de umidade, portanto o aço e o concreto a superam nessas situações.
16. FAÇA UM FLUXOGRAMA DA PRODUÇÃO DA MADEIRA.
17. QUAL O PRINCIPAL OBJETIVO DA INDÚSTRIA DA MADEIRA?
O principal objetivo da indústria da madeira é a produção de placas de grande superfície e pequena espessura. Ex.: MDF.
18. QUAIS SÃO OS TIPOS DE PLACAS DE MADEIRA INDUSTRIALIZADA? E QUAIS AS SUAS APLICAÇÕES?
· Laminado: utilizado em móveis em geral;
· Compensado: utilizado na fabricação de móveis e acabamentos externos;
· Aglomerado: utilizado principalmente na fabricação de móveis modulares de baixa qualidade e divisórias;
· Sarrafeado: usado em tapumes, portas e em palcos;
· OSB: utilizada em paredes, telhados, pisos, lajes secas e outros locais;
· MDF: utilizado no mobiliário em geral, portas, divisórias e na construção civil.
19. QUAIS AS DIMENSOES COMERCIAIS DA MADEIRA SERRADA E A SUA NOMENCLATURA E AS APLICAÇÕES?
· Pranchas: 8 x 20 cm, aplicada em estruturas do telhado;
· Vigotas: 4,5 x 11 cm e 4,5 x 15 cm, aplicada em vigas e telhados;
· Caibros: 6 x 5 cm, aplicado em telhados;
· Tábuas: 2,5 x 23 cm e 2,5 x 15 cm, aplicada em formas e andaimes;
· Ripãos: 2,5 x 10 cm e 2,5 x 15 cm, utilizados principalmente na montagem da estrutura do telhado, ficam acima dos caibros e servem de suporte para as telhas;
· Tarupo: 2,5 x 6 cm.
· Caibrinho: 6 x 3 cm, aplicado na montagem da estrutura do telhado;
· Ripa: 1,5 x 5 cm, está em desuso.
· Pontalete: 8 x 8 cm, aplicados desde a montagem do gabarito da obra até o escoramento da laje.
20. QUAIS OS PRINCIPAIS DEFEITOS DA MADEIRA?
· Anomalias da forma do tronco da árvore: conicidade, tortuosidade, bifurcação ou aforquilhamento, tronco sulcado, tronco com reforço basal;
· Defeitos na estrutura anatômica: anéis de crescimento com largura irregular, deslocado, excêntrico, ondulado; bolsa de resina; bolsa de Kino; falso cerne; duplo alburno; nodosidade; nó cariado; nó de gravata; nó firme; crescimento espiralado.
21. DETERMINAR OS VALORES DE CÁLCULO PARA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PARALELA AS FIBRAS (fcod) e ao cisalhamento (fvo) BEM COMO O VALOR EFETIVO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE NA DIREÇÃO PARALELA AS FIBRAS PARA A ESPECIE EUCALIPTO CITRIODORA, COM BASE NOS RESULTADOS FORNECIDOS NA TABELA 1, DO ANEXO E, DA NBR 7190/97. CONSIDERAR MADEIRA SERRADA, DE SEGUNDA CATEGORIA, CLASSE DE UMIDADE 2, E CARREGAMENTO DE LONGA DURAÇÃO.
(fcom) = 62,0 MPa, fcok = 0,7*fco = 0,7*62,0 = 43,4 MPa (fvom) = 10,7 MPa, fvok = 0,7*fvo = 0,7*10,7 = 7,49 MPa (Eco) = 18421MPa
𝐾𝑚𝑜𝑑, 1 = 0,7 (𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎, 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎 𝑑𝑢𝑟𝑎çã𝑜)
𝐾𝑚𝑜𝑑, 2 = 1,0 (𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎, 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 1 𝑜𝑢 2)
𝐾𝑚𝑜𝑑, 3 = 0,8 (𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑒𝑔𝑜𝑟𝑖𝑎)
𝐾𝑀𝑂𝐷 = 𝐾𝑚𝑜𝑑, 1 ∗ 𝐾𝑚𝑜𝑑, 2 ∗ 𝐾𝑚𝑜𝑑, 3 = 0,7 ∗ 1,0 ∗ 0,8 = 0,56
𝐹𝑐𝑜𝑘	43,4
𝑓𝑐𝑜𝑑 = 𝐾𝑀𝑂𝐷 ∗ (
𝑌𝑤𝑐
) = 0,56 ∗ (
1,4
) = 17,36 𝑀𝑃𝑎
𝑓𝑣𝑜𝑘
𝑓𝑣𝑜𝑑 = 𝐾𝑀𝑂𝐷 ∗ (
𝑌𝑤𝑣
7,49
) = 0,56 ∗ (
1,8
) = 2,33 𝑀𝑃𝑎
𝐸𝑐𝑜𝑑 = 0,7 ∗ 𝐸𝑐𝑜 = 0,7 ∗ 18421 = 12894,7 𝑀𝑃𝑎
22. DETERMINAR A RESISTÊNCIA DE CÁLCULO DE UMA BARRA DE IPÊ ROXO, TRACIONADA COM SEÇÃO DE 6X16CM, CONFORME A FIGURA. Considerar KMOD = 0,56 (Valor dos KMOD1 2 e 3 multiplicados).
· Resistência de cálculo à tração:
𝐴𝑣 = 𝑏 ∗ (ℎ − 𝑑)
𝐴𝑣 = 6 ∗ (16 − 2)
𝐴𝑣 = 84 𝑐𝑚²
Conforme a tabela E.2 da NBR 7190/97 o Ipê Roxo possui ftom = 96,8 MPa (Resistência média à tração).
𝑓𝑡𝑜𝑘 = 0,7 ∗ 𝑓𝑡𝑜𝑚
𝑓𝑡𝑜𝑘 = 0,7 ∗ 96,8
𝑓𝑡𝑜𝑘 = 67,76 𝑀𝑃𝑎
𝑓𝑡𝑜𝑑 = 𝐾𝑀𝑂𝐷 ∗ (
𝑓𝑡𝑜𝑘
)
𝑌𝑤𝑡
𝑓𝑡𝑜𝑑 = 0,56 ∗ (
67,76
)
1,8
𝑓𝑡𝑜𝑑 = 21,08 𝑀𝑃𝑎
𝑅𝑑𝑡 = 𝐴𝑣 ∗ 𝑓𝑡𝑜𝑑
𝑅𝑑𝑡 = 0,0084*21,08
𝑅𝑑𝑡 = 0,17707𝑀𝑁 𝑜𝑢 177,07 𝑘𝑁
23. DESEJAMOS ESCORAR UM EDIFÍCIO DE 70TF. QUAL DAS SEÇÕES ABAIXO VOCÊ INDICARIA SABENDO QUE A MADEIRA É O JATOBÁ. CONSIDERAR KMOD=0,7.
a) 10 x 10cm
b) 15 x 15 cm c)
d) 20 x 20 cm