ESTRUTURAS DE MADEIRA - UNEMAT – Campus...
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ESTRUTURAS DE MADEIRAProfessora: Engª Civil Silvia Romfim
UNEMATUniversidade do Estado de Mato Grosso
AULA 021. Introdução: Madeira e suas características.
1.1 - Estrutura da madeira:
a) Generalidades
b) Classificação das árvores;
c) Fisiologia e crescimento da árvore;
d) Características químicas da madeira.
1.2 - Propriedades físicas da madeira:
a. Teor de umidade;
b. Densidade;
c. Retratibilidade;
d. Resistência ao fogo;
e. Durabilidade natural;
f. Resistência química.
GENERALIDADES
A madeira é um material orgânico, de origem
vegetal encontrada tanto em florestas naturais
quanto em florestas artificiais resultantes de
reflorestamentos industrializados. Sua fonte é
abundante e renovável.
Do ponto de vista da utilização estrutural, a
madeira compete com o concreto e o aço, embora
exista algum preconceito quanto à durabilidade e à
resistência da madeira por parte daqueles que não
conhecem profundamente esse material.
GENERALIDADES
FOTO: Google Imagens
FOTO: Google Imagens
FOTO: Google Imagens
FOTO: Google Imagens
GENERALIDADES
FOTO: Google Imagens
GENERALIDADES
Com relação à durabilidade da madeira, a
execução de processos de secagem e preservação
adequados, juntamente com modernas técnicas de
utilização, pode garantir à madeira durabilidade de
50 anos ou mais.
FOTO: Google Imagens
b) CLASSIFICAÇÃO DAS ÁRVORES
As árvores para aplicações estruturais são classificadasem dois tipos quanto à sua anatomia: coníferas e
dicotiledôneas.
Coníferas: As coníferas são chamadas de madeiras moles,
pela sua menor resistência, menor densidade em comparação com as
dicotiledôneas. Têm folhas perenes com formato de escamas ou
agulhas; são típicas de regiões de clima frio. Os exemplos mais
importantes desta categoria de madeira são:
Pinho do Paraná
Pinus.
Araucária
CLASSIFICAÇÃO
Dicotiledôneas:As dicotiledôneas são chamadas de madeiras duras pela sua
maior resistência; têm maior densidade e aclimatam-se melhor emregiões de clima quente.
Como exemplo temos praticamente todas as espécies demadeira da região amazônica. Podemos citar as seguintes espécies:
Peroba Rosa
Aroeira
Eucaliptos (Citriodora, Tereticornis, Robusta, Saligna, Puntacta,etc.)
Garapa
Ipê
Maçaranduba
Mogno
Pau Marfim
Faveiro
Angico
Jatobá
Maracatiara
Angelim Vermelho, etc.
CLASSIFICAÇÃO
1.1- c) Fisiologia e crescimento da árvore;
O crescimento
principal da árvore ocorre
verticalmente.
FISIOLOGIA
Na seção transversal de uma árvore,
podemos distinguir as seguintes partes: casca,
brancal, medula.
A casca- camada protetora e dealimentação não usada na construçãocivil.
Alburno ou branco- camada superficialdo corte de coloração branca e muitopouco resistente (brancal). Usolimitado. Ex.: escoras, formas, etc.
O durâmem, cerne ou medula- É aparte mais usada na construção civil.
FISIOLOGIA
As madeiras destinadas à construção devem
ser tiradas de preferência do cerne, pois são mais
duráveis.
FISIOLOGIA
Dicotiledônea
Conífera
FISIOLOGIA
Características Químicas da Madeira
A madeira apresenta três componentes
orgânicos principais, que são:
Celulose,
Hemicelulose
Lignina.
A participação de cada um desses
elementos varia de acordo com a classificação
botânica da árvore, como mostra o quadro a
seguir:
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Composição orgânica das madeiras (Fonte: HELLMEISTER,
1983)
Celulose
A celulose é um polímero constituído por várias centenas de
glucoses. As paredes das fibras, vasos e traqueídes são formadas por
celulose.
Lignina
A lignina age na madeira como um cimento, ligando as
cadeias de celulose dando rigidez e dureza ao material.
Propriedades Fisícas da Madeira
Conhecer as propriedades físicas da
madeira é de grande importância porque
estas propriedades podem influenciar
significativamente no desempenho e
resistência da madeira utilizada
estruturalmente.
Propriedades Físicas
Propriedades Físicas
Podem se destacar os seguintes fatores que
influem nas características físicas da madeira:
Classificação botânica.
O solo e o clima da região de origem da árvore.
Fisiologia da árvore.
Anatomia do tecido lenhoso.
Variação da composição química.
Propriedades Físicas
Entre as características físicas da madeira cujo
conhecimento é importante para sua utilização
como material de construção, destacam-se:
Umidade.
Densidade.
Retratibilidade.
Resistência ao fogo.
Durabilidade natural.
Resistência química.
Propriedades Físicas
Devido à orientação das fibras da madeira e
à sua forma de crescimento, as propriedades
variam de acordo com três eixos perpendiculares
entre si: longitudinal, radial e tangencial, como
pode ser visto na figura a seguir.
Propriedades Físicas
Eixos principais da madeira em relação à direção das fibras (Fonte: Calil, 1998)
UmidadeA resistência da madeira varia com seu teor de umidade.
Com o aumento do teor de umidade damadeira observa-se uma diminuição em suaresistência, esta diminuição de resistência é maissensível para baixos teores de umidade, e épraticamente desprezível para elevados teoresde umidade.
Para comparar a resistência de duasespécies, ou peças, a uma determinadasolicitação, é necessário estabelecer-se um teorde umidade de referência, pois uma espécie demenor resistência, com baixo teor de umidade,pode aparentar maior resistência que umaespécie sabidamente mais resistente, porém comelevado teor de umidade.
Propriedades Físicas
A nova versão da norma brasileira, NBR
7190 - Projeto de Estruturas de Madeira, da
ABNT (1997), baseada no método probabilista
dos estados limites, a exemplo da maioria das
normas internacionais, adota a umidade de
referência de 12%.
Uma espécie, ou peça, é considerada
mais resistente que outra, a uma determinada
solicitação, se sua resistência, ao teor de
umidade de referência de 12%, for superior.
Propriedades Físicas
Umidade
Propriedades Físicas
Umidade
É determinada pela expressão:
𝑤 =𝑚1 −𝑚2
𝑚2x 100
m1 = massa úmida
m2 = massa seca
Propriedades Físicas
DENSIDADE REAL
Trata-se da relação entre a massa da
madeira contida na amostra considerada e o
volume efetivamente ocupado por ela,
descontados os vazios internos ocupados pela
água e pelo ar.
Somente o volume,
Sem vazios internos!
DENSIDADE BÁSICA
Convencionalmente é definida pela
razão entre a massa seca da amostra
considerada e o respectivo volume nas
condições de total saturação, ou seja, tendo
todos os seus vazios internos preenchidos por
água.
𝜌𝑏𝑎𝑠 =𝑚𝑠
𝑉𝑠𝑎𝑡(g/cm³)
𝑚𝑠 = Massa seca
𝑉𝑠𝑎𝑡 = Volume saturado
Propriedades Físicas
DENSIDADE APARENTE
Convencionalmente é definida pela razão
entre a massa e o volume de dois corpos-de-
prova para um dado teor de umidade (U%). No
caso da NBR 7190/1997, a densidade aparente
se refere a amostras com umidade de 12%.
𝜌𝑎𝑝 =𝑚12
𝑉12(g/cm³)
Propriedades Físicas
RETRATIBILIDADE
Define-se retratibilidade como
sendo a redução das dimensões em
uma peça da madeira pela saída da
água de impregnação.
A madeira apresenta
comportamentos diferentes de acordo
com a direção em relação às fibras e
aos anéis de crescimento.
Propriedades Físicas
RETRATIBILIDADE
Em ordem decrescente de valores,encontra-se a retração tangencial comvalores de até 14% de variaçãodimensional, podendo causar tambémproblemas de torção nas peças demadeira.
Na seqüência, a retração radial comvalores da ordem de 6% de variaçãodimensional, também pode causarproblemas de rachaduras nas peças demadeira.
Por último, encontra-se a retraçãolongitudinal com valores de 0,4% devariação dimensional.
Propriedades Físicas
RETRATIBILIDADE
Um processo inverso também podeocorrer, o inchamento, que se dáquando a madeira fica exposta acondições de alta umidade onde aoinvés de perder água ela absorve,provocando um aumento nas dimensõesdas peças.
Propriedades Físicas
RESISTÊNCIA DA MADEIRA AO FOGO
Erroneamente, a madeira é
considerada um material de baixa
resistência ao fogo.
Propriedades Físicas
Uma peça de madeira exposta ao fogo
torna-se um combustível para a
propagação das chamas, porém, após
alguns minutos, uma camada mais
externa da madeira se carboniza
tornando-se um isolante térmico, que
retém o calor, auxiliando, assim, na
contenção do incêndio, evitando que
toda a peça seja destruída.
RESISTÊNCIA DA MADEIRA AO FOGO
A proporção de madeira carbonizada
com o tempo varia de acordo com a espécie e
as condições de exposição ao fogo. Entre a
porção carbonizada e a madeira sã encontra-
se uma região intermediária afetada pelo fogo
mas não carbonizada, porção esta que não
deve ser levada em consideração na
resistência.
Propriedades Físicas
Propriedades Físicas
Resistência ao fogo (Fonte: CALIL, 1998)
Propriedades Físicas
RESISTÊNCIA DA MADEIRA AO FOGO
Outra característica importante da
madeira com relação ao fogo é o fato de
não apresentar distorção quando
submetida a altas temperaturas, tal como
ocorre com o aço, dificultando assim a
ruína da estrutura.
Propriedades Físicas
Resistência ao fogo (Fonte: CALIL, 1998)
Viga de Madeira Carbonizada
Perfil Metálico Retorcido
Propriedades Físicas
DURABILIDADE NATURAL
A durabilidade da madeira, com relação
à bio-deterioração, depende da espécie e das
características anatômicas. Certas espécies
apresentam alta resistência natural ao ataque
biológico enquanto outras são menos
resistentes.
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.
Propriedades Físicas
RESISTÊNCIA QUÍMICA A madeira, em linhas gerais, apresenta boa
resistência a ataques químicos.
Em muitas indústrias é preferida em lugar de outrosmateriais que sofrem mais facilmente o ataque deagentes químicos.
Em alguns casos a madeira pode sofrer danosdevidos ao ataque de ácidos ou bases fortes.
O ataque das bases provoca aparecimento demanchas esbranquiçadas decorrentes da ação sobre alignina e a hemicelulose da madeira.
Os ácidos também atacam a madeira causandouma redução no seu peso e na sua resistência.
Atividade 01
01) Para quais fins estruturais são utilizadas as peças de madeira?
02) Como a madeira pode ser classificada? E, qual o tipo de
madeira que apresenta maior resistência?
03) Quais são as propriedades Físicas da Madeira? Descreva a
importância de cada uma delas estruturalmente.
04) De que maneira o teor de Umidade influencia na resistência
da madeira?
05) Defina:
a) Densidade básica
b) Densidade Aparente
c) Densidade Real
BIBLIOGRAFIA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6230 -
ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS DE MADEIRAS. ABNT. Rio de Janeiro.
1980.
______. NBR 7190 - PROJETO DE ESTRUTURAS DE MADEIRAS. ABNT. Rio
de Janeiro. 1997.
CALIL, Carlito Junior. ESTRUTURAS DE MADEIRA – USP São Paulo. 1998.
CALIL Jr., C.; LAHR, F.A.R.; DIAS, A.A. - DIMENSIONAMENTO DE
ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE MADEIRA. Ed. Manole, Barueri, SP, 2003.
MAINIERI, C.; CHIMELO, J.P. - FICHAS DE CARACTERÍSTICAS DAS
MADEIRAS BRASILEIRAS. IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas,
Divisão de Madeiras, São Paulo, 1989.
MOLITERNO, A. - CADERNO DE PROJETO DE TELHADOS EM ESTRUTURAS
DE MADEIRA. Ed. Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1981.