MADEIRA LAMINADA COLADAPROF. BARBARA TALAMINI VILLAS BÔAS

MadeiraA madeira é um dos materiais estruturais mais antigos utilizados pelo homem na construção deedificações. No entanto, verificou-se nas últimas décadas , uma quase total substituição da suautilização como material estrutural pelo concreto armado e pelo aço, tendo passado a madeiraapenas a ser utilizada em elementos secundários e revestimentos.

Agora, e à medida que vai crescendo uma tomada de consciência para as questões depreservação do nosso planeta, o impacte ambiental dos materiais de construção torna-se cadavez mais um critério de escolha, tomando níveis de importância quase tão elevados como opreço e a qualidade.

MadeiraA madeira constitui atualmente, o único material de construção estrutural oriundo de uma fontede regeneração contínua, a floresta, desde que sejam adoptadas regras para a sua utilização ereflorestação.

A transformação dos produtos florestais para a construção é realizada com um consumo mínimode energia decorrente da sua facilidade de laboração e baixo peso específico. Além de que osdesperdícios resultantes desse processo são totalmente aproveitáveis.

A madeira como material de construção, além de contribuir para o desenvolvimentosustentável, permitindo satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidadede as gerações vindouras satisfazerem as suas próprias, não constitui resíduo no final da suavida útil uma vez que poderá ainda ser reutilizada

HistóriaA MLC surgiu há mais de 100 anos como produto industrial naAlemanha e, desde então, vem sendo utilizada em todos os tiposde estruturas, de pontes a residências; de estádios a edifícios.Utilizando-se pequenos pedaços de madeira para formar umapeça maior, resistente e durável, a MLC permite um uso racionaldas florestas plantadas, garantindo assim a sustentabilidade nofornecimento.

A fabricação da madeira laminada colada (MLC) reúne duastécnicas bastante antigas. como o próprio nome indica, a mesmafoi concebida a partir da técnica da colagem aliada à técnica dalaminação, ou seja, da reconstituição da madeira a partir delamelas (neste caso entendidas como tábuas).

HistóriaChama-se, portanto, "MADEIRA LAMINADA COLADA" as peças de madeira, reconstituídas apartir de lâminas (tábuas), que são de dimensões relativamente reduzidas se comparadas àsdimensões da peça final assim constituída. essas lâminas, que são unidas por colagem, ficamdispostas de tal maneira que as suas fibras estejam paralelas entre si.

Pelo que se tem conhecimento a sua aplicação concreta teve início no século XIX. O exemplomais marcante que pode ser citado é o de arcos compostos por lâminas (tábuas) encurvadas esobrepostas, mantidas unidas por ligações mecânicas.

No entanto, a junção das duas técnicas, para dar origem à Madeira Laminada-Colada (MLC)empregada na fabricação de elementos estruturais a serem utilizados na construção civil, só foipossível, com o surgimento de colas de alta resistência. Foi, portanto, em 1906, com oaparecimento da cola de caseína (derivada do leite) que o mestre carpinteiro suiço Otto Hetzerteve a ideia de substituir pela cola, as ligações metálicas de braçadeiras e parafusos.

HistóriaDaí para frente, a MLC evoluiu em paralelo com o progresso ocorrido com as colas, que foram se tornando cada vez mais eficientes.

No entanto, foi em 1940, com o aparecimento das colas sintéticas que o sistema laminado-colado conheceu o seu grande progresso.

Essa técnica, que de alguma maneira surgiu também da necessidade de utilização da madeira de reflorestamento, basicamente formada por Pinus encontrado em abundância em países do hemisfério norte, teve nessa madeira de fácil trabalhabilidade, a sua grande aliada. O emprego da madeira sob a técnica do laminado-colado, pouco utilizada no Brasil, é marcante naqueles países.

Apenas para mostrar o potencial do mercado das estruturas de MLC, verifica-se que só na França, chegou a existir mais de 40 indústrias trabalhando na fabricação de estruturas de MLC, distribuídas nas diversas regiões do país.

DefiniçãoOs elementos estruturais compostos de MLC compreendem, portanto a união das lâminas demadeira pela cola.

Logo, sob o ponto de vista estritamente técnico, a cola age como um aglomerante das lâminas.Sua função é a de realizar entre dois planos de fibras, uma ligação mecânica o mais próximopossível da ligação existente naturalmente entre as fibras do material de origem.

Madeira e AdesivoÉ possível colar praticamente todas as madeiras. Entretanto, algumas espécies possuemcaracterísticas físicas e químicas que exigem o emprego de colas especiais ou a modificação das colasnormalmente comercializadas para o uso em madeiras.

Normalmente, as espécies mais aconselhadas para o emprego em MLC são as das coníferas e algumasfolhosas.

Em todo caso, como o processo da MLC é pouco utilizado no Brasil, é evidente que estudos devem serrealizados no sentido de se proceder em cada região ou estado, uma investigação de espécie –adesivo – tratamento para uma caracterização das madeiras que melhor possam se adaptar a essatécnica.

Antes do desenvolvimento de resinas sintéticas para colar madeiras, utilizava-se cola animal, vegetale caseína de leite. Atualmente várias colas a base de resina sintética estão disponíveis, melhorando ouso de madeiras coladas principalmente porque são a prova d'água.

As resinas comerciais de maior uso são a uréia-formaldeído, fenol-formaldeído, melaninas e colas deresorcinol, sobretudo combinação de fenol-resorcinol

Escolha do AdesivoAlgumas recomendações de como escolher o adesivo por classe de exposição.

Intempérie exterior - alto perigo

Nesta categoria entram estruturas marítimas e exteriores onde a cola está exposta a intempéries.

Recomendado adesivos: Resorcina- formaldeído ou Fenol- formaldeído

Intempérie exterior - pouco perigo

Vigas de galpões e estruturas abertas Adesivo: resorcina, fenol ou melanina ureia-formaldeído.

Intempérie interior - alto perigo

Estruturas internas onde a umidade pode ultrapassar 18% na madeira e a temperatura exceder 50°C,

exemplo lavanderias e telhados.

Adesivos: resorcina – fenol ou Melanina ureia - formaldeído

Intempérie interior, pouco perigo

Estruturas onde a umidade não ultrapassa 18% na madeira e a temperatura não excede 50°C. Ex.

interior de casas e edifícios.

Adesivos: Resorcina-fenol, Melanina uréia-formaldeído, Uréia-formaldeído ou caseína

Especial

Estruturas para indústrias químicas, estruturas para piscinas internas.

Adesivos: classe 1

UtilizaçãoA MLC tem seus usos mais frequentes emestruturas de cobertura, elementos estruturaisprincipais para pontes, torres de transmissão,edifícios, embarcações, escadas e corrimão,equipamentos decorativos planos ou emrelevos, esquadrias e móveis.

Isso se deve ao fato da MLC adaptar-se a umasignificativa variedade de formas e apresentaralta resistência a solicitações mecânicas emfunção de seu peso próprio relativamente baixo.

Vantagens◦ Grandes envergaduras: A MLC se caracteriza por uma alta capacidade de carga e um baixo peso próprio,

o que nos permite componentes de pequenas dimensões e grandes envergaduras;

◦ Formas livres: a MLC nos proporciona uma grande flexibilidade com curvaturas, arqueadas e dobradas em sua forma;

◦ Alta resistência ao fogo: Uma estrutura de MLC é mais segura que um aço desprotegido em caso de incêndio. Nesses casos a camada carbonizada é formada ao redor do núcleo reduzindo a entrada de oxigênio e calor atrasando assim o colapso;

◦ Estabilidade Dimensional: a MLC é produzida em umidade de 12%, o que corresponde a uma umidade de equilíbrio de 20C e 65% de umidade relativa. O comportamento de contração e inchamento se reduz ao mínimo;

◦ Material Resistente: a MLC é resistente a substancias químicas e agressivas;

◦ Material Natural e processado: Devido às técnicas de secagem e homogeneização da matéria-prima, a MLC tem uma estabilidade consideravelmente maior do que a madeira para a construção e aparência convincente claramente de grande qualidade;

Vantagens◦ Uma contribuição para a proteção do meio ambiente: Ao se usar a MLC, o CO2 armazenado durante o

crescimento de uma árvore é retirado da atmosfera e é absorvido por um longo período de tempo;

◦ Matéria Prima RENOVAVEL: A matéria-prima utilizada para fabricar a MLC vem das florestas plantadas ou manejadas e funcionam sob o princípio da sustentabilidade para as gerações. Assim, não só o nosso material bruto está sempre disponível, mas também cresce de forma constante;

◦ Energia para fabricação

Vamos supor que para se produzir 1 tonelada de madeira para a construção civil se utiliza 1 barril de petróleo, se mantermos esse pensamento e estendermos para os outros materiais de construção terão que para se produzir1 tonelada de cimento precisaríamos de 5 barris de petróleo e para a produção de 1 tonelada de vidro teríamos 14 barris de petróleo e por final para a produção de 1 tonelada de aço precisaríamos de 24 barris de petróleo,

FABRICAÇÃO

FABRICAÇÃO – FASE 11.a ) Checagem Dimensional

A primeira fase do processo fabril garante as dimensões básicas do elemento estrutural a ser fabricado. As peças que estiverem fora dos limites de tolerância são excluídas do ciclo de produção.

1.b ) Checagem de Umidade

Detecta alterações desde a medição feita pelo fornecedor. Os dados são registrados comprecisão e armazenados, e posteriormente incluídos na documentação exigida pelos organismosde certificação de qualidade.

1.c ) Checagem de Resistência

As lâminas podem pertencer a diferentes classes de resistência, e esta etapa permite a escolhadas peças mais adequadas a cada tipo de aplicação. (cont.)

O teor de umidade das lâminas deve ser tal que permita uma linha de cola

resistente e de tal modo que este teor de umidade, somado a quantidade de

água da cola, leve a peça a um teor de umidade de equilíbrio próximo ao seuuso final.Em termos gerais considera-se satisfatório, para fins estruturais, um teor deumidade de 10 a 15%.

FABRICAÇÃO – FASE 11.c ) Checagem de Resistência

O objetivo é retirar qualquer defeito que interfira na qualidade final do produto, principalmente nós e esmoados de dimensões superiores às permitidas por norma.

Inclinação das fibras, rachas e fendilhados, encurvamento, encanoamento, arqueamento e torcimento são igualmente aferidos, para que estejam dentro dos limites estabelecidos.

Ao fim desta Fase, as tábuas estão prontas para serem transformadas.

Há vários métodos de estimar a resistência da madeira: visual, através da massa

especifica e do módulo de elasticidade.

A Norma Brasileira adota coeficientes de segurança e sugere o uso do mesmo valor

para toda a madeira de uma determinada espécie.

A Norma Americana dá uma classificação visual para estimar a resistência de uma

determinada peça (ASTM D-245).

FABRICAÇÃO – FASE 11.d ) Espessuras das Lâminas/Tábuas

As espessuras de laminas retas podem variar de 38 a 50 mm. A AITC recomenda espessuras de19 e 38mm. Peças com espessuras maiores que 50mm podem apresentar problemas desecagem, com possível surgimento de rachaduras

Uma lamina pode ser dobrada a um raio de 40 a 60 vezes a sua espessura sem romper a lamina

(FREAS E SELBO).

Folhosas podem ser dobradas mais que coníferas.

No caso de haver nós ou outros defeitos, a curvatura deve ser menor. Para se obter peças de altaresistência deve-se ter cuidado com a curvatura.

FABRICAÇÃO – FASE 22.a ) Emendas

Na fabricação de estruturas de madeira laminada é normal o usode tábuas de menor comprimento que o requerido. Para obterpeças maiores é necessário liga-las transversalmente.

Para compor as peças estruturais, as réguas de madeira são unidasno comprimento até atingir a dimensão final e, então, cortadas.

Há três tipos principais de ligações transversais e muitas variaçõesdestes três tipos.

Quanto maior a área de contato, maior a aérea de colagem, melhora ligação, porem maior é o desperdício de madeira.

Os três tipos são: Cunha, topo e dente

FABRICAÇÃO – FASE 22.a.1 ) Emendas de Topo (butt joint)

São as mais simples, não desperdiçam madeira, mas são de menor resistência mecânica.

Considera-se que as ligações de topo não podem transmitir nenhuma tensão. As tensões devem passar através das laminas adjacentes.

Escalonar as juntas de topo para distribuir as falhas uniformemente por toda viga

FABRICAÇÃO – FASE 22.a.2 ) Emendas em Cunha (scarf joint)

Há dois tipos de emendas em cunha. ◦ Simples e Encaixadas.

Cunha Simples

Variam de acordo com o ângulo nos quais são cortadas. Quanto menor o ângulo maior será a área de colagem e maior a resistência.(Figura a)

Cunha Encaixada

Estes tipos de modificações no encaixe, impedem o deslizamento de uma tábua em relação a outra. (Figura b)

FABRICAÇÃO – FASE 22.a.3 ) Emendas Dentadas (finger joint)

A maioria das emendas transversais é feita com emendas dentadas, embora existam outrasalternativas. Ocorre que emendas de topo têm pequena resistência à tensão e emendas decunha desperdiçam muita madeira.

Existem dois tipos de encaixe dentados:◦ Estrutural, com dentes compridos e pontas finas. (Figura 4a)

◦ Não estrutural, com dentes menores e pontas mais largas.(Figura 4b)

Resistência mecânica da emenda dentada

É obtida pelo equilíbrio entre a resistência ao cisalhamento, no plano de colagem, e a resistência à tração da madeira.

FABRICAÇÃO – FASE 22.a) Resumo sobre as emendas:

◦ As emendas transversais em cunha e em dente resistem mais à tração.

◦ A ligação de topo não resiste a esforços, mas não desperdiça madeira.

◦ A emenda dentada desperdiça de 3 a 4cm de material.

◦ A emenda em cunha desperdiça uns 35cm (usando inclinação 1/10 em peças de 3,5 cm de espessura).

◦ A emenda dentada requer máquinas especiais, sem estas máquinas a solução é usar emendas em cunha.

◦ Deve-se evitar o uso de emendas em áreas de momentos máximos.

FABRICAÇÃO – FASE 22.b ) Prensagem das tábuas já emenda

Uma vez que as emendas são usinadas, as placas vão para umaprensa hidráulica de alto desempenho, com pressão adequadaao tipo da madeira.

◦ Nas peças fletidas (retas ou curvas) as lâminas são coladas naposição horizontal.

◦ Em peças retas submetidas à flexão, as lâminas podem tambémser coladas na posição vertical.

FABRICAÇÃO – FASE 22.c ) Aplainamento

Após a união no comprimento, as lâminas da MLC precisam ser aplainadas para ficarem comespessura padrão.

2.d ) Estocagem

A fim de assegurar uma junta padrão, as lâminas são armazenadas por pelo menos seis horas emuma área especial da planta.

FABRICAÇÃO – FASE 33.a ) Colagem

A colagem é elemento chave do ciclo de produção, com claro impacto na qualidade final doproduto.

O adesivo é aplicado em uma única face, onde os bicos do aplicador de cola formarão umacortina. Isso deve ocorrer dentro de 48h após o aplainamento, para evitar a oxidação dasuperfície da madeira.

3.b ) Estratificação das Lâminas

Após a aplicação da cola, as lâminas são dispostas na prensa uma sobre a outra para a aplicaçãoda pressão necessária à união dessas, durante um determinado intervalo de tempo que variaconforme o adesivo utilizado, temperatura e umidade relativa do ar.

Elementos de grandes dimensões superiores aos da madeira

Elementos com formas que com a madeira maciça seriam impensáveis

FABRICAÇÃO – FASE 33.c ) Aplainamento das Peças Coladas

No passo seguinte utilizamos a máquina de plaina, onde são removidas quaisquerirregularidades das superfícies das vigas.

3.d ) Acabamentos e Impregnação

As vigas seguem para o setor de acabamento, onde é feito o tratamento de superfície através depistola – o produto é um impregnante com função hidrorepelente, fungicida e bactericida

FABRICAÇÃO – FASE 44.a ) Usinagem e Identificação

Excluídas as peças de grandes dimensões (h>50cm) e as peças curvas, que são usinadasmanualmente, todas as demais são usinadas em máquina de controle numérico, com altíssimavelocidade e precisão.

Cada peça é extraída de um modelo CAD tridimensional e exportada diretamente para osoftware, garantindo a precisão desejada.

A identificação de cada peça, por sua vez, é parte essencial para a garantia de rastreabilidade emontagem perfeita.

FABRICAÇÃO – FASE 44.b ) Embalagem

Após terminado o processo de fabricação, as peças são embaladas para transporte, garantindo a qualidade do produto para a entrega na obra.

NO BRASILApesar da MLC ser um produto do século XIX no Brasil, existem poucas indústrias de MLC, sendouma no estado do Rio Grande do Sul e duas no estado de São Paulo. O custo da MLC nessasindústrias é da ordem de 2 mil dólares o metro cúbico, o que inviabiliza, no momento, a suacompetitividade com madeiras serradas tropicais e de reflorestamento. Somente parainformação a MLC no Chile custa 750 dólares o metro cúbico e, nos Estados Unidos e Canadá naordem de 1000 dólares o metro cúbico.

A Madeira Laminada Colada (MLC) é um produto engenheirado de madeira que requer precisãode fabricação em todos os seus estágios. O produto acabado pode somente ser testado emcondições laboratoriais, entretanto, é necessário o controle de qualidade na produção paraassegurar que as propriedades da MLC sejam adequadas com as resistências especificadas parao material de acordo com as normas

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