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ESTRUTURAS DE MADEIRA E AO ESTRUTURAS DE MADEIRAS

FACULDADE PRESIDENTE ANTNIO CARLOS - UNIPAC

ESTRUTURAS DE MADEIRA

BRUNO MARTINSGERALDO MARTINSJEAN HENRIQUEKATHERINI BATISTAKLECIUSLGIA ALVESPAULO MARTINSTATIANE EMANUELEFBIO DE OLIVEIRA

IPATINGAMAIO / 2011

ESTRUTURAS DE MADEIRA

Este texto refere-se a um trabalho acadmico onde demonstra atravs de pesquisa bibliogrfica os conceitos da aplicao, execuo assim como vantagens e desvantagens da utilizao de estruturas de madeira apresentado no curso de Engenharia Civil - 9 perodo da disciplina de Estruturas de Madeira e Ao, ministrada pelo professor Thales.

IPATINGAMAIO / 2011

SMARIO

1INTRODUO32DESENVOLVIMENTO41.1CLASSIFICAO DAS MADEIRAS41.1.1MADEIRAS DURAS41.1.2MADEIRAS MACIAS41.2ESTRUTURA DA MADEIRA41.3PROPRIEDADES FSICAS DAS MADEIRAS51.3.1UMIDADE51.3.2RETRAO DA MADEIRA61.3.3DILATAO LINEAR61.3.4DETERIORAO DA MADEIRA71.4DEFEITOS DAS MADEIRAS71.5TIPOS DE MADEIRAS DE CONTRUO91.5.1MADEIRA ROLIA91.5.2MADEIRA FALQUEJADA91.5.3MADEIRA SERRADA101.5.4MADEIRA COMPENSADA111.5.5MADEIRA LMINADA E COLADA121.5.6MADEIRA MICROLAMINADA E COLADA131.5.7PRODUTOS DE MADEIRA RECOMPOSTA NA FORMA DE PLACAS141.6SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA141.6.1TRELIAS DE COBERTURA (ESTRUTURA DE TELHADO)141.6.2VIGAMENTO PARA PISOS171.6.3PORTICOS171.6.4PONTES EM MADEIRA181.6.5ESTRUTURAS APORTICADAS PARA EDIFICAES191.6.6CIMBRAMENTOS DE MADEIRA201.7TIPOS DE LIGAES213BIBLIOGRAFIA23

INTRODUO

Diante dos materiais de construo utilizados hoje, a madeira est dentre os mais antigos, seno o mais antigo de todos, devido ao seu fcil acesso na natureza e trababilidade, comparado a outros materiais encontrados na natureza, tendo vrias vantagens existe um outro lado onde a madeira fica sujeita a ataque de fungos, brocas e at mesmo ao do fogo, sendo um material natural possui inmeros defeitos que hoje com a aplicao de materiais de produtos industriais pode-se corrigir e/ou amenizar os seus defeitos, resultando em estruturas durveis e de esttica agradvel.

DESENVOLVIMENTO

1.1 CLASSIFICAO DAS MADEIRAS

Para inicio de pesquisa importante distinguir os tipos de madeira no qual so utilizadas em construes que so obtidas de troncos de arvores, elas se dividem como:

1.1.1 MADEIRAS DURAS

So aquelas de crescimento lento, como peroba ip, carvalho etc.; as madeiras duras de melhor qualidade so chamadas tambm de madeiras de lei;

1.1.2 MADEIRAS MACIAS

Provenientes de arvores com crescimento rpido, como pinheiro-do-par e pinheiro-bravo, distinguindo apenas pela estrutura celular e no propriamente pela resistncia.

1.2 ESTRUTURA DA MADEIRA

Seguindo de fora para dentro a estrutura das madeiras possui as seguintes camadas, (ver Fig 1.1):

Casca proteo externa da arvore, formada por uma camada externa morta.

Alburno ou branco camada formada de clulas vivas que conduzem a seiva das razes para as folhas.

Cerne ou durmen possui a funo de sustentar o tronco.

Medula tecido macio

As madeiras de construo devem ser tiradas de preferncia do cerne, mais durvel, sendo o alburmo no menos importante pois ela mais sensvel decomposio de fungos, por outro lado ela melhor para receber agentes protetores.

1.3 PROPRIEDADES FSICAS DAS MADEIRAS

1.3.1 UMIDADE

A umidade da madeira tem grande importncia sobre as suas propriedades. O grau de umidade U o peso de gua contido na madeira expresso como uma porcentagem do peso da medeira seca em estufa Os (at a estabilizao do peso):

Onde: Pi o peso inicial da madeira.

1.3.2 RETRAO DA MADEIRA

As madeiras sofrem retrao ou inchamento com a variao da umidade entre 0% e o ponto de saturao das fibras (30%), sendo a variao aproximadamente linear (ver Fig. 1.2).

1.3.3 DILATAO LINEAR

O coeficiente de dilatao linear das madeiras na direo longitudinal, varia de 0,3x10^-5 a 0,45x10^-5 por C, sendo pois, na ordem de 1/3 do coeficiante de dilatao linear do ao

J na direo tangencial ou radial, o coeficiente de dilatao varia com o peso especifico da medaeira, sendo da ordem de 4,5x10^-5C^-1 para madeiras duras e 8,0x10^-5C^-1 para madeiras moles, assim pode se ver que o coeficiente de dilatao linear da direo perpendicular s fibras varia de 4 a 7 vezes o coeficiente de dilatao do ao.

1.3.4 DETERIORAO DA MADEIRA

A madeira est sujeita a deteriorao por diversas origens, dentre as quais se destacam: Ataque biolgico e Ao do fogoFungos, cupins etc.; se depositam na madeira para se alimentas de seus produtos, claro essa vulnerabilidade varia dependendo de qual camada do tronco foi extrada a madeira, a espcie da madeira e claro a condio no qual se encontra o material (contato com o solo, gua doce, salgada etc.)A madeira pode ser um material combustvel, porem dependendo da sua robustez chega a ser bem resistente ao fogo, devido a baixa condutibilidade de calor, ao contrrio das peas de madeiras esbeltas no qual necessitam de tratamento para resistncia ao fogo.

1.4 DEFEITOS DAS MADEIRAS

importante reconhecer quais so os defeitos das madeiras e o que estas imperfeies poder acarretar no futuro, ento tenho conhecimento possvel evitar estas patologias, que reduzem a durabilidade e prejudicam a resistncia do material. Ns imperfeio da madeira nos pontos dos troncos onde existiam galhos, quando estes ns se soltam durante o corte significa que o galho estava morto, ocasionando a reduo na resistncia trao. Fendas aberturas nas extremidades da peas, ocasionada pela secagem mais rpida da superfcie. Gretas ou ventas separao entre os anis anuais, provocada por tenses internas devidas ao crescimento lateral da arvore, ou por aes externas, como flexo devida ao vento. Abaulamento encurvamento na direo longitudinal. Arqueadura encurvamento na direo longitudinal. Fibras reversas paralelas ao eixo da pea, so provocadas por causas naturais ou por serragem da pea em plano inadequado pode produzir peas com fibras inclinadas ao eixo reduzindo a resistncia da madeira. Esmoada ou quina morta canto arredondado, formado pela curvatura natural do tronco. A quina morta significa elevada proporo de madeira branca (alburno).

1.5 TIPOS DE MADEIRAS DE CONTRUO

Dentre as madeiras utilizadas na contruo, elas podem ser classificadas em duas categorias:

Madeiras macias: Madeira bruta ou rolia; Madeira flaqueada; Madeira serrada.

Ou madeiras industrializadas: Madeira compensada; Madeira laminada; Madeira recomposta.

1.5.1 MADEIRA ROLIA

empregada em forma de tronco, utilizada em estacas, escoramentos, postes colunas etc. muitas vezes nas construes provisrias, no Brasil sendo mais frenquente o uso por eucalipto e pinho-do-par. As peas rolias possuem dimetro varivel, em forma de tronco de cone, porm, para efeito de calculo utiliza-se o dimetro igual ao do tero da pea (ver Fig 2.1).

1.5.2 MADEIRA FALQUEJADA

A madeira flaquejada obtida por corte com machado. Dependendo do dimetro dos troncos podem ser obtidas sees macias de grandes dimenses, como. 30x30 ou at mesmo 60x60 (cm), as parts laterais cortadas sero consideradas perdas, a seo que contitui a menor perda de material o quadrado de lado b=d/ raiz de 2(ver Fig. 2.2)

1.5.3 MADEIRA SERRADA

As madeiras serradas possuem uma serie de fatores para chegar em seu estagio final, possuindo a madeira aquelas caractersticas de retrao citada anteriormente, ficam vrios critrios pra se obter uma madeira com qualidade final, sendo que a mesma deve-r ser cortada apenas na maturidade, e de preferncia na poca de seca, quando a madeira est o mais seca que na poca de chuvas, que trs patologias como as fendas criadas justamente pela secagem rpida demias da madeira quando cortada, ento, mesmo depois do corte existe uma serie de aes que devem ser tomdas para evitar o empeno das peas (ver Fig. 2.5).

O melhor mtodo de secagem consiste em empilhar as peas, colocando separadores permitindo circulao de ar em todas as faces da madeira, protegendo da chuva em locais bem ventilados, sendo que o tempo da secagem natural de um a dois anos em processos naturais, deixa to claro como importante proteger as peas durante o manuseio das mesmas tanto na construo como nos depsitos, pois requer tempo para uma madeira de qualidade.

Para dimenses mnimas da seo transversal de peas de madeira serrada usadas em estruturas a NBR 7190, vem estabelecendo certas dimenses para evitar fendilhamentos ou flexibilidades exageradas. (ver. Tabela 2.1).

1.5.4 MADEIRA COMPENSADA

A madeira compensada formada pela colagem de trs ou mais laminas, alterando as direes das fibras, podendo ter trs ou mais lminas, lembrando que sempre em numero mpar. Geralmente para se obter estas laminas usa-se uma faca de corte num corte rotatrio (ver Fig. 2.7). aps o corte estas so submetidas a secagem onde ocorre bem mais rpido, pelo fato de serem bem finas.As chapas compensadas no um trabalho artesanal, e sim bem industrializado, so padronizadas com as dimenses de 2,50x1,25 com espessuras variando de 4 a 30mm, possuindo a mesma uma gama de vantagens sobre a madeira macia:

Fabricada em folhas grandes, com defeitos limitados; Reduo do inchamento e retrao; Mais resistente na direo normal as fibras; Reduz o efeito de trincas na cravao de pregos paralelos; Permite o emprego de madeiras mais resistentes apenas nas camadas necessrias reduzindo o custo;

E a desvantagem marcante est no preo elevado, que se levando em considerao os benefcios ainda sim mais vantajoso, claro, dependendo do seu emprego.

1.5.5 MADEIRA LMINADA E COLADA

um produto estrutural, formado por associao de lminas de madeira selecionadas, coladas com adesivo e sob presso, as fibras das laminas possuem sentidos paralelos entre si (ver Fig.2.8). As etapas para fabricao so as seguintes:

Secagem das laminas; Preparo das laminas; Execuo de juntas de emendas; Colagens sobre presso; Acabamento e tratamento preservativo.

Antes da colagem as laminas secam em estufa, na preparao as laminas so padronizadas (plainadas e serradas), em seguida, so emendadas de necessrio (ver Fig.2.9), logo, so coladas sobre presso.

1.5.6 MADEIRA MICROLAMINADA E COLADA

Produtos de base de finas laminas de 1 a 5mm de espessura, laminas obtidas por corte rotatrio do tronco, em seguida empilhadas e coladas com as juntas defasadas. Possuindo uma estrutura mais homognea, com esta tcnica pode-se construir diversos produtos com at 20m de comprimento na forma de vigas ou chapas com espessuras variando de 20 a 200mm(ver Fig.2.11).

1.5.7 PRODUTOS DE MADEIRA RECOMPOSTA NA FORMA DE PLACAS

Produzidos a partir de resduos de madeira serrada, que so convertidos em flocos e partculas e colados sobre presso, em geral no so consideradas como materiais estruturais, devido a baixa resistncia e durabilidade, muito utilizado na industria de moveis.

1.6 SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA

1.6.1 TRELIAS DE COBERTURA (ESTRUTURA DE TELHADO)

As trelias de cobertura, tambem chamadas de tesouras, sustentam o telhamento e seu vigamento de apoio, no caso de telhas cermicas o apoio composto pelos seguintes elementos (ver Fig.2.13a)

Teras; Caibros; Ripas;

Existem mtodos de contruo ou modelos para contruo das tesouras como na Fig2.12:

Howe; Belga; Pratt

As trelias de cobertura so dispostas em plano vertical, sendo que a estabilidade do sistema promovida pelos contraventamentos, geralmente em X. e, situaes quando a estrutura em muito leve, a ao de suco provocada pelos ventos podem neutralizar a ao da gravidade ou at superar a mesma, comprimindo o banzo inferior (ver Fig2.14)

1.6.2 VIGAMENTO PARA PISOS

Os pisos ou assoalhos de madeira so constitudos de vigas biapoiadas de seo retangular ou I com espaamento da ordem de 50cm revestidas por tbuas (ver Fig2.15). quando existente o contraventamento no sistema cria uma maior distribuio das cargas provocadas pelos esforos atuantes nas mesmas.

1.6.3 PORTICOS

Prticos so estruturas utilizadas normalmente em galpes, estdios, piscinas ou estaes rodovirias com vos livres variando entre 20 a 100m.

Os prticos devem ser associados quando necessrio a sistemas de contraventamento garantindo a estabilidade do mesmo em todos os sentidos (ver Fig.2.19).

1.6.4 PONTES EM MADEIRA

Um importante aspecto do projeto de pontes a durabilidade. Para manter a madeira sempre seca, a sculos atrs as mesmas eram construdas com cobertura, garantindo ela seca, porem hoje no mais usual fazer isso ento realizado a protao da madeira por tratamentos de impermeabilizao. Os sistemas estruturais em pontes de madeira seguem abaixo:

1.6.5 ESTRUTURAS APORTICADAS PARA EDIFICAES

Os sistemas estruturais para edificao so, em geral, constitudos de gralhas planas para pisos, com suas vigas principais apoiadas em pilares formando com esses um sistema prtico, as vigas secundrias do piso transferem as cargas verticais para as vigas principais e estas para os pilares (ver Fig 2.23)

Tendo em vista que as aes horizontais como o vento e os efeitos de desalinhamento de pilares dependem das ligaes viga-pilar. Se estas forem rgidas as cargas atuam sobre prticos formados pelas vigas e pilares, j paras as ligaes entre viga-pilar flexveis, ou seja aquelas que se aproximas de uma ligao rotulada, esta estabilidade lateral da estrutura necessita de sistema de contraventamento vertical como paredes diafragmas ou em treliados e X conforme figura a seguir:

1.6.6 CIMBRAMENTOS DE MADEIRA

Os cimbramentos so estruturas provisrias destinadas a suportar o peso de uma estrutura em construo at que se torne autoportante, lembrando que as deformaes do cibramento acarretam em imperfeies de execuo da estrutura em construo. A madeira muito utilizada atualmente em estruturas auxiliares provisrias como em formas para concreto armado, em vigamento para apoio de formas e em escoramentos, pela sua facilidade de manuseio e trababilidade.

Normalmente so utilizadas madeira rolias para escoramento, especialmente em caso de contruo de pontes, que formado por montantes contraventados nas duas direes, como h imperfeies na madeira rolia empregado o uso de outros materiais para garantir o nivelamento e preciso na execuo, muitas vezes usado a maderia serrada que possui menos imperfeies nas condies onde se necessita de uma melhor acabamento e preciso (ver Fig2.26).

As formas para concreto armado eram inicialmente confeccionadas com tbua de madeira serrada, evoluindo mais tarde para o uso de chapas de madeira compensada, na maioria dos casos. Os principais requisitos para uma forma estabelecido pela ABCP (associao Brasileira de Cimento Portland), que induz a garantir a estanqueidade evitando o vazamento de nata de cimento.

1.7 TIPOS DE LIGAES

Pelo fato das peas de madeira possuir comprimento limitado pelo tamanho das arvores, meios de transporte etc. as peas de madeira necessitam de elementos de fixao e ligao entre as varias peas que constituem um conjunto. Seguem abaixo os tipos de ligaes estruturais de peas de madeira (ver Fig 4.1):

Cola; Prego; Pino de madeira ou cavilha; Parafuso; Parafusos rosqueados auto-atarraxantes; Parafusos com porcas e arruelas; Conector de anel; Entalhe.

Os elementos ligao so inmeros abaixo representado os principais mais utilizados:

O principal requisito dos elementos de ligao a resistncia, ou seja, as ligaes devem ser capazes de transmitir foras de uma pea de madeira a outra, no prejudicando o funcionamento da estrutura, assim como garantir a estabilidade do maderial, evitando patologias como fissuras, na execuo das ligaes.

BIBLIOGRAFIA

PFEIL, Walter; Estruturas de Madeira, sexta edio, Ed. LTC; 2003