Prof.a Dr.a Carmeane Effting

MADEIRAS
MCC1001 – AULA 12
Disciplina: Materiais de Construção I
Professora: Dr.ª Carmeane Effting
1º semestre
2014
Centro de Ciências Tecnológicas
♦
Departamento de Engenharia Civil
MADEIRAS
• É um material
excepcional como
material de
construção, além de
ter qualidades muito
grandes como
matéria-prima para
outros produtos
industrializados.
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MADEIRAS
Utilização da Madeira:
• É, depois do aço, o material mais utilizado;
• Pode ser utilizado em diversas etapas desde a fundação até
o acabamento, passando tanto pela estrutura como material
auxiliar.
• Pode ser usada também em diversos tipos de construção
como em estradas de ferro, galerias, etc.,
• Pode ser utilizada como combustível,
• Matéria-prima para papel (principal subproduto).
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MADEIRAS
Razões para empregar madeira na construção civil:
• Apresenta resistência mecânica tanto à esforços de tração como à
compressão, além de resistência a tração na flexão;
• Resistência mecânica elevada em relação ao seu peso próprio
pequeno;
• Fácil trabalhabilidade permitindo ligações simples;
• Boas características de absorção acústica, bom isolamento térmico;
• Custo reduzido e é renovável (preservada);
• Apresenta diversos padrões de qualidade e estéticos.
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MADEIRAS
Restrições de emprego da madeira na construção civil:
• Material inflamável;
• Material biodegradável (fácil deterioração em ambientes
agressivos que desenvolveram agentes predadores como
fungos, cupins, mofo,..);
• Perda de propriedades devido a problemas de secagem e
umidade;
• Dimensões limitadas (podendo estes inconvenientes serem
resolvidos pela laminação, contraplacados e aglomerados).
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MADEIRAS: TRANSFORMADOS
Contraplacados: lâminas de
madeira coladas entre si
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Aglomerados: partículas de
madeira, resinas e prensagem
MADEIRAS
Origem e produção:
• A madeira, como material de construção,
é produto do beneficiamento do tronco de
árvores (comumente chamado de “lenho”).
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As árvores são compostas por raiz, caule e copa
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ÁRVORES
• A raiz é o apoio da árvore ao solo, tendo a finalidade de
retirar do solo os sais minerais para seu desenvolvimento;
• O tronco (ou caule), além de sustentar a copa conduz por
capilaridade a seiva bruta da raiz às folhas, como a seiva
elaborada das folhas para o lenho em crescimento;
• A copa desdobra-se em galhos e folhas, além das flores e
frutos. As folhas transformam a seiva bruta em elaborada.
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ÁRVORES - CLASSIFICAÇÃO
• Endógenas: aquela que o desenvolvimento do caule
se dá de dentro para fora (palmeira e bambus). É
pouco aproveitada como material de construção;
• Exógenas: aquela em que o crescimento do caule se
dá de fora para dentro, com adição de novas camadas
em forma de anel (anéis anuais de crescimento);
Classificam-se em gimnospermas e angiospermas.
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ÁRVORES - CLASSIFICAÇÃO
Gimnospermas
• Árvores coníferas e
resinosas, tendo folhas
em forma de agulha não
fornecendo frutos. São
madeiras de lenho mais
mole e correspondem a
35% das espécies
conhecidas
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Angiospermas
• Árvores frondosas
conhecidas no Brasil
como madeira de lei.
Representam 65% das
espécies conhecidas.
“LENHO” (TRONCO)
• O “lenho” é a parte da árvore que nos
interessa como material de construção. Sua
constituição é diversificada e suas partes são:
casca, cambio, lenho e medula.
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CASCA
•
É a proteção do tronco além de
conduzir a seiva elaborada nas folhas
para o tronco;
•
A PARTE EXTERNA é morta
(cortiça). Pode ser renovada, não
apresentando interesse como material
de construção (mas pode ser
aproveitada como material de
acabamento e termoacústico);
•
PARTE INTERNA, transporta a seiva
das folhas ao caule.
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TRANSPORTE DE SEIVA
• Sistema vascular das plantas;
• A seiva bruta é formada ainda nas raízes,
quando a planta coleta do solo os nutrientes
que depois serão conduzidos até as folhas e
caule para que possa acontecer a
fotossíntese e transformá-la em seiva
elaborada.
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CÂMBIO
• Camada que se situa
entre a casca e lenho;
• Constituída de tecido vivo
(sendo tão importante
quanto a parte interna da
casca), responsável pelo
crescimento dos aneis.
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LENHO
• É o núcleo do tronco, sendo portanto a
parte resistente da árvore. Esta parte é
retirada através de desdobro (material
serrado) o material utilizado na
construção civil.
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LENHO
ALBURNO
• É a parte mais externa.
Formado por células
vivas, tem função
resistente e de transporte
de seiva (parte que
melhor absorve os
conservantes)
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CERNE
• É a parte central do
tronco, sendo formado
por células mortas;
• Este fato torna-o mais
resistente visto não existir
nesta região a seiva, e
consequentemente não
ser atrativo à insetos e
outros agentes de
deterioração.
VASOS
• Ligam as diferentes
camadas entre si e
tem a função de
transportar e
armazenar a seiva.
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MEDULA
• É o miolo central,
mole, de tecido
esponjoso e cor
escura;
• Não tem resistência
mecânica, nem
durabilidade, na peça
desdobrada é
considerado defeito.
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MEDULA
PRODUÇÃO DA MADEIRA
1
Corte da árvore
2
Toragem
3
Falquejamento
4
Desdobro
5
Aparelhamento + Beneficiamento
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CORTE DA ÁRVORE
• Deve ser realizado em épocas
apropriadas, preferencialmente durante o
inverno;
• Evita-se aparecimento de
fendas/rachaduras através de secagem
mais lenta.
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TORAGEM E FALQUEJAMENTO
• Toragem: desgalhamento e corte da
madeira em peças de 5 a 6m de
comprimento;
• Falquejamento: corte de costaneiras.
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DESDOBRO
• É a etapa final para transformação em material de
construção: corte das toras de madeira (material serrado);
• O SISTEMA USUAL É O TANGENCIAL. O desdobro
RADIAL produz peças de melhor qualidade, tendo menores
rachaduras durante a secagem, menores empenamentos e
defeitos → ALTO CUSTO DE PRODUÇÃO, sendo utilizados
somente em aplicações especiais. EX. CONSTRUÇÃO
AERONÁUTICA.
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DESDOBRO
Tangencial ou Paralelas
• Desdobro normal produz
peças inteiras
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Radial
• Desdobro radial corta o
tronco na direção do seu
diâmetro, evitando-se a
medula
APARELHAMENTO DA PEÇA
• Padronização de medidas
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BENEFICIAMENTO
• Processo de acabamento da peça;
• Vários desdobros;
• Molduragem em aparelhos especiais;
• Acabamento aparente;
• Ex: rodapés, tacos, assoalhos, etc.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E MECÂNICAS
• Os diversos tipos de madeiras existentes
permitem que seu uso seja específico para
cada tipo de aplicação;
• A escolha só pode ser acertada se forem
conhecidas as propriedades físicas e sua
resistência às solicitações mecânicas.
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PROPRIEDADES
Físicas
• UMIDADE
• RETRATIBILIDADE
• DENSIDADE
• CONDUTIBILIDADE
TÉRMICA, ELÉTRICA E
SONORA
• RESISTÊNCIA A FOGO
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Mecânicas
• RESISTÊNCIA À
TRAÇÃO
• RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO
• RESISTÊNCIA AO
CISALHAMENTO
• RESISTÊNCIA À
FLEXÃO
UMIDADE
• A MADEIRA DEVE SER EMPREGADA SECA, OU COM TEOR
DE UMIDADE EM EQUILÍBRIO COM O AMBIENTE;
• A SECAGEM PODE SER NATURAL OU ARTIFICIAL:
– NATURAL: PELA EXPOSIÇÃO AO AR;
– ARTIFICIAL: O PROCESSO É ACELERADO COM A MADEIRA SUBMETIDA A
CONDIÇÕES CONTROLADAS DE TEMPERATURA E DE UMIDADE.
•
A SECAGEM ARTIFICIAL DA MADEIRA MELHORA AS
CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS E A RESISTÊNCIA AOS
AGENTES DA DETERIORAÇÃO.
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UMIDADE
Tipo
Umidade aprox. (%)
Aplicações
recomendadas
Verde
>30%
Construções
submersas/em contato
com a água
Semi-seca
> 23%
???
Comercialmente seca
Entre 18 e 23%
Torres, postes,
cimbramentos
Seca ao ar
Entre 13 e 18%
Construções abertas
(galpões e hangares),
telhados
Dessecada
Entre 0 e 13%
Locais fechados e
aquecidos
“Completamente seca”
0%
Locais com
aquecimento artificial
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RETRATIBILIDADE
• É a propriedade que a madeira apresenta
de sofrer alterações de volume e
dimensões quando seu teor de umidade
varia;
• Pode ser por INCHAMENTO ou
CONTRAÇÃO.
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DEFEITOS DO PROCESSO DE SECAGEM
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DENSIDADE
• É considerada em termos de massa específica
aparente, massa por unidade de volume;
• Índice de compacidade das fibras de madeira, > ou <
quantidade de fibras por unidade de volume aparente;
• Pode-se correlacionar diversos tipos de madeira
conforme esta característica. A densidade varia com a
umidade e a posição do lenho.
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DENSIDADE
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DENSIDADE
• Alta: para carvão vegetal e dormentes de
estradas de ferro;
• As fábricas de celulose de fibra curta,
normalmente trabalham com espécies de
densidade básica intermediárias.
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CONDUTIBILIDADE
• Elétrica:
– Quando bem seca é excelente isolante
elétrico;
• Térmica:
– Em geral é mau condutor;
• Acústica:
– Não é bom isolante acústico, porém quando
usado em tratamento acústico funciona
satisfatoriamente por ter capacidade de absorção
de sons.
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RESISTÊNCIA AO FOGO
• Os estudos de capacidade de resistência ao fogo devem
ser feitos em torno de 850º C, que é a temperatura média de
incêndios. Deste modo a madeira não pode resistir nestas
condições;
• Em seu estado natural: a madeira inicia a combustão ≈
275º C, desde que haja oxigênio para a combustão;
• A combustão superficial forma uma capa de madeira
calcinada que impede a passagem do ar dificultando a
queima.
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RESISTÊNCIA AO FOGO
• Esta capa tem ≈10 mm de espessura, e se a
temperatura
permanecer constante a queima cessa. Peças com menos de 25
mm não devem ser usadas porque
não
formam a capa de
proteção, destruindo-se rapidamente;
• Em incêndios de grande temperatura, com mais de 850ºC, peças
de madeira não se rompem imediatamente devido à este fator,
permanecendo portanto com
alguma resistência. Uma peça de
aço em T≈300º C já está em processo de escoamento;
• Coberturas de incêndio- peças >50 mm podem ter menos risco que
estruturas metálicas (retardadores de combustão).
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RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
FORÇA PARALELA ÀS FIBRAS
FORÇA PERPENDICULAR ÀS FIBRAS
RUPTURA POR DESLIZAMENTO
ENTRE AS FIBRAS OU RUPTURA DAS
PAREDES
DEFORMAÇÃO BAIXA, ALTA RESISTÊNCIA
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BAIXA RESISTÊNCIA
SEPARAÇÃO DAS FIBRAS
RASGAMENTO DO MATERIAL
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
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RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
FORÇA PARALELA AS FIBRAS
FORÇA PERPENDICULAR AS FIBRAS
ESMAGAMENTO DAS FIBRAS
GRANDE RESISTÊNCIA
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RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
• Nas peças solicitadas à compressão paralela às fibras, as forças
agem paralelamente à direção dos elementos anatômicos
responsáveis pela resistência, o que confere uma grande
resistência à madeira;
• Atenção para a FLAMBAGEM (peças longas);
• Na solicitação normal, a madeira apresenta valores de resistência
menores que os de compressão paralela, pois a força é aplicada na
direção perpendicular ao comprimento das fibras, provocando
esmagamento. Os valores de resistência à compressão normal às
fibras são da ordem de 25% dos valores apresentados pela madeira
na compressão paralela.
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RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
FORÇA PERPENDICULAR
FORÇA PARALELO AS FIBRAS
AS FIBRAS
ALTA RESISTÊNCIA -
RUPTURA IMPLICAR NO
CISALHAMENTO DESSES
ELEMENTOS
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DIREÇÃO DAS
TENSÕES COINCIDE
COM A DIREÇÃO DAS
FIBRAS, <resistência
(CISALHAMENTO É
HORIZONTAL)
DIREÇÃO DAS FIBRAS É
PERPENDICULAR -
ELEMENTOS TENDEM
A ROLAR UNS SOBRE
OS OUTROS
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
anterior
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RESISTÊNCIA À FLEXÃO
ENRUGAMENTOS DE COMPRESSÃO
FORÇA PERPENDICULAR AS FIBRAS
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RESISTÊNCIA À FLEXÃO
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FATORES ANATÔMICOS
• Densidade:
– Característica que
melhor expressa sua
qualidade para uso;
– Maior ou menor
quantidade de fibras
por unidade de
volume.
• Inclinação das fibras;
• Nós.
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INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES
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INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES
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MICRORGANISMOS
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MICROORGANISMOS
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ORGANISMOS XILÓFAGOS
(que se alimentam da madeira)
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ORGANISMOS XILÓFAGOS
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ORGANISMOS XILÓFAGOS
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ORGANISMOS XILÓFAGOS
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TRATABILIDADE
ALBURNO - melhor absorve os conservantes
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TRATABILIDADE
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Obrigada por terem me aguentado :)
• Vídeos da aula:
– Fábrica de OSB ma Escócia:
https://www.youtube.com/watch?v=awxhgAMnyTs
– Ensaios de compressão e cisalhamento em madeira:
https://www.youtube.com/watch?v=fFI2kgbqm_Q
https://www.youtube.com/watch?v=yWfJxAeYxy8
– Porta laminada (não deu tempo de passar mas vale a
pena ver): https://www.youtube.com/watch?v=NAJRHCTE7s
– Autoclave em eucalipto:
https://www.youtube.com/watch?v=B-xUF-b9qZA
• Contato Profª. Amanda: [email protected]
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