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Douglas Demétrio Isadora Rosa Luiz João Vitor Sumihiro Júlia Valim

Madeira como material estrutural

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Page 1: Madeira como material estrutural

Douglas Demétrio

Isadora Rosa Luiz

João Vitor Sumihiro

Júlia Valim

Page 2: Madeira como material estrutural

Introdução

• A madeira é um dos materiais estruturais mais antigos utilizados pelohomem em edificações. Acrescente-se ainda o fato da madeira possuir umvasto campo de aplicação em construções como, pontes, residências, igrejas,passarelas, cimbramentos, edificações sujeitas a agentes altamentecorrosivos etc.

• Apesar da madeira ter qualidades estruturais bastante apreciáveis, ainda hámuito preconceito em relação a sua utilização como material estrutural. Emgrande parte devido à falta de conhecimento adequado a respeito destematerial, da falta de projetos específicos, bem como da cultura da construçãocivil brasileira.

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Propriedades Estruturais

• As propriedades básicas da madeira variam muito entre as espécies. Tomando-se a densidade de massa aparente de 15% de teor de umidade,

como indicador dessas propriedades, tem-se a madeira de balsa com 200kg/m³ e a madeira de aroeira com 1100kg/m³, ou seja, materiais com

propriedades físicas e mecânicas totalmente distintas.

• Portanto, na escolha da madeira correta para um determinado uso, deve-se considerar quais as propriedades e os respectivos níveis requeridos para que

a madeira possa ter um desempenho satisfatório. Esse procedimento é primordial principalmente em países tropicais, onde a variedade e o número

de espécies de madeiras existentes na floresta são expressões de sua biodiversidade.

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Anisotropia da

madeira

• Diz-se que um material é anisotrópico

quando as propriedades físicas ou

químicas não apresentam as mesmas

características nas diversas direções

em que se pode analisar tal material.

O processo de crescimento da árvore

determina uma simetria axial e uma

direção predominante das células que

constituem o lenho. Este arranjo

resulta na anisotropia da madeira.

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Higroscopia da madeira

• Por ser um material higroscópico, a madeira absorve umidade da atmosfera

quando seca, e a libera quando úmida, procurando manter o equilíbrio nas

condições de vapor de água da atmosfera circunvizinha.

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Resistência

• Resistência à compressão – Resistência da madeira a forças que

tendem a encurtar o seu comprimento.

• Resistência à tração – Resistência da madeira a forças com tendência a

estender o seu comprimento.

• Resistência à flexão – Resistência da madeira a forças ao longo do seu

comprimento.

• Dureza – Resistência oferecida pela madeira a forças de penetração.

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Umidade

• É dada pela quantidade de água infiltrada na madeira, e é medida através da porcentagem de água infiltrada, em relação a sua massa quando seca.

• Para comparar a resistência de duas espécies, ou peças, a uma determinada solicitação, é necessário estabelecer-se um teor de umidade de referência, pois uma espécie de menor resistência, com baixo teor de umidade, pode aparentar maior resistência que uma espécie sabidamente mais resistente, porém com elevado teor de umidade.

• Seguindo tendência mundial, a atual norma brasileira, estabelece um teor de umidade de referência de 12%, para o qual devem ser reportados os resultados dos ensaios.

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Densidade

• A densidade da madeira está ligada ao peso da mesma.

• Com diferentes densidades pode-se saber onde se aplicaria tal

madeira.

• As densidades variam com os tipos de madeiras (ex. Massaranduba,

Pinus, Eucalipto, entre outras).

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Martelo eletrônico fornece informações sobre a densidade da madeira nos ensaios com o tomógrafo por impulso

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Rigidez

• A rigidez dos materiais é medida pelo valor médio do módulo de

elasticidade, determinado na fase de comportamento elástico-linear.

• Defeitos de carácter mais sério afetam o limite de elasticidade das vigas;

• A rigidez e limite de elasticidade dependem mais da qualidade da fibra

da madeira do que dos defeitos;

• O efeito dos nós é a redução da diferença entre a tensão das fibras no

limite de elasticidade e o módulo de ruptura da viga. A resistência à

quebra é muito suscetível aos defeitos.

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Condutividade térmica

• Existem três mecanismos de transporte:

* radiação

* convecção

* condução

• Péssimo condutor de calor;

• Ótimo isolante térmico.

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• A condutividade térmica para qualquer espécie depende do peso específico e do teor de umidade contido na peça de madeira. Quanto mais alto o peso específico e a umidade maior será a capacidade da madeira em conduzir calor. Madeiras secas a um teor de umidade constante apresentam melhor desempenho como isolante.

Condutividade Térmica para diversos materiais

W/m.K (watt por metro por kelvin) é

uma unidade de medida de condutividade térmica.

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Resistência ao fogo

• Inacreditavelmente a madeira tem um papel de destaque na

resistência ao fogo no que diz respeito às estruturas; enquanto os

demais materiais tendem a cair, a madeira cria seu próprio isolante

(carvão ao seu redor) e mantém a estrutura.

• A madeira só entra em combustão devido à liberação de gases

contidos em seu interior; ao formar-se a camada isolante de carvão, os

gases não são mais liberados e a madeira dentro do isolamento fica

somente aquecida.

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Isolamento acústico

• A madeira maciça não é um bom isolante acústico, por isso quando se

deseja que o som produzido em uma sala ou no ambiente externo não

seja transferido para um dormitório, por exemplo, há necessidade de

se negociar alternativas em termos de materiais e de técnicas de

redução da transmissão de sons.

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Eficiência aproximada de paredes com

diferentes classes de transmissão de som

STC Eficiência

25 Conversa normal pode ser compreendida bastante facilmente

35 Conversa em voz alta audível, mas não compreensível.

45 Conversa em voz alta difícil de ser ouvida

48 Conversa em voz muito alta ouvida muito fracamente

50 Conversa em voz muito alta não audível

Fonte: Anderson, 1975.

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Isolamento acústico e térmico

Isolamento acústico entre a madeira

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Durabilidade

• Depende da sua utilização, necessidade e em alguns casos,

tratamentos para aumento da durabilidade;

• Gira basicamente em torno da densidade, rigidez e resistência da

madeira utilizada;

• Há uma durabilidade natural que varia de acordo com os tipos de

madeira.

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O maior edifício de

madeira do mundo:

Igreja ortodoxa que

tem 150 anos e é

totalmente de madeira,

sem utilização de

pregos de ferro ou

placas metálicas

Kizhi Pogost – Rússia

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Classes de resistência

• São consideradas, nas classes de resistência da madeira, propriedades físicas e mecânicas: a resistência à compressão paralela às fibras, a resistência ao cisalhamento paralelo às fibras, o módulo de elasticidade na compressão paralela às fibras, a densidade básica e aparente.

• São denominadas:

• *madeira serrada; madeira laminada colada; madeira compensada e madeira recomposta.

• Nas coníferas as resistências podem chegar a 30 Mpa e elas tendem a viver mais;

• Nas dicotiledôneas podem chegar a 60 Mpa.

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Ligações mecânicas

• A madeira é um material que permite uma variedade muito grande de

possibilidades de conexões, pois é fácil de ser perfurada, puncionada, cortada e ajustada da

forma que se desejar. Na figura a seguir, apresentam-se algumas das formas de se executar

a conexão entre elementos de madeira. Dentre estas alternativas, aquelas mais comuns são

realizadas com a utilização de pregos e parafusos (com porcas e arruelas). Ainda, a

combinação de algumas das alternativas apresentadas também é bastante interessante,

como realizar conexões através de entalhes e encaixes com cola. Outra, apresentada na

figura, é a utilização de anéis metálicos, que tornam as ligações muito rígidas, com fixação

da união através de parafusos.

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Controle de qualidade

• O controle de qualidade é feito através de testes realizados com propriedades físicas e mecânicas da madeira;

• As principais especificações são seleção, terminologia, requisitos gerais, dimensões e defeitos;

• Procuram atender às solicitações dos institutos de pesquisa e/ou especificações de clientes;

• Saber de onde veio e o procedimento da madeira;

• São realizados testes com corpos-de-prova antes de utilizar a madeira para realização de estruturas, onde testa sua resistência.

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Tipos e critérios para especificação do

projeto

• Os tipos e critérios devem atender às solicitações do projeto,

utilizando todos os componentes da madeira, como densidade,

resistências, rigidez, durabilidade assim como a sustentabilidade e o

custo da obra.

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Produção

• Corte e desdobro;

• Secagem da madeira.

Page 32: Madeira como material estrutural

Tipos de madeiras de construção

Madeiras maciças:

• Madeira bruta ou roliça

• Madeira falquejada

• Madeira serrada

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Tipos de madeiras de construção

Madeiras industrializadas:

• Madeira compensada

• Madeira laminada ( ou microlaminada ) e colada

• Madeira recomposta

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Tipos de estruturas de madeiras

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Principais vantagens da madeira

• É renovável, abundante e altamente sustentável na natureza;

• Possui elevada resistência em relação a sua baixa massa específica;

• Excelente isolante térmico;

• Facilidade de trabalho e união das peças;

• Inerte, mesmo quando está exposta a ambientes químicos;

• Baixa demanda de energia para produção;

• Pode ser reutilizada, por várias vezes;

• Tem custo relativamente baixo.

Page 36: Madeira como material estrutural

Possíveis desvantagens da madeira

• Possui variações transversais e longitudinais devido à variação da

umidade;

• É combustível, particularmente na forma fragmentada, como gravetos

e lascas. (1);

• É relativamente vulnerável ao ataque de insetos e fungos, se não for

tratada adequadamente;

• Possui composição heterogênea e anisotrópica.

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Tipo de madeira utilizada como

estrutura

• As espécies de madeiras mais utilizadas em

estruturas no Brasil são: Peroba Rosa, Ipê,

Eucalipto, Pinho, Jatobá, Maçaranduba, Garapa,

Cumaru, Aroeira e Itaúba.

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A madeira é um material não homogêneo com muitas variações. Além disto, existem

diversas espécies com diferentes propriedades. Sendo assim, é necessário o

conhecimento de

todas estas características para um melhor aproveitamento do material.

Page 39: Madeira como material estrutural

Treliças de Cobertura ( Tesouras)

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Treliças de Cobertura ( Tesouras )

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Treliças de Cobertura ( Tesouras )

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Treliças de Cobertura ( Tesouras )

Page 43: Madeira como material estrutural

Vigamentos para Pisos

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Vigamentos para Pisos

Page 45: Madeira como material estrutural

Pórticos

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Pontes em Madeira

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Pontes em Madeira

Page 48: Madeira como material estrutural

Estruturas Arporticadas para Edificações

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Estruturas Arporticadas para Edificações

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Cimbramentos de Madeira

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Cimbramentos de Madeira

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Cimbramentos de Madeira

Page 53: Madeira como material estrutural

Exemplos de aplicação

• Arquitetos planejam construir edifícios em madeira

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• O arquiteto alemão

Jürgen Mayer é o

criador do Metropol

Parasol, a maior

estrutura de madeira

do mundo

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Casa de madeira

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• Pavilhão de madeira

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Referências

• http://madeirambiente.com.br

• http://www.ebah.com.br/

• http://www.feciv.ufu.br/

• http://www.duronmadeiras.com.br/

• Livro Estruturas de madeira- Walter Pfeil, Michèle Pfeil

• Livro Materiais de construção civil vl. 2 Editor Geraldo C. Isaia

• Normas da NBR 7190-1997