Material constru§£o madeira unicamp

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  1. 1. Notas de Aula ST304 - MATERIAIS DE CONSTRUO 1 CESET / UNICAMP MADEIRAS Rogrio Durante Limeira/2003
  2. 2. 4. MADEIRAS Dentre as vantagens do uso da madeira na construo civil, destacam-se: a variabilidade de peas com dimenses estruturais que podem se desdobrar em peas pequena; emprego de ferramentas simples; capacidade de resistir a esforos de compresso e trao; baixa massa especfica e boa resistncia mecnica; permite ligaes e emendas; boa resilincia, absorve choques sem estilhaar; As desvantagens decorrentes do emprego da madeira so: material heterogneo e anisotrpico; vulnerabilidade a agentes exteriores; combustvel; instabilidade dimensional; danos ao meio ambiente causados pelo desmatamento predatrio; elevao dos preos nos ltimos anos. 4.1- CLASSIFICAO DAS MADEIRAS Madeiras Finas: So empregadas em marcenaria e em construo corrente na execuo de esquadrias e marcos. Ex.: louro, cedro e vinheira. Madeiras Duras ou de Lei: So empregadas em construo, como suportes e vigas. Ex.: grapia, angico e cabreva. Madeiras Resinosas: So empregadas quase que exclusivamente em construes temporrias. Ex.: pinho. Madeiras Brandas: Possuem pequena durabilidade, porm de grande facilidade de trabalho. No so usadas em construo. Ex.: timbava. 4.2- ESTRUTURA E CRESCIMENTO DAS RVORES As rvores do tipo exognico, utilizadas na produo de madeira para construo civil, crescem pela adio de camadas externas, sob a casca. A seo transversal do tronco de uma rvore permite distinguir as seguintes partes bem caracterizadas, de fora para dentro:
  3. 3. Casca: protege a rvore contra os agentes externos. No apresenta importncia do ponto de vista da construo, eliminada no aproveitamento do lenho. Cmbio: camada invisvel a olho nu, situada entre a casca e o lenho, formada de tecido meristemtico. O crescimento da rvore d-se diametralmente, pela adio de novas camadas provenientes da diferenciao do cmbio. Cada camada de tecido lenhoso formada anualmente constitui um anel de crescimento. Se por qualquer motivo - seca ou ataque de insetos - for interrompido o desenvolvimento normal da rvore, podem formar-se na mesma estao dois ou mais anis: so os falsos anis de crescimento. Lenho: constitui a parte resistente das rvores. Compreende o cerne, formado por clulas mortas, que tem como funo resistir aos esforos externos que solicitam a rvore, e o alburno, formado por clulas vivas, que alm da funo resistente veculo da seiva bruta, das razes s folhas. a alterao do alburno que vai ampliando o cerne. Durante esta alterao, as paredes das clulas se impregnam mais ou menos, conforme a espcie. O cerne tem mais peso, compacidade, dureza e durabilidade. Mais durabilidade porque, no possuindo mais matrias nutritivas, amidos e acares, menos sujeito ao ataque de insetos e fungos. O alburno tem propriedades mecnicas inferiores s do cerne e bem menos durvel. Todavia, desaconselhvel a prtica de retirar todo o branco das madeiras como material imprestvel para uso comum. Desaconselhvel no s do ponto de vista econmico, j que a proporo do alburno quase nunca inferior a 25 %, podendo at atingir 50 %, mas desaconselhvel porque o alburno a parte que melhor se deixa impregnar pelos preservativos. Medula: miolo central, mole, de tecido esponjoso e cor escura. No tem resistncia mecnica, nem durabilidade. Sua presena na pea desdobrada constitui um defeito. Raios Medulares: ligam as diferentes camadas entre si e tm a funo de transportar e armazenar a seiva. Pelo seu efeito de amarrao transversal, inibem em parte a retratilidade devida a variaes de umidade.
  4. 4. 4.3- PROPRIEDADES DAS MADEIRAS 4.3.1- COMPOSIO QUMICA As clulas so formadas por paredes de membranas celulsicas permeveis, a parede primria, que aos poucos vai se cobrindo de lignina, e a parte secundria, que deixa falhas permeveis e pontuaes. A celulose constitui a estrutura de sustentao das paredes celulares. A lignina o material aglomerante que liga as clulas umas s outras. Estes dois componentes so os responsveis por todas as propriedades da madeira, tais como higroscopicidade, resistncia corroso, etc. A composio qumica da madeira, em termos mdios, apresenta 60% de celulose, 25 % de lignina e 15% de leos, resinas, amidos, taninos e acares. CELULOSE: Carboidrato complexo LIGNINA: Resina natural que protege as clulas A madeira seca contm em mdia 49 % de carbono, 44 % de oxignio, 6 % de hidrognio e 1 % de cinza. 4.3.2- ANISOTROPIA DA MADEIRA Devido orientao das fibras, a madeira constitui um material anisotrpico apresentando propriedades distintas nas trs direes: paralela, perpendicular e tangencial s fibras. 4.3.3- UMIDADE O teor de umidade de uma madeira obtido dividindo-se o peso da amostra mida pelo peso da amostra seca em estufa. Por ser um material higroscpico, seu grau de umidade varia continuamente, mesmo quando colocada em servio. Ph P0 H = P0 X 100 Onde Ph a massa da madeira no estado natural e P0 a massa da amostra seca em estufa. As madeiras verdes tm umidade em torno de 30% (madeiras resistentes) e 130% (madeiras macias).
  5. 5. Aps o corte, feita a secagem da madeira, quando ocorre a evaporao da gua contida nas clulas ocas, atingindo-se o ponto de saturao das fibras, que corresponde a uma umidade de cerca de 30%. Neste ponto a madeira denominada meio seca. Prosseguindo a secagem, a madeira atinge um ponto de equilbrio com o ar, denominando-se, ento, seca ao ar, com umidades correspondentes em torno de 10 a 20%. 4.3.4- DENSIDADE a relao entre a massa e o volume aparente da madeira a um teor de umidade padro de 15%. Na madeira, os afastamentos entre os tecidos lenhosos criam vazios capilares e quanto maior a presena de vazios menor a densidade da madeira. A densidade est diretamente relacionada s caractersticas fsicas e mecnicas da madeira. Classificao Madeiras Resinosas Madeiras Duras Muito Leves 0,4 0,5 Leves 0,4 a 0,5 0,5 a 0,65 Moderadamente Pesadas 0,5 a 0,6 0,65 a 0,8 Pesadas 0,6 a 0,7 0,8 a 1,0 Muito pesadas > 0,7 > 1,0 4.3.5- RETRAO Por ser um material higroscpico, a madeira sofre inchamento ou retrao com o aumento ou a diminuio da umidade, respectivamente. importante observar que devido anisotropia, a retrao ou inchamento no igual nas diferentes direes, como mostra o quadro a seguir. As retraes axiais so quase desprezveis se comparadas s tangenciais que so o dobro das retraes radiais. Direo Deformao Longitudinal 0,1% a 0,4% Radial 3% a 6% Tangencial 7% a 14%
  6. 6. Como a retratibilidade est ligada umidade da madeira e se manifesta diferencialmente, conforme o sentido das fibras, ficam explicados os defeitos decorrentes do processo de secagem da madeira, tais como: empenamentos, tores e rachaduras. 4.3.6-DILATAO LINEAR O coeficiente de dilatao linear das madeiras, na direo longitudinal, da ordem de 0,3x10-5 a 0,45x10-5 C-1 , que corresponde a do coeficiente de dilatao linear do ao. Direo Coef. Dilatao Linear Longitudinal 0,3x10-5 a 0,45x10-5 C-1 Radial e Tangencial 4,5x10-5 a 8,0x10-5 C-1 4.3.7-DEFEITOS Os defeitos da madeira podem ser de diversas origens: Defeitos de crescimento Defeitos de produo Defeitos de secagem Defeitos de conservao DEFEITOS DE CRESCIMENTO Os Ns ocorrem como resultado do desenvolvimento natural de ramos ao longo da existncia da rvore. A presena de ns na madeira constitui um defeito por alterar as caractersticas fsicas e mecnicas em funo do tipo, quantidade, dimenso e localizao. Quando o tecido do n no apresenta alterao, ele chamado de n seco e sua presena no chega a diminuir exageradamente a resistncia compresso da madeira, mas a resistncia trao fica muito comprometida. Por este motivo, nas peas que trabalham flexo, a pea de madeira deve ser posicionada de modo que os ns fiquem localizados na zona comprimida. Podem ocorrer ainda, Desvios de Veio ou Fibras Torcidas, ao longo do eixo longitudinal da rvore, devido ao crescimento das fibras perifricas enquanto que as mais internas ficam estacionrias. Outro defeito caracterizado por separaes entre fibras ou anis de crescimento e conhecido como Greta. As gretas so causadas por tenses internas devido ao crescimento lateral da rvore, ou por aes externas, como flexo devido ao vento. DEFEITOS DE PRODUO Os defeitos de produo podem ser acentuados pela escolha inadequada de desdobro que por sua vez, pode agravar os defeitos decorrentes do processo de secagem. Dentre os defeitos de
  7. 7. produo esto: fraturas, fendas e danos do abate, cantos quebrados e fibras reversas. As fibras reversas decorrem de causas naturais, proximidade com ns, ou serragem da pea em plano inadequado, produzindo peas com fibras inclinadas em relao ao eixo. Este defeito reduz a resistncia da madeira. DEFEITOS DE SECAGEM Estes defeitos decorrem da retrao da madeira pela perda de umidade, durante o processo de secagem e se manifesta de diversas formas: Rachaduras: grandes aberturas nas extremidades das peas; Fendas: pequenas aberturas no topo das peas; Fendas ou Fendilhamento: pequenas aberturas ao longo das peas; Abaulamento: empenamento no sentido da largura da pea, expresso pelo comprimento da flecha do arco respectivo; Arqueamento: empenamento no sentido do comprimento da pea, expresso pela flecha do arco respectivo; Curvatura: ligeiro empenamento longitudinal; Curvatura lateral: ligeiro empenamento transversal. A) N; B) Fendas: 1- fendas perifricas; 2- fendas no cerne. Nas peas de pequena seo as fendas podem atravessar a seo separando-a em duas partes; C) Gretas: 1- greta parcial; 2- greta completa; D) Quina morta; E) Abaulamento; F) Fibras reversas; G) Empenamento; H) Arqueamento. DEFEITOS DE CONSERVAO Estes defeitos so provocados por agentes de deteriorao: Bolor: fungos esbranquiados que se desenvolvem na superfcie da madeira sob ao de umidade e calor; Apodrecimento: decomposio da madeira por agentes biolgicos; Furos de insetos: perfuraes provocadas por insetos na madeira
  8. 8. 4.3.8-PROPRIEDADES DE ALGUMAS MADEIRAS BRASILEIRAS Propriedades de Algumas Madeiras Nom