Madeiras

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Madeiras

  1. 1. • Generalidades – Mais antigo material de construção (palafitas); – Facilidade de obtenção; – Facilidade de adaptação. Abdul Espelhado - Europa
  2. 2. Vantagens • Na flexão resiste tanto a esforços de tração como de compressão; • Baixo peso próprio e grande resistência mecânica; • Grande capacidade de absorver choques; • Boas características de isolamento térmico e acústico; • Grande variedade de padrões; • Facilidade de ser trabalhada; • Ligações fáceis e simples • Custo de produção reduzido Þ reservas renováveis. Abdul Espelhado - Europa
  3. 3. Desvantagens • Material heterogêneo e anisotrópico; • Formas limitadas: alongadas e de seção transversal reduzida; • Deterioração fácil; • Combustível; • Variações volumétricas x Variação de umidade Abdul Espelhado - Europa
  4. 4. Utilização das madeiras para fins energéticos Madeiras Gaseificação Hidrogenação Carvão vegetal Carbonização Hidrólise sacarificação Biodigestão Combustão Óleo combustível Metanol Madeira combustível Gás metano Etanol Abdul Espelhado - Europa
  5. 5. Derivados da madeira Madeira Madeira para fibra Madeira roliça Chapa de fibra Celulose e papel Árvore em pé Resinagem Breu Terebentina Laminação Compensado Serraria Obtenção de cavacos Madeira serrada Aglomerados Abdul Espelhado - Europa
  6. 6. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  7. 7. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  8. 8. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  9. 9. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  10. 10. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  11. 11. Ponte de madeira roliça Abdul Espelhado - Europa
  12. 12. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  13. 13. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  14. 14. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  15. 15. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  16. 16. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  17. 17. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  18. 18. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  19. 19. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  20. 20. Estruturas em madeira laminada Abdul Espelhado - Europa
  21. 21. Classificação das árvores • Fanerógamas (vegetais superiores) • Endógenas/monocotiledoneas – Germinação interna (desenvolvimento se processa de dentro para fora) – Bambu – Palmeiras Abdul Rendado - Europa
  22. 22. Classificação das árvores •Exógenas/dicotiledoneas –Germinação externa (desenvolvimento se processa pela adição de novas camadas concêntricas de células) –Coníferas (Resinosas ou Gimnospermas) •Sementes descobertas, folhas aciculares –Frondosas (Folhosas ou Angiospermas) •Sementes em frutos, folhas chatas Abdul Rendado - Europa
  23. 23. Utilização de bambu em Abdul Rendado - Europa estruturas
  24. 24. Utilização de bambu em Abdul Rendado - Europa estruturas
  25. 25. Utilização de bambu em Abdul Rendado - Europa estruturas
  26. 26. Utilização de bambu em Abdul Rendado - Europa estruturas
  27. 27. Classificação das madeiras • Classificação tecnológica – Madeiras finas ® marcenaria: Louro, Cedro – Madeiras duras ou de lei ® construção: Cabriúna, Grápia; – Madeiras resinosas ® construções provisórias: Pinho; – Madeiras brandas ® pequena durabilidade: Timbaúva. Bubinga - África
  28. 28. Crescimento das árvores • Raiz • Caule • Copa Carvalho Liso - EUA
  29. 29. Crescimento das árvores Carvalho Liso - EUA
  30. 30. Bosque petrificado Carvalho Liso - EUA
  31. 31. Crescimento das árvores • Casca – Protege as árvores contra agentes externos • Camada cortiçal, líber ou floema (transporta a seiva elaborada) • 6CO2 + 12H2O + 647 cal Þ C6H12O6 + 6H2O + 6O2 Carvalho Liso - EUA
  32. 32. Crescimento das árvores • Câmbio – Tecido merismático (em constante transformação) • Açúcares e amidos; e • Celulose e lignina (anéis de crescimento) • Lenho – Parte resistente das árvores • Alburno ou branco, células atuantes, conduzem a seiva bruta • Cerne, células impregnadas de lignina, resinas e taninos, mais denso Carvalho Liso - EUA
  33. 33. Crescimento das árvores • Medula – Miolo central, mole – Vestígio do vegetal jovem • Raios medulares – Transportam e armazenam a seiva • São desenvolvimentos transversais e radiais • Realizam uma amarração transversal das fibras • Inibem em parte a retratilidade Carvalho Liso - EUA
  34. 34. Estrutura fibrosa do lenho Microestrutura ® Células Ébano - Europa
  35. 35. Estrutura fibrosa do lenho • Frondosas – Fibras – Vasos – Raios medulares (multiserriados) – Parênquima Ébano - Europa
  36. 36. Estrutura fibrosa do lenho • Coníferas – Traqueídeos – Canais resinosos – Raios medulares (uniserriados) – Parênquima Ébano - Europa
  37. 37. Composição química • Celulose ® 60% • Lignina ® 28% • Outras substâncias ® 12% Imbuia Pomolé - Brasil
  38. 38. Identificação • Vulgar ® Pinho do Paraná • Botânica ® Araucaria angustifolia • Botânica tecnológica ® exame de lâminas no microscópio Laurel Rosa - Chile
  39. 39. Produção Exploração racional de reservas florestais • Corte – Realizado no inverno • Maior durabilidade – Secagem lenta – Paralisação vegetativa – Ferramentas • Machado • Traçador • Máquinas de derrubar Louro Faia Lavado - Brasil
  40. 40. Produção Exploração racional de reservas florestais • Toragem – Facilidade de transporte (5 a 6m) Louro Faia Lavado - Brasil
  41. 41. Produção Exploração racional de reservas florestais • Falquejo – Seção aproximadamente retangular Louro Faia Lavado - Brasil
  42. 42. Produção • Desdobro – Obtenção de peças estruturais de madeira maciça Louro Faia Lavado - Brasil
  43. 43. Desdobro • Peça de maior seção transversal (maior volume, maior quadrado inscrito na seção da tora) – b = d 2 • Peça de maior momento resistente – b = 0,57d h = 0,82d Louro Faia Lavado - Brasil
  44. 44. Aparelhamento ou bitolagem Nomenclatura de peças de madeira serradas Nome Espessura (cm) Largura (cm) Pranchão > 7,0 > 20,0 Prancha 4,0 - 7,0 > 20,0 Viga >4,0 11,0 - 20,0 Vigota 4,0 - 8,0 8,0 - 11,0 Caibro 4,0 - 8,0 5,0 - 8,0 Tábua 1,0 - 4,0 > 10,0 Sarrafo 2,0 - 4,0 2,0 - 10,0 Ripa < 2,0 < 10,0 Louro Faia - Brasil
  45. 45. Dimensões da madeira serrada (cm) • Pranchões – 15,0 x 23,0 – 10,0 x 20,0 – 7,5 x 23,0 • Vigas – 15,0 x 15,0 – 7,5 x 15,0 – 7,5 x 11,5 – 5,0 x 20,0 – 5,0 x 15,0 • Caibros – 7,5 x 7,5 – 7,5 x 5,0 – 5,0 x 7,0 – 5,0 x 6,0 • Sarrafos – 3,8 x 7,5 – 2,2 x 7,5 • Tábuas – 2,5 x 23,0 – 2,5 x 15,0 – 2,5 x 11,5 • Ripas – 1,2 x 5,0 Louro Faia - Brasil
  46. 46. Dimensões da madeira beneficiada (cm) • Soalho – Seção de 2,0 x 10,0 • Forro – Seção de 1,0 x 10,0 • Batente – Seção de 4,5 x 14,5 • Rodapé – Seção de 1,5 x 15,0 – Seção de 1,5 x 10,0 • Taco – Seção de 2,0 x 7,5 Louro Faia - Brasil
  47. 47. Propriedades físicas e mecânicas da madeira A escolha e utilização de determinada espécie para fins industriais só poderá ser realizada com conhecimento preciso de suas qualidades físicas e mecânicas Marcore - África
  48. 48. Propriedades físicas e mecânicas da madeira • Ensaios de laboratório Fatores que influenciam e determinam a variação de resultados – Material • Espécie botânica da madeira • Massa específica • Diferença entre alburno e cerne • Umidade • Defeitos – Condições de ensaio • Velocidade de aplicação da carga • Formatos e dimensões dos corpos de prova • Direção do esforço em relação às fibras Marcore - África
  49. 49. Marcação dos corpos de prova na tora - MB 26 Nogueira - Europa
  50. 50. Localização dos corpos de Nogueira - Europa prova - MB 26
  51. 51. Características físicas • Umidade – Grande importância pois todas as propriedades mecânicas variam com o teor de umidade A água na madeira verde: – Água de constituição das células vivas • Não é alterada pela secagem; – Água de adesão ou impregnação • Satura as paredes da célula – Água de capilaridade ou livre • Enche os canais do tecido lenhoso Nogueira - Europa
  52. 52. Características físicas • Ponto de Saturação das Fibras (PSF) – É o ponto onde a madeira perdeu toda a água livre – Não existe água livre mas as paredes e os tecidos estão saturados e inchados – A remoção da água livre não causa alteração de volume PSF @ 30% (variável em função da espécie) Nogueira - Europa
  53. 53. Madeira seca ao ar • Fazendo-se a secagem por exposição ao ar, começa a evaporar a água de impregnação ou adesão, até um ponto de equilíbrio entre a umidade do ar e a da madeira • A remoção da água de adesão é acompanhada de variações volumétricas – Teor de umidade da madeira seca ao ar - 12 a 18% • Referência para determinação das características físicas e mecânicas: – Teor de umidade normal internacional igual a 15% Nogueira - Europa
  54. 54. A umidade na madeira Denominação Teor de umidade Madeira verde h > 30% Madeira comercialmente seca 18 < h < 23% Madeira seca ao ar 12 < h < 18% Madeira dessecada h < 12% Abaixo de 23% de umidade pode-se considerar que a madeira está ao abrigo do ataque dos agentes de destruição (fungos e bactérias) Nogueira - Europa
  55. 55. Retratilidade Retratilidade É a propriedade da madeira de alterar suas dimensões e o volume quando o seu teor de umidade varia entre o estado anidro e o estado de saturação (impregnação) dos tecidos celulósicos. Volumétrica Linear Axial Radial Tangencial Olho de Passarinho - EUA
  56. 56. Retratilidade • Contração volumétrica total • perda % em volume, quando a madeira passa do estado verde ao estado anidro • corpos de prova 2 x 2 x 3 cm × 100 C = V V v s V s t - Olho de Passarinho - EUA
  57. 57. Retratilidade • Contração volumétrica parcial • perda % em volume, quando a madeira passa de estado úmido ao estado anidro × 100 C = V V h s V s h - Olho de Passarinho - EUA
  58. 58. Retratilidade 10 20 30 Umidade, % 15 Coeficiente de retratilidade volumétrica % de variação do volume para a variação de 1% da umidade η = Ct = C h h PSF Olho de Passarinho - EUA acirt é mul ov oãçart noC 10 5
  59. 59. Retratilidade linear Corpos de prova 2 x 2 x 3 cm com pequenos pregos fixados segundo as direções tangencial, axial e radial × 100 C = L L h s L s l - • Contração axial é quase desprezível • Contração tangencial = 2 x contração radial • Cont. volumétrica=S(Cont. axial, tangencial e radial) • A madeira se contrai aproximadamente a metade do total ao estabilizar sua umidade com o meio ambiente Olho de Passarinho - EUA
  60. 60. Ilustração da retratilidade sofrida durante a secagem Olho de Passarinho - EUA
  61. 61. Retratilidade de madeiras Retratilidade Verde a 0% Verde a 15% Linear tangencial 4 - 14 2 - 7 Linear radial 2 - 8 1 - 4 Linear axial 0,1 - 0,2 0,05 - 0,1 Volumétrica 7 - 21 3 - 10 Olho de Passarinho - EUA
  62. 62. Retratilidade de madeiras Retratilidade total (%) Qualificação Exemplos 15 a 20 Forte Toras com grandes fendas de secagem. Devem ser rapidamente desdobradas. 10 a 15 Média Toras com fendas médias de secagem. Podem ser conservadas e usadas em forma cilíndrica (galerias de minas, pontaletes). Resinosas em geral. 5 a 10 Fraca Toras com pequenas fendas, aptas para marcenaria e laminados. Olho de Passarinho - EUA
  63. 63. Retratilidade de madeiras Tipo de construção Teor de umidade correspondente Tipo de secagem a realizar Construções submersas, pilotis, pontes, açudes, etc 30% - Madeira saturada de água, acima do ponto de saturação das fibras Construções expostas a umidade, não coberta e não abrigadas: cimbres, torres, etc 18 a 23% - Madeiras úmidas, ditas “comercialmente secas” Parcial no canteiro de obras. Construções abrigadas em local coberto mas largamente aberto: hangares, entrepostos, telheiros. 16 a 20% - Madeiras relativamente secas No canteiro ou artificial sumária Construções em locais fechados e cobertos: carpintaria de telhados 13 a 17% - Madeiras “secas ao ar” Natural ou artificial até @ 15% Locais fechados e aquecidos 10 a 12% - Madeiras bem secas Artificial Locais com aquecimento artificial 8 a 10% - Madeiras dessecadas Artificial Olho de Passarinho - EUA
  64. 64. Retratilidade de madeiras Espécie Radial (%) Tangencial (%) Volumétrica (%) Coeficiente Açoita-cavalo 3,04 7,29 11,93 0,44 Cabriúva 2,75 6,12 10,03 0,47 Canela preta 2,90 7,16 14,51 0,46 Cedro 2,96 5,40 11,81 0,38 Eucalipto 6,46 17,10 23,24 0,56 tereticornis Louro 3,42 7,78 10,30 0,41 Pinho 3,50 6,76 13,10 0,51 Peroba-rosa 3,70 6,90 12,20 0,55 Olho de Passarinho - EUA
  65. 65. Massa específica aparente • É o peso por unidade de volume aparente da madeira, a um determinado teor de umidade D = P h h V h • Obtido pela pesagem e determinação do volume aparente de C.P. 2 x 2 x 3 cm, retirado de todo o diâmetro e comprimento da tora Pau Brasil - Brasil
  66. 66. Massa específica aparente • Peso, massa específica e volume estão intimamente ligados • A definição da massa específica deve ser em um teor de umidade padronizado – Umidade normal = 15% ( 15 ) 15 D = D - d × h - h Pau Brasil - Brasil
  67. 67. Massa específica aparente * d - coeficiente de variação da massa específica para a variação de 1% de umidade abaixo do PSF ( )( ) ù úû d D h D D h h h h é - - - = ÷ø 1 1 15 êë = ´æ 1 - ö çè 100 100 15 Massa específica aparente - responsável pelas propriedades e mecânicas da madeira Pau Brasil - Brasil
  68. 68. Classificação das madeiras pela massa específica Madeira Resinosas Frondosas Muito leves 0,4 t/m3 0,5 t/m3 Leves 0,4 – 0,5 t/m3 0,5 – 0,65 t/m3 Semi pesadas 0,5 – 0,6 t/m3 0,65 – 0,8 t/m3 Pesadas 0,6 – 0,7 t/m3 0,8 – 1,0 t/m3 Muito pesadas > 0,7 t/m3 > 1,0 t/m3 Pau Brasil - Brasil
  69. 69. Massa específica aparente de algumas espécies nacionais, h = 15% Espécie t/m3 Açoita-cavalo 0,62 Cabriúva 0,89 Canela-preta 0,63 Cedro 0,49 Eucalipto tereticornis 0,89 Louro 0,69 Peroba-rosa 0,76 Pinho 0,56 Pau Brasil - Brasil
  70. 70. Propriedades mecânicas das madeiras • Esforços principais, exercícios no sentido das fibras, relacionados com a coesão axial do material: – Compressão, tração, flexão estática, flexão dinâmica e cisalhamento • Esforços secundários, exercidos transversal-mente às fibras, relacionados com a sua coesão transversal: – Compressão, torção, fendilhamento e tração. Pau Ferro - Brasil
  71. 71. Compressão axial de peças MB-26: C.P. 2 x 2 x 3 cm: • Seco ao ar • Verde Pau Ferro - Brasil curtas
  72. 72. Compressão axial de peças curtas • Coeficiente de correção da resistência em função da umidade (de teor “h” para 15%): ( 15) 15 = +C h - h s s • Relação entre a massa específica e a resistência à compressão axial: m c s =XD Pau Ferro - Brasil
  73. 73. Compressão axial de peças curtas • O módulo de elasticidade à compressão é calculado para o valor limite de proporcionalidade da curva experimental (tensão x deformação unitária). • MB 26: corpos de prova de 6 x 6 x 18 cm (madeira verde). Pau Ferro - Brasil
  74. 74. Compressão axial de peças Pau Ferro - Brasil curtas ep s sp e sc ec E = sp/ep sp = 2/3 sc
  75. 75. Compressão axial de peças longas (flambagem) "sfl = resistência à compressão afetada pelo fenômeno da flambagem. • Índice de esbeltez da peça: Pau Paraíso - Brasil l=l i l = comprimento da peça i = raio de giração mínimo i=J S Pcrít S fl s =
  76. 76. Compressão axial de peças longas (flambagem) • Trecho I: Para valores de l < 40, a tensão crítica de flambagem sfl é igual à tensão limite da resistência à compressão sc, colunas curtas, condicionadas ao comportamento em regime de deformações plásticas da madeira. sfl = sc Pau Paraíso - Brasil
  77. 77. Compressão axial de peças longas (flambagem) sfl 40 l Pau Paraíso - Brasil s Trecho I fl=sc
  78. 78. Compressão axial de peças longas (flambagem) • Trecho II: valores 40 < l < l0, correspondem a colunas intermediárias, condicionado ao compor-tamento da madeira no regime de deformação elasto-plásticas, onde verifica-se flambagem inelástica, isto é, com tensões superiores ao limite de proporcionalidade: sp < sfl < sc – A NB-11 considera o trecho, em favor da segurança, retilíneo, com a seguinte equação empírica: ù úû é s s l fl c = ´ - ´ - 1 1 êë 40 - 40 3 0 l Pau Paraíso - Brasil
  79. 79. Compressão axial de peças longas (flambagem) sfl Trecho II 40 l Pau Paraíso - Brasil s Trecho I c l0 sp
  80. 80. Compressão axial de peças longas (flambagem) • Trecho III: Colunas longas (l > l0), a ruptura acontece dentro do domínio das deformações elásticas da madeira, por flambagem, isto é, com tensões inferiores ao limite de proporcionalidade. sfl < sp • A curva é a hipérbole de Euler 2 2 l P =p ´ EJ crít 2 l s p E = ´ ou 2 fl Pau Paraíso - Brasil
  81. 81. Compressão axial de peças longas (flambagem) Pau Paraíso - Brasil Trecho III sfl Trecho I Trecho II 40 l0 l sc sp
  82. 82. Compressão axial de peças longas (flambagem) • Pela experiência temos sp @ 2/3sc podemos determinar o valor de l0, ou seja, o limite de aplicação da fórmula de Euller: 2 E E 2 s = s = p ´ l = ´ p ´ s c 2 fl c 2 0 0 l 3 2 3 • Nova expressão da fórmula de Euller em função de l0: 2 E E E l p c fl fl c s s l çè 0 ö 2 2 p s l s p 2 0 2 2 2 2 3 2 0 2 3 3 ÷ø = ´ = ´ = = ´ æ l l s c Pau Paraíso - Brasil
  83. 83. Tração axial • Estrutura fibrosa da madeira presta-se particularmente aos esforços de tração axial (raramente rompe por tração pura) st = (2 a 4) x sc Pinho de Riga - Alemanha Finlândia
  84. 84. Flexão estática • MB-26: Corpo de prova Þ 2 x 2 x 30 cm • Madeira verde e seca ao ar • Carga aplicada diretamente por um cutelo, no centro do vão biapoiado, de 24 cm, tangencialmente aos anéis de crescimento Rádica de Vavona - Europa
  85. 85. M M = P× L 4 Flexão estática P L s = × × 3 b h f × Rádica de Vavona - Europa L/2 M L/2 P 2 2 W f s = 12 2 3 W J = × b h 2 6 b h h y × = =
  86. 86. Flexão estática • Módulo de elasticidade à flexão • MB-26: corpos de prova de madeira verde de 6 x 6 x 100 cm, carregados no centro do vão L = vão livre, L = 84 cm P = limite de proporcionalidade f = flecha no centro do vão b = base de seção transversal h = altura da seção transversal 3 3 E = L × P 4 × f × b × h Rádica de Vavona - Europa
  87. 87. Flexão estática f Carga P Flecha Rádica de Vavona - Europa
  88. 88. Flexão dinâmica (resiliência) • A resiliência é o trabalho necessário para romper um corpo de prova mediante a aplicação de um choque • Caracteriza a fragilidade do material • O esforço é realizado por um choque aplicado no centro do vão, com um pêndulo de Charpy Raiz de Nogueira - EUA
  89. 89. Flexão dinâmica (resiliência) 10 = × × W k b h 6kgm k = coeficiente de resiliência 0,12 – 0,60 resinosas e as frondosas brandas 0,40 – 1,50 frondosas duras Cota dinâmica = K/D2, onde D é a massa específica Raiz de Nogueira - EUA k
  90. 90. Classificação das madeiras pela resiliência Categoria Cota Dinâmica Utilização Madeiras frágeis < 0,8 Madeira inadequada ao emprego em construções móveis Madeiras medianamente resilientes 0,8 a 1,2 Peças submetidas a choques e vibrações: vagões, carrocerias, transversinas, caixaria Madeiras resilientes > 1,2 Madeira para aviação, cabo de ferramentas, esquis, etc. Raiz de Nogueira - EUA
  91. 91. Compressão transversal • Aplicação do esforço de compressão no sentindo normal as fibras da madeira: – Limite de elasticidade – Limite de resistência – Módulo de elasticidade. Sapeli Pomeli - Europa
  92. 92. Tração normal às fibras • Ao esforço normal das fibras opõe-se somente a aderência mútua das mesmas, esta aderência é fraca e o deslocamento das fibras não exige um grande esforço • Aderência é função somente da composição química das substâncias de ligação entre as fibras Zebrano - África
  93. 93. Fendilhamento • É um esforço de tração transversal, aplicado na extremidade de uma peça entalhada a fim de deslocar as fibras Abdul Espelhado - Europa
  94. 94. Cisalhamento • Esforços que provocam o deslizamento de um plano sobre outro Abdul Rendado - Europa
  95. 95. Dureza • Resistência à penetração localizada • Dureza Janka – Corpo de prova de 6 x 6 x 18 cm – Esfera com superfície média de 1 cm2 – Mede-se a força necessária para cravar a esfera na madeira Bubinga - África
  96. 96. Defeitos 1. De crescimento: • Nós vivos • Nós mortos • Desvio do veio; e • Vento Carvalho Liso - EUA
  97. 97. Defeitos 2. De produção: • Desdobro mal conduzido 3. De secagem: • Rachaduras, fendas e fendilhamento; e • Abaulamento, arqueamento, curvatura e curvatura lateral Carvalho Liso - EUA
  98. 98. Defeitos 4. De deterioração: • Apodrecimento; • Bolor; e • Furo de inseto Carvalho Liso - EUA
  99. 99. Classificação estrutural das peças de madeira Cálculo e execução de estruturas de madeira NB 11 - Item 49 • Devem atender as especificações da ABNT • Peças de 2a categoria – Os defeitos máximos permitidos devem ser fixados de forma que a resistência da peça seja igual a 60% da resistência obtida em pequenos c.ps. isentos de defeitos Ébano - Europa
  100. 100. Classificação estrutural das peças de madeira Cálculo e execução de estruturas de madeira NB 11 - Item 49 • Peças de 1a categoria – peças que apresentam resistência igual a pelo menos 85% da resistência obtida em pequenos c.ps. isentos de defeitos Ébano - Europa
  101. 101. Norma alemã - DIN Classificação Defeitos Alta resistência Diâmetro de nós Resistência comum Quantidade de nós Baixa resistência Inclinação do veio Imbuia Pomolé - Brasil
  102. 102. Tensões admissíveis • Ensaios estruturais em laboratório oficiais • Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • Correlações entre massa específica e características mecânicas Laurel Rosa - Chile
  103. 103. Ensaios estruturais em laboratórios oficiais • NB 11 - Item 49b Descrição Coeficiente de segurança Perda de resistência devido a defeitos 3/4 Duração das cargas sobre as peças Compressão 3/4 Flexão estática 9/16 Variabilidade dos resultados Desvio padrão 3/4 Coeficiente de 3/variação 4 Possibilidade de sobrecargas 2/3 Laurel Rosa - Chile
  104. 104. Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • NB 11 - Item 49c – As tensões são baseadas no valor médio da série verde – Os valores aplicam-se às peças de 2a categoria – Para as peças de 1a categoria majorar em 40% os valores das peças de 2a categoria • Item 51 - Compressão axial de peças curtas c c l £ 40Þs = 0,20×s Laurel Rosa - Chile
  105. 105. Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • Item 52 - Compressão axial de peças esbeltas a) 40 < l < l0 b) l > l0 ù úû é s s l fl c = × - - 1 1 êë 40 - 40 3 0 l s l s p = × 2 fl c c E E l p s ö l çè l = × × ÷ø = × ×æ × 2 0 2 0 2 2 3 8 3 4 Laurel Rosa - Chile
  106. 106. Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • Item 53 - Tração axial t f s = 0,15×s • Item 54 - Flexão simples f f s = 0,15×s Laurel Rosa - Chile
  107. 107. Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • Item 59 - Cisalhamento paralelo às fibras – Longitudinal em vigas – Em ligações t = 0,10×t t = 0,15×t • Item 60 - Compressão normal às fibras s = 0,06×s ×g ` n c g` Þ função da área de atuação da carga Laurel Rosa - Chile
  108. 108. Ensaios em pequenos corpos de prova isentos de defeitos • Item 61 - Compressão inclinada em relação às fibras s = s × s c n q .cos2 + × sen2 c n s q s q • Item 62 – Influência da umidade • Coeficiente de umectação: gh (para peças submersas) • Compressão paralela Þ 0,8 • Flexão simples e tração paralela Þ 0,8 • Compressão normal Þ 0,6 Laurel Rosa - Chile
  109. 109. Tensões admissíveis em função da massa específica • NB 11 item 47b – Para espécies reputadas de boa qualidade que ainda não tenham sido estudadas em laboratórios, admite-se que suas características mecânicas são iguais a ¾ dos valores correspondentes à sua massa específica a 15% de umidade, obtidos nas curvas constantes no Boletim n.º 31 do IPT. Laurel Rosa - Chile
  110. 110. Tensões admissíveis em função da massa específica • Resistência à compressão paralela às fibras sc = -1,04 + 663.D15 • Flexão estática sf = -331,8 + 1619.D15 • Módulo de elasticidade E = 2570 + 144500.D15 • Cisalhamento paralelo às fibras t = -25,5 +180×D15 Obs: Tensões em kgf/cm2 Massa específica (D) em g/cm3 Laurel Rosa - Chile
  111. 111. Tensões admissíveis em função da massa específica Laurel Rosa - Chile
  112. 112. Deterioração e preservação das madeiras • Deterioração – Putrefação ou podridão - 60% • Fungos e bactérias • Condições ambientais – Ar Þ oxigênio atmosférico – Umidade Þ h > 20% – Temperatura Þ 20ºC < t < 30ºC – Ação de insetos xilófagos - 10% • Térmitas, cupins ou carunchos Marcore - África
  113. 113. Deterioração e preservação das madeiras • Deterioração – Ação de moluscos e crustáceos de água salgada - 5% • Teredos e liminória – Ação do fogo - 20% • Decomposição da madeira em CO2, vapor de água e cinzas – Ação mecânica do vento e ação de agentes químicos - 5% Marcore - África
  114. 114. Deterioração e preservação das madeiras • Preservação – Tratamento prévio • Remoção das cascas • Secagem – Natural – Artificial Þ estufas • Desseivamento – Injeção de vapor de água saturado em estufas Marcore - África
  115. 115. Deterioração e preservação das madeiras • Processos de preservação – Processos superficiais • Pintura • Imersão simples • Carbonização incipiente – Processos de impregnação sem pressão Þ à pressão atmosférica • Imersão em tanque com preservativo a 100oC Þ 1 a 2 hs • Resfriamento no tanque; ou • Transferência para outro tanque com preservativo frio Þ processo dos dois tanques Marcore - África
  116. 116. Deterioração e preservação das madeiras – Processos de impregnação sob pressão Þ auto claves • Processo BETHELL ou das células cheias – Vácuo Þ 560 mm de Hg – Admissão de preservativo a quente sob pressão Þ 8 a 14 kgf/cm2 – Vácuo para facilitar a secagem • Processo RUEPING ou das células vazias – Injeção de ar comprimido Þ 1,5 a 7 kgf/cm2 – Admissão do preservativo a quente sob pressão maior – Vácuo Marcore - África
  117. 117. Deterioração e preservação das madeiras • Eficiência do tratamento – Penetração • Testes colorimétricos • Observação direta – Absorção • Consumo de preservativo Marcore - África
  118. 118. Deterioração e preservação das madeiras • Ensaios de controle de deterioração – Avaliação da eficiência da preservação – Determinação do valor impeditivo • Dosagem mínima de preservativo – Campos de prova • Terrenos abertos • Estacas preservadas – De 2 x 2 x 50 cm – De 5 x 10 x 50 cm • Comparação da vida útil com estacas testemunho Þ sem tratamento Marcore - África
  119. 119. Deterioração e preservação das madeiras • Ensaios de controle de deterioração – Ensaios acelerados • Pequenos c.ps. isentos de defeitos • Contato com cultura de fungos • Avaliação da perda de: – Peso – Resistência mecânica Marcore - África
  120. 120. Deterioração e preservação das madeiras • Produtos tóxicos – Soluções salinas de sais inorgânicos • Cloreto de zinco • Cromato de zinco • Fluoreto de sódio Þ sal de WOOLMANN • Cloreto de mercúrio • Sulfato de cobre • Sais de arsênio • Pentaclorofenol, etc. Marcore - África
  121. 121. Deterioração e preservação das madeiras • Produtos tóxicos – Óleos preservativos • Creosotos • Carbolíneos – Soluções oleosas • Substâncias tóxicas mais óleo de baixa viscosidade como veículo Marcore - África
  122. 122. Deterioração e preservação das madeiras • Produtos impermeabilizantes – Óleo crus – Tintas – Vernizes • Qualidades de um preservativo – Toxidez – Permanência – Alta penetração – Segurança à saúde e ao fogo – Não ser corrosivo a metais Marcore - África
  123. 123. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  124. 124. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  125. 125. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  126. 126. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  127. 127. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  128. 128. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  129. 129. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  130. 130. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  131. 131. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  132. 132. Deterioração e preservação das madeiras Marcore - África
  133. 133. Secagem da madeira • Secagem natural – A metade da umidade é evaporada em 30 dias – Atinge-se o equilíbrio higrométrico em 90 a 150 dias • Secagem artificial Þ em estufas – Vantagens • Rapidez de secagem – Menores imobilizações de estoque e de capital • Teor de umidade final homogêneo • Menor perda de material • Esterilização do material Þ fungos e insetos Nogueira - Europa
  134. 134. Mecanismo de perda de umidade • Água de capilaridade • Água de impregnação – Diferença entre a tensão de vapor de água saturante que impregna as paredes celulares na temperatura em que se encontram e a tensão de vapor de água do ambiente na temperatura em que se encontra – Parcela de água em combinação coloidal com a própria substância da madeira • Evaporação superficial x difusão da umidade – Equilíbrio higroscópio – Curvas de secagem Nogueira - Europa
  135. 135. Estufas de secagem • Fonte de calor • Dispositivo de umidificação • Dispositivo de circulação de ar • Esquema de funcionamento – Determina se o teor de umidade da madeira – Regulam-se a temperatura e a umidade da estufa para uma umidade de equilíbrio higroscópio imediatamente inferior – Repetem-se as operações sucessivamente Nogueira - Europa
  136. 136. Classificação das madeiras em função da secagem Tipo de secagem Madeira Fácil secagem Cedro, guarapuruvú, caixeta e tamboril Média secagem Pinho do Paraná, peroba rosa, cabriúva, ipê, pau marfim, feijó, açoita cavalos,jequitibá Difícil secagem Imbuia, canela, amendoeira, caviúna, aroeira, jatobá, faveiro Nogueira - Europa
  137. 137. Estufas de secagem • Defeitos de secagem – Colapso • Achatamento das células devido à rápida retirada da água dos poros celulares – Empenos – Fendas Nogueira - Europa
  138. 138. Estufas de secagem Nogueira - Europa
  139. 139. Estufas de secagem Nogueira - Europa
  140. 140. Madeira transformada • Transformação na estrutura fibrosa – Correção de características negativas • Madeira reconstituída • Madeira aglomerada • Madeira compensada Olho de Passarinho - EUA
  141. 141. Madeira transformada • Vantagens – Homogeneidade na composição e isotropia no comportamento físico e mecânico – Tratamentos de preservação e ignifugação mais eficientes – Melhoria de características físicas e mecânicas – Execução de chapas, blocos e formas moldadas para aplicação diversas – Aproveitamento integral do lenho Olho de Passarinho - EUA
  142. 142. Madeira reconstituída • Desfibramento do tecido lenhoso – Moega – Autoclave Þ processo MASON • União das fibras por prensagem – Baixa pressão Þ soft board – Alta pressão Þ hard board • Ligantes – Lignina – Fenol, uréia, caseína, resinas sintéticas Pau Brasil - Brasil
  143. 143. Madeira aglomerada • Pequenos fragmentos de madeira – Lascas, virutas, maravalhas e flocos • Ligante – Mineral • Cimento Portland, gesso e magnésia Sorel – Orgânico • Uréia-formaldeido, uréia-melanina-formaldeido, fenol-formaldeido, etc. • Prensagem – A quente – A frio Pau Ferro - Brasil
  144. 144. Pau Ferro - Brasil Madeira aglomerada
  145. 145. Pau Ferro - Brasil Madeira aglomerada
  146. 146. Pau Ferro - Brasil Madeira aglomerada
  147. 147. Madeira compensada • Patente de 1886 Þ WITIKOWSKI • Finas folhas de madeira coladas entre si – Disposição perpendicular das fibras de uma folha em relação às fibras da outra folha – Número ímpar de folhas Þ 3, 5, 7... – Extração da folha • Descascador Þ 1 mm < e < 6 mm • Faqueadeira Þ e = 1 mm Pau Paraíso - Brasil
  148. 148. Madeira compensada • Colagem – Cola de ossos • Caseína – Resina sintética • Prensagem Þ 15 kgf/cm2 – A frio – A quente Þ 1500C Pau Paraíso - Brasil
  149. 149. Madeira compensada Pau Paraíso - Brasil
  150. 150. Chapa de carpinteiro (contraplacado) • Sarrafos de madeira justapostos e recobertos – Lâminas de madeira – Chapa de madeira aglomerada Pinho de Riga - Alemanha Finlândia

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