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Aula 1 madeira
- 1. 06/07/2011 1 Materiais de ConstruçãoCivil II Madeira Madeira • A madeira é um dos materiais de construção mais antigos. – Na Flexão resiste tanto a esforços de compressão como de tração. – Facilidade de manuseio. – Facilidade de fabricação. – Bom isolamento térmico. – Excelente relação resistência/peso. – Absorve impactos • Resistência a choques e cargas dinâmicas. – É renovável • Desde que convenientemente usada. – Qualidades estéticas Madeira • Por que não utilizar a madeira como material para fins estruturais? – A madeira tem pouca durabilidade; – Não resiste ao fogo; – Ecologicamente incorreto; – Material Caro; – Apresenta baixa Resistência; Pouca Durabilidade? França 1420. Pouca Durabilidade? Estados Unidos, 1870. Pouca Durabilidade? Edifício Moreira Garcez. Curitiba,Pr Década de 20. DetalheConstrutivo Fundações com troncos de eucalipto embebido em óleo Cru. Óleos são utilizados para impermeabilizara madeira.
- 2. 06/07/2011 2 Não Resiste aofogo? • Resistência ao Fogo – Temperatura em incêndios: 850 C • Nesta temperatura não há como a madeira resistir. – Comparação: • Concreto: 80 C – começa a perder a resistência. • Aço: 500 C – perdeu 80 % da resistência. • Madeira. Ecologicamente Incorreto? • Extrativismo • Manejo Florestal – Melhora a qualidade do ar pela fixação do – Redução de áreas erodidas e do transporte de sedimentos 2CO Material Caro? • Consumo de energia 3,5 menor que o concreto e 500 vezes menor que o aço. • Eficiência energética 8 vezes melhor que o concreto e 90 vezes melhor que o aço. • Recurso Renovável Baixa Resistência? • Concreto • Madeira – Coníferas – Dicotiledôneas 3 5,2 52 5020 m t MPaf MPaf tk ck 3 5,0 4526 3020 m t MPaf MPaf tk ck 3 1 8032 7025 m t MPaf MPaf tk ck Madeira Material Esforço PesoEspecífico t/m3 Resistência (Mpa) Resistência/peso Madeira Tração 0,5 – 1,2 30 -110 60 -90 Compressão 0,5 – 1,2 30 - 60 50 -60 Aço Tração 7,85 250 32 Concreto Compressão 2,5 40 16 KgfaC MPaConcreto MPaMadeira Compressão Exemplo 3000arg 40 30 1 KgfaC MPaAço MPaMadeira Tração Exemplo 3000arg 250 50 2 Madeira • Desvantagens: – Perda de propriedades, devido a problemas de secagem e umidade. – Fácil deterioração em ambientes agressivos • Fungos, cupins, mofo, fogo, etc... – Heterogeneidade e anisotropia naturais • Resistência variável conforme, direção, tempo, etc. • Obs: A maioria destes defeitos podem ser contornados. • Tratamento químico, laminação, etc...
- 3. 06/07/2011 3 • Compensado Laminação • Caibros,Ripas, Tábuas, etc... Serraria • Aglomerados Obtenção de Cavacos Madeira • Utilização Madeira • Classificação – Endógenas • Desenvolvimento do caule de dentro para fora. – Ex. Palmeira, Bambus, etc.. » Pouco aproveitada como material de construção – Exógenas • Desenvolvimento do caule de fora para dentro. – Ex. Ipê, Araucária, etc.. » Anginospermas: Madeira Duras. • Crescimento lento (Ipê, aroeira, Carvalho) » Ginospermas: Madeiras Moles. • Crescimento rápido (Araucária) Estrutura da Madeira Casca Lenho Cerne Alburno Medula Proteção do Tronco Uso Decorativo Parte Morta +resistente Parte Viva Absorve conservantes Material macio Defeito Produção da Madeira • Corte – Realizado nos meses de inverno • Secagem Lenta. Produção da Madeira • Toragem – É o desgalhamento e o corte do tronco em toras de 5 a 6 metros. • Facilitar o Transporte. Produção da Madeira • Falquejamento – É o corte em seção quadrada. • Economizar espaço de transporte e armazenamento.
- 4. 06/07/2011 4 Produção da Madeira •Desdobro – É a obtenção de peças estruturais de madeira maciça. Produção da Madeira • Nomenclatura das peças de madeira serrada. Nome Dimensões Pranchões 15,0 x 23,0 10,0 x 23,0 7,5 x 23,0 Vigas 15,0 x 15,0 7,5 x 15,0 5,0 x 20,0 Tábuas 2,5 x 23,0 2,5 x 15,0 2,5 x 11,5 Caibros 7,5 x 7,5 7,5 x 5,0 5,0 x 6,0 Ripas 1,2x 5,0 Produção da Madeira • Beneficiamento – É o Acabamento das peças. • Corte, Lixamento, pintura, etc... Produção da Madeira • Nomenclaturadas peças de madeira Beneficiada. – Soalho • Seção 2,0 x 10,0 – Forro • Seção 1,0 x 10,0 – Rodapé • Seção 1,5 x 15,0 – Taco • Seção 2,0 x 7,5 Defeitos da Madeira NÓS •Se formam nos pontos em que os ramos se unem ao tronco •Diminui o valor da Madeira •Reduz a resistência •Dá origem a fendas Defeitos da Madeira FIBRA TORCIDA OU REVIRADA •As fibras não se desenvolvem paralelamente ao eixo, mas sim em espiral. •Devem ser utilizadas apenas como estacas, postes , pilares sem função estrutural.
- 5. 06/07/2011 5 Defeitos da Madeira MADEIRAENCURVADA •Árvores cujos troncos não cresceram retas. •Se o comprimento for pouco extenso, pode-se utilizar como barrotes. Defeitos da Madeira EXCENTRICIDADE DA MEDULA •Devido ao vento e a proximidade de rochas, aparece a medula descentrada. •Se for pequena, não diminui as qualidades da madeiras. Caso contrário, reduz elasticidade e resistência. Defeitos da Madeira IRREGULARIDADES DOS ANÉIS DE CRESCIMENTO •Causado por bruscas alterações no desenvolvimento da árvore •Tem menos valor comercial, por ser pouco elástica e se partir com facilidade Defeitos da Madeira FENDAS •Rachas no sentido longitudinal, devido aos gelos e também à insolação e dessecação da madeira. Defeitos da Madeira FENDAS ANELARES •São rachas largas que desintegram os raios Medulares •Inutilizam totalmente a madeira Defeitos da Madeira FENDAS ACEBOLADAS •Separação circular dos anéis decrescimento •Originam-se do frio e do vento intenso. •A madeira desseca-se
- 6. 06/07/2011 6 Defeitos da Madeira FENDASEM PATA-DEGALINHA •Chegam até o borne e/ou até a superfície Exterior •Acontece devido ao envelhecimento da medula Defeitos da Madeira DUPLO BORNE •Deve-se aos frios intensos e prolongados que impedem a transformação do câmbio vascular em borne e deste em cerne, ficando morta uma zona do borne. Tratamento da Madeira Deve ser realizado para prevenir sua deterioração, ampliando assim a sua vida útil. Processo Manual - Pequenas propriedades - Perigoso para o meio ambiente. Processo Industrial - Regulamentados pelos órgãos competentes. Tratamento da Madeira 1- Após Secagem tradicional, a madeira beneficiada é introduzida na autoclave. Tratamento da Madeira 2- Vácuo inicial -Retira a maior parte do ar do existente no interior das células de madeira. Tratamento da Madeira 3- Ainda sob vácuo o preservante é transferido para a Autoclave. Oleossolúveis • Creosoto, pentaclorofenol Hidrossolúveis • ácido bórico, ácido arsêncio
- 7. 06/07/2011 7 Tratamento da Madeira 4-Sob pressão o preservativo é injetado na madeira até a saturação. Tratamento da Madeira 5- A pressão é aliviada, e o excesso de preservativo é transferido de volta ao reservatório. Tratamento da Madeira 6- Vácuo Final -Retira o excesso de produto da superfície da madeira. Madeira Madeira para fibra Madeira roliça Chapa de fibra Celulose e papel Árvore em pé Resinagem Breu (colas) Terebentina (Solvente) Laminação Serraria Obtenção de cavacos Compensado Madeira serrada Aglomerados Derivados da Madeira Madeira Roliça Pontes Madeira Roliça Interiores
- 8. 06/07/2011 8 Madeira Roliça Edificações Madeira Serrada Interiores MadeiraSerrada Estruturas Madeira Serrada Pontes Propriedades Físicas da Madeira • Anisotropia – A madeira apresenta 3 direções principais • Longitudinal. • Radial. • Tangencial. Para Dimensionamento: • Longitudinal • Perpendicular Propriedades Físicas da Madeira • Umidade – As propriedades da madeira são extremamente dependentes de sua umidade. Água de constituição •Não pode ser eliminada. •Madeira Completamente Seca. Água de impregnação •Aparece entre as fibras e células lenhosas •Provoca um inchamento da madeira. Água livre •Preenche os vasos capilares. •Não influência na qualidade.
- 9. 06/07/2011 9 Propriedades Físicas daMadeira • Umidade 100(%) sec sec a aumida Peso PesoPeso h MadeiraVerde 30 % Madeira Semi-Seca 23 % Madeira comercialmenteSeca Entre18 e 23 % Madeira Seca ao ar Entre13 e 18 % Madeira dessecada Entre0 e 13 % Madeira Seca 0 % Valorde Referência para Ensaios 12% Propriedades Físicas da Madeira • Retratibilidade – É a propriedade de variação volumétrica da madeira quando ocorre a variação de umidade entre o estado seco e a condição saturara ao ar. • Inchamento ou Contração Retratilidade Volumétrica Linear Axial Radial Tangencial Direção VariaçãoLinear Tangencial 7 a 14 % Radial 3 a 6 % Longitudinal 0,1 a 0,4 % Retratilidade 302010 Umidade, % Contraçãovolumétrica,% 10 5 15 Propriedades Físicas da Madeira • Retratibilidade – O comportamento diferenciadona retratibilidade pode afetar a qualidade do lenho, podendoaparecer, fissuras, rachas, fendas de secagem,etc. Três cuidados podem ser adotados de modo a minorar este efeito: Cuidados para evitar problemas com a retratibilidade • peças com teores de madeira compatíveis com o ambiente a ser empregada • desdobro e emprego adequados • impregnação das peças com óleos e resinas Propriedades Físicas da Madeira • Retratibilidade Madeira com 30% de umidade • Saturada Madeira com 18% de umidade • Secaao Ar Madeira com 5% de umidade • Seca Artificialmente Fundação Submersa ou em contato com a água. Pilar de galpão aberto. Bancada de laboratóriocom controlede temperaturae umidade. Propriedades Mecânicas da Madeira • São as características de resistência da madeira à diversos esforços que as estruturas estão sujeitas. – Umidade da madeira. – Direção do carregamento. • Pinheiro do Paraná (Araucaria angustifolia ) Esforço Paralelaas fibras MPa Rigidez 15225 Tração 93,1 compressão 40,9 Perpendicularas fibras MPa 761,25 1,6 9,91
- 10. 06/07/2011 10 Propriedades Mecânicas daMadeira • Propriedades Estruturais – NBR 7190 • fc,0compressãoparalela às fibras • ft,0tração paralela às fibras • fc,90compressãonormalàs fibras • ft,90tração normal às fibras • fv,0cisalhamentoparaleloàs fibras • fe,0embutimentoparaleloàs fibras • fe,90embutimentonormalàs fibras Propriedades Mecânicas da Madeira • Tração – Paralela as fibras • Maior Resistência das madeiras. – Perpendicular as fibras • Tendência a separar as fibras. • A aderência entre as fibras é fraca, com isso não é necessário um grande esforço para romper. Propriedades Mecânicas da Madeira • Compressão – Compressão paralela as fibras. • Peças longas apresentam problema de flambagem. Propriedades Mecânicas da Madeira • Compressão – Compressão paralela as fibras. • Comprimento de Flambagem i l l = comprimento da peça i = raio de giração mínimo 40 Propriedades Mecânicas da Madeira 40 • Peça Curta • Tensão Máxima de compresão da Madeira sfl 40 Trecho I sflsc • Comprimento de Flambagem Cfl ss Propriedades Mecânicas da Madeira 040 • Peça Intermediária • RegimeElasto-plástico • Comprimento de Flambagemsfl 40 Trecho Isc 0 Trecho II sp Cflp sss
- 11. 06/07/2011 11 Propriedades Mecânicas daMadeira 0 • Comprimento de Flambagem Trecho III sfl 40 0 Trecho I Trecho II sc sp • Peças Longas • Ruptura dentro das deformações elásticas. pfl ss Propriedades Mecânicas da Madeira • Compressão – Compressão Normal as fibras. • Ocorre um esmagamento das fibras. • A resistência da madeira é inferior ao do esforço paralelo as fibras. Propriedades Mecânicas da Madeira • Cisalhamento – Esforços que provocam o deslizamento de um plano sobre o outro. Classificação Estrutural da Madeira 1ª Categoria •Madeira de qualidade excepcional, sem nós, retilínea, quase isenta de defeitos. 2ª Categoria •Madeira de qualidade estrutural corrente, com pequena incidência de nós firmes e outros defeitos. 3ª Categoria •Madeira de qualidade estrutural inferior, com nós em ambas as faces. • 1 Critério – (Defeitos). • 2 Critério – (Resistência). 1ª Categoria 2ª Categoria 3ª Categoria Propriedades Mecânicas da Madeira • Resistência de Cálculo da Madeira w ckw dkw f kf , mod, 8,1 8,1 4,1 , , , vw tw cw Tipok Umidadek Duraçãok 3mod 2mod 1mod Propriedades Mecânicas da Madeira • Resistência de Cálculo da Madeira
- 12. 06/07/2011 12 Propriedades Mecânicas daMadeira • Resistência de Cálculo da Madeira Propriedades Mecânicas da Madeira • Resistência de Cálculo da Madeira Propriedades Mecânicas da Madeira • Valores Característicos Exemplo • a) Resistência Característica kckt kv kc ff MPaf MPaf ,0,0 ,0 ,0 8 30 • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente. Exemplo • b) Coeficientes de Modificação • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente. Exemplo • b) Coeficientes de Modificação • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente.
- 13. 06/07/2011 13 Exemplo • b) Coeficientesde Modificação • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente. Exemplo • b) Coeficientes de Modificação • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente. 384,08,08,06,0mod k • 1- Determinar as Resistências de projeto, para uma Viga de Conífera classe C30. Considerar umidade do ambiente 80% e estrutura permanente. Exemplo • c) Resistências de Cálculos MPaf toCisalhamen MPaf TraçãoCompressão kv kc 28,1 8,1 6 384,0 22,8 4,1 30 384,0 ,0 ,0