Madeira

1. 06/07/2011
1
Materiais de Construção Civil 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 ao fogo?
• 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
MADEIRA ENCURVADA
•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
FENDAS EM 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
Madeira Serrada
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 da Madeira
• 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 da Madeira
• 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
sflsc
• 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 da Madeira
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 da Madeira
• 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) 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.
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


