A MADEIRA NATURAL E PRODUTOS TRANSFORMADOS 1-INTRODUÇÃO. Resistência (MPa)

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1 A MADEIRA NATURAL E PRODUTOS TRANSFORMADOS 1-INTRODUÇÃO A madeira é um dos materiais de construção mais antigos. Ela é largamente utilizada devido a alguns aspectos, tais como: -Disponibilidade na natureza; -Facilidade de manuseio; -Facilidade de fabricação; -Bom isolamento térmico; -Excelente relação resistência /peso, como mostra a tabela abaixo: Material Peso Específico t/m3 Resistência (MPa) Resistência/peso Madeira à tração 0,5-1, Madeira à 0,5/1, compressão Aço à tração 7, Concreto à compressão 2, Como desvantagens da utilização da madeira pode- se apontar os seguintes fatos: -A madeira está sujeita a degradação biológica por ataque de fungos, brocas, etc; -A madeira está sujeita a ação do fogo; -Por ser um material natural apresenta inúmeros defeitos. Porém estes aspectos desfavoráveis podem ser superados com o uso de produtos industriais de madeira, convenientemente tratados. 2-CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS em: As madeiras utilizadas na construção são obtidas de troncos de árvores, dividem-se Madeiras duras: provenientes de árvores frondosas (dicotiledôneas, que possuem folhas achatadas e largas), de crescimento lento. Ex: ipê, aroeira,carvalho, etc. Madeiras macias: provenientes em geral das coníferas (com folhas em forma de agulhas ou escamas), de crescimento rápido. Ex: pinheiro-do-paraná, pinheiros europeus, etc.

2 3-ESTRUTURA E CRESCIMENTO DAS MADEIRAS As árvores produtoras de madeira de construção são do tipo exogênico, que crescem pela adição de camadas externas, sob a casca. A seção transversal de um tronco de árvore possui as seguintes camadas: Casca- proteção externa da árvore, formada por uma camada externa morta, de espessura variável com a idade e as espécies, e uma fina camada interna, de tecido vivo e macio, que conduz o alimento preparado nas folhas para as partes em crescimento. Alburno ou branco- camada formada por células vivas que conduzem a seiva das raízes para as folhas. Cerne ou durâmen - com o crescimento, as células vivas do alburno tornam-se inativas e constituem o cerne, de coloração mais escura, passando a ter apenas função de sustentar o tronco. Medula- tecido macio em torno do qual se verifica o primeiro crescimento da madeira, nos ramos novos. As madeiras de construção devem ser retiradas de preferência do cerne, a madeira do alburno é mais higroscópica que a do cerne, sendo mais sensível do que esta última à

3 decomposição por fungos, mas aceita melhor a penetração por agentes protetores, como alcatrão e certos sais minerais. Os troncos de árvores crescem pela adição de anéis em volta da medula; os anéis são formados por divisão de células em uma camada microscópica situada sob a casca, denominada câmbio ou líber, que também produz células da casca. As células da madeira, denominadas fibras, são como tubos de paredes finas alinhados na direção axial do tronco e colados entre si. As fibras tem a função de conduzir a seiva por tensão superficial e capilaridade através dos canais formados pelas cadeias de células. A figura abaixo ilustra seções muito ampliadas do tecido celular de uma conífera: em a apresenta-se a seção transversal e em b a seção tangencial 4- PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS Anisotropia : A madeira apresenta 3 (três) direções principais longitudinal, radial e tangencial. Para o dimensionamento importam as propriedades nas direções das fibras principais e na direção perpendicular a elas.

4 Umidade: A umidade da madeira tem grande importância sobre as suas propriedades. O grau de umidade é o peso da água contida na madeira expresso como uma percentagem do peso da madeira seca em estufa. A quantidade de água retida nas células das madeiras recém cortadas ou verdes varia muito com as espécies e estações do ano. A umidade é cerca de 50% nas madeiras mais resistentes podendo chegar a 100% nas muito macias. A umidade na madeira verde se apresenta sob três formas: água de constituição (fixada no protoplasma das células vivas); água de impregnação ou de adesão (que satura a parede das células); água livre ou de capilaridade (que enche os canais do tecido lenhoso). Exposta ao meio ambiente, a madeira perde umidade continuamente até atingir um ponto de equilíbrio, que depende da umidade atmosférica, assim é chamada seca ao ar. A madeira seca ao ar apresenta teores de umidade entre 10% e 30%. Inicialmente é evaporada a água livre ou de capilaridade, o fim da evaporação da água de capilaridade é chamado de ponto de saturação PS, nesta etapa a madeira mantém somente a água de impregnação e de constituição. O ponto de saturação, em geral, corresponde a teores de umidade entre 20% e 30%. Após o PS, a evaporação prossegue com menor intensidade até atingir o nível de umidade de equilíbrio UE, que é função da temperatura e da umidade ambiente, no Brasil adota-se como condição padrão de referência para as propriedades de resistência e rigidez a umidade de equilíbrio de UE=12% Retração da madeira : A madeiras sofrem retração ou inchamento com a variação da umidade, o fenômeno é mais importante na direção tangencial, sendo, na direção radial, cerca de metade da tangencial. Na direção longitudinal a retração é menos pronunciada. A variação volumétrica é aproximadamente igual a soma das três retrações lineares ortogonais. Dilatação linear: O coeficiente de dilatação linear das madeiras, na direção longitudinal, varia de 0, , o C, assim é 1/3 menor do que o coeficiente de dilatação do aço. Na direção tangencial ou radial o coeficiente fica na ordem de 4, o C.

5 Deterioração da madeira : Como já mencionamos a madeira está sujeita a ação de ataques biológicos e a ação do fogo. A vulnerabilidade da madeira de construção ao ataque biológico depende da camada do tronco onde foi extraída a madeira, da espécie da madeira, pelas condições ambientais, contato com o solo e água. Utilizando-se tratamento químico pode-se aumentar a capacidade da madeira aos ataques biológicos. Por ser combustível é frequentemente considerada um material de pequena resistência ao fogo, porém quando corretamente projetadas e construídas, apresentam ótimo desempenho à ação do fogo. As peças robustas de madeira, possuem excelente resistência ao fogo, pois se oxidam lentamente devido à baixa condutividade de calor, guardando um núcleo de material íntegro. As peças esbeltas de madeira e as peças metálicas das ligações requerem proteção contra a ação do fogo. 5-DEFEITOS DAS MADEIRAS As peças de madeira podem apresentar defeitos tais como: Nós- Imperfeições nos pontos onde existiam galhos. Os galhos vivos na época do abate da árvore produzem nós firmes e os galhos mortos produzem nós soltos, estes últimos podem cair durante a serragem da peça produzindo furos. Nos nós, as fibras longitudinais sofrem desvios de direção o que baixa a resistência à tração. Fendas Aberturas nas extremidades das peças, produzidas pela secagem mais rápida da superfície. Podem ser evitadas mediante a secagem lenta e uniforme da madeira. Gretas ou ventas Separação entre os anéis anuais, provocada por tensões internas devidas ao crescimento lateral da árvore, ou por ações externas, como flexão devida ao vento. Abaulamento Encurvamento na direção da largura da peça. Arqueadura Encurvamento na direção longitudinal, isto é, do comprimento da peça. Fibras reversas Fibras não paralelas ao eixo da peça, podem ser provocadas por causas naturais ou serragem. As causas naturais devem-se a proximidade de nós ou ao crescimento das fibras em forma de espiral. A serragem da peça em plano inadequado pode produzir peças com fibras inclinadas em relação ao eixo. As fibras reversas reduzem a resistência da madeira. Esmoada ou quina morta Canto arredondado, formado pela curvatura natural do tronco. A quina morta significa elevada proporção de alburno.

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7 6- TIPOS DE MADEIRA DE CONSTRUÇÃO As madeiras utilizadas na construção podem classificar-se em duas categorias: Madeiras maciças: -madeira bruta ou roliça- empregada em forma de tronco, servindo para estacas, escoramentos, postes, colunas. -madeira falquejada- tem as faces laterais aparadas a machado, formando seções maciças, quadradas ou retangulares, é utilizada em estacas, pontes e etc -madeira serrada- é o produto natural mais utilizado. O tronco é cortado nas serrarias, em dimensões padronizadas para o comércio, passando depois por um período de secagem. Apresenta limitações geométricas tanto em termos de comprimento quanto em dimensões da seção transversal. Madeiras industrializadas: -madeira compensada- é o produto mais antigo, formado pela colagem de lâminas finas alternadamente ortogonais. -madeira laminada e colada- é o produto estrutural de madeira de mais importante nos países da Europa e da América do Norte. A madeira selecionada é cortada em lâminas, de 15mm a 50mm de espessura, que são coladas sob pressão, formando grandes vigas. -madeira recomposta- sob esta denominação encontram-se produtos na forma de placas desenvolvidos a partir de resíduos da madeira em flocos, lamelas ou partículas. Em geral não são consideradas materiais de construção devido a baixa resistência e durabilidade, sendo muito utilizadas na indústria de móveis 6.1 MADEIRA ROLIÇA É utilizada mais frequentemente em construções provisórias, os roliços de uso mais freqüente no Brasil são o pinho-do-paraná e os eucaliptos. Estas madeiras, que não passaram por um período longo de secagem, ficam sujeitas a retração transversal que provoca rachaduras nas extremidades. Para evitar rachaduras nas extremidades, recomenda-se revestir as seções de corte com alcatrão ou outro impermeabilizante.

8 6. 2 MADEIRA FALQUEJADA Obtida de troncos por corte com machado. No falquejamento do tronco, as partes laterais cortadas constituem em perda. Podem ser obtidas seções maciças falquejadas de grandes dimensões, como, por exemplo 30X30 ou mesmo 60X MADEIRA SERRADA As madeiras serradas são vendidas em seções padronizadas, com bitolas nominais em centímetros ou polegadas. As dimensões mínimas especificadas pela norma brasileira NBR 7190 encontram-se na tabela a seguir. Peças principais Seções simples Peças principais Peças componentes de peças múltiplas Peças secundárias Seções simples Peças secundárias Peças componentes de seções múltiplas Espessura mínima (cm) Área mínima (cm) x10 2,5 35 2,5x14 2,5 18 2,5x7,5 1,8 18 1,8x10 Seção mínima de menor espessura (cmxcm) As madeiras serradas são vendidas em seções padronizadas, com bitolas nominais em centímetros ou em polegadas. A tabela abaixo apresenta os principais perfis, obedecendo a nomenclatura da ABNT. Pranchão 15x23 Caibro 7,5x5,0 Pranchão 10x20 Caibro 5,0x7,0 Pranchão 7,5x23 Caibro 5,0x6,0 Viga 15x15 Sarrafo 3,8x7,5 Viga 7,5x15 Sarrafo 2,2x7,5 Viga 7,5x11,5 Tábua 2,5x23 Viga 5,0x20 Tábua 2,5x15 Viga 5,0x15 Tábua 2,5x11,5 Caibro 7,5x7,5 Ripa 1,2x5,0

9 6.4 MADEIRA COMPENSADA É formada pela colagem de três ou mais lâminas, alternando-se as direções das fibras em ângulo reto. Os compensados podem ter três, cinco ou mais lâminas, sempre em número impar. As madeiras compensadas apresentam uma série de vantagens em relação as madeiras maciças. a- Podem ser fabricadas em folhas grandes, com defeitos limitados; b- Apresentam menor retração e inchamento, graças a ortogonalidade de direção das fibras nas camadas adjacentes c- São mais resistentes na direção normal as fibras d- Apresentam menos trincas na cravação de pregos. 6.5 MADEIRA LAMINADA E COLADA A madeira laminada e colada é um produto estrutural, formado pela associação de lâminas de madeira selecionada, coladas com adesivos e sob pressão. A espessuras das lâminas variam de 1,5 a 5 cm. As lâminas podem ser emendadas com cola nas extremidades, formando peças de grande comprimento. O processo de fabricação consiste na secagem das lâminas, execução de juntas de emendas, colagem sob pressão, acabamento e tratamento preservativo. De particular importância são as emendas das lâminas, alguns tipos de emendas são ilustrados abaixo. As emendas são geralmente distribuídas ao longo da peça de forma

10 desordenada. As emendas denteadas são mais eficientes do que as emendas com chanfro, além de serem mais compactas. Os produtos estruturais industrializados de madeira laminada e colada são fabricados sobre rígidos padrões de qualidade. Em relação à madeira maciça este material apresenta as seguintes vantagens. a- É mais homogênea, pois os nós são partidos e distribuídos mais aleatoriamente. b- Permite a confecção de peças de grandes dimensões. c-permite melhor controle de umidade das lâminas, reduzindo defeitos provenientes de secagem irregular d- Permite a seleção de lâminas de qualidade nas regiões de maiores tensões e- Permite a construção de peças de eixo curvo. 6.6 PRODUTOS DE MADEIRA RECOMPOSTA NA FORMA DE PLACAS Estes produtos são fabricados com resíduos de madeira serrada e compensada convertidos em flocos e partículas colados sob pressão. Em geral não são considerados materiais estruturais devido a pouca resistência e durabilidade, porém são muito utilizados na indústria de móveis. Já o produto OSB (Oriented Strand Board) é utilizado em aplicações estruturais, como painéis diafragma, almas de vigas I, revestimentos de pisos e coberturas. Estes painéis são feitos com finas lascas de madeira coladas sob pressão e alta temperatura, nas camada superficiais as lascas são alinhadas com a direção longitudinal dos painéis e nas camadas internas são dispostos aleatoriamente. O peso desta placas fica em torno de 550 a 750kg/m3.