Madeira na Construção Civil

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1 Madeira na Construção Civil INTRODUÇÃO A madeira é um material excepcional como material de construção além de ter qualidades muito grandes como matéria prima para outros produtos industrializados, e que vem sendo utilizada desde os primórdios da civilização. Diversas pesquisas têm sido desenvolvidas no sentido de tratar a madeira para sua utilização em diversas etapas construtivas. Razões para empregar a madeira na Construção Civil - fácil trabalhabilidade - ótima relação entre densidade e resistência/rigidez - suficiente disponibilidade - possibilidade de perene renovação - baixo consumo energético em sua produção Dados comparativos MATERIAL A B C D CONCRETO 2,4 1, ,096 AÇO 7, ,936 MADEIRA 0,6 0,6 50 0,012 A: densidade do material (g/cm³) B: energia consumida na produção (10³ MJ/m³) C: resistência (MPa) D: relação entre energia consumida na produção e resistência (B/C) Os anéis de crescimento registram a idade da árvore e servem de referência para a consideração e estudo da anisotropia da madeira que é uma característica marcante. Para esse efeito, na avaliação do desempenho físico e mecânico do material serão sempre considerados nos ensaios três direções ou eixos principais. Direção tangencial, direção transversal tangencial aos anéis de crescimento; Direção radial, direção transversal radial dos anéis de crescimento; Direção axial, no sentido das fibras, longitudinal em relação ao caule. Direções ou eixos principais (Smith, 1990). Direções ou eixos principais ( LNEC E 31). 1 P á g i n a

2 VANTAGENS 1. Pode ser obtida em grandes quantidades a um preço relativamente baixo. As reservas renovam-se por si mesmas (...) tornando o material permanentemente disponível. 2. Pode ser produzida em peças com dimensões estruturais que podem ser rapidamente desdobradas em peças pequenas, de delicadeza excepcional. 3. Pode ser trabalhada com ferramentas simples e ser reempregue várias vezes. 4. Foi o primeiro material empregue, capaz de resistir tanto a esforços de compressão como de tração. 5. Tem uma baixa massa volumétrica e resistência mecânica elevada. 6. Permite ligações e emendas fáceis de executar. 7. Não estilhaça quando submetida a choques bruscos que romperiam ou fendilhariam outros materiais de construção. 8. Apresenta boas condições naturais de isolamento térmico e absorção acústica. 9. No seu aspecto natural apresenta grande variedade de padrões. DESVANTAGENS 1. É um material fundamentalmente heterogêneo e anisotrópico. 2. É bastante vulnerável aos agentes externos, e a sua durabilidade é limitada, quando não são tomadas medidas preventivas. 3. É combustível. 4. Mesmo depois de transformada, quando já empregue na construção, a madeira é muito sensível ao ambiente, aumentando ou diminuindo de dimensões com as variações de umidade (variação volumétrica). 5. As dimensões são limitadas: formas alongadas, de secção transversal reduzida. PRODUÇÃO DA MADEIRA A produção da madeira em geral inclui as seguintes operações: A. Abater: Consiste na operação de deitar por terra a árvore. Esta operação deve ser realizada no inverno. B. Torar: Consiste na operação de cortar transversalmente em troços (toros). Nalgumas espécies os toros são descascados e descortiçados nesta fase. C. Falquejar: Consiste na operação de converter um toro em falca, isto é num toro esquadriado em que a secção é aproximadamente rectangular por remoção de quatro costaneiras. Falca de meia-quadra Falca de aresta viva 2 P á g i n a

3 D. Serrar - operação de desdobramento da madeira em peças pequenas (A) Serração normal (desfiar), (B) serração radial e (C) mista. PROPRIEDADES DA MADEIRA Umidade A água, que nas árvores é condição de sobrevivência do vegetal, existe na madeira em três estados: Água de constituição - não é eliminada na secagem. Água de embebição - impregnada nas paredes células lenhosas. Quando as paredes das células estão completamente saturadas de água de embebição, mas a água ainda não extravasou para os vazios celulares (sem água livre), diz-se que a madeira atingiu o ponto de saturação das fibras (PSF). Água livre - depois de embeber completamente as paredes das células, a água começa a encher os vazios capilares. A fase de secagem pode demorar de algumas semanas a muitos meses, dependendo da espécie, da espessura das peças, do teor de água pretendido e do processo de secagem seguido: Considera-se a madeira "comercialmente seca" logo que o seu teor de água atinja os 20%. Pelo processo de secagem ao ar o teor de água pode descer até cerca de 18 a 14%, dependendo das condições ambientais. Do ponto de vista de sua utilização, conforme o seu teor de umidade, as madeiras classificam-se portanto em: Madeira verde: acima do PSF, mais de 30% em geral ( PSF entre 25 e 30%). Madeira comercialmente seca: quando h 20%. Madeira seca ao ar: 14% h < 18%. Madeira dessecada: 0% < h < 14% (em geral, só por secagem artificial). Madeira anidra: com 0% de umidade. 3 P á g i n a

4 Retração Chama-se retração a propriedade da madeira de alterar as dimensões quando o seu teor de água se modifica. Esta instabilidade constitui um dos mais graves defeitos da madeira; diz-se que a madeira joga, inchando ao absorver umidade, contraindo-se ao perdê-la. Dilatação térmica A madeira, como a maior parte dos corpos sólidos, pode dilatar-se sob os efeitos do calor; mas as variações de dimensões são pequenas e desprezáveis na prática, em face das variações inversas devidas à retração. Tomando como condições iniciais a temperatura de 0º e a umidade de 0%, os coeficientes de dilatação são: 0, na direção axial ou longitudinal 0, nas direções radial ou tangencial coeficiente de dilatação volumétrico Condutibilidade térmica A madeira é um excelente isolante térmico. A exemplo, temos: Uma parede dupla de tijolos de 22 cm com 4 cm de caixa de ar, tem um coeficiente de transmissão k=0,97; Duas paredes de 3 cm cada de madeira, com 4 cm de caixa de ar, tem um coeficiente k=0,98. O grau de isolamento térmico que este material proporciona justifica que nos países frios as casas sejam de madeira ou revestidas a madeira. FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES DA MADEIRA pelo fato de a madeira ser um material de origem biológica, está sujeita a variações na sua estrutura que podem acarretar mudanças na sua propriedades. Essas mudanças são resultantes de três fatores principais: anatômicos, ambientais e de utilização. Fatores anatômicos A. Densidade - quanto maior a densidade, maior é a qualidade de madeira por volume e, como consequência, a resistência também aumenta. B. Inclinação das fibras (ou traqueídes) - descreve o desvio da orientação das fibras da madeira em relação a uma linha paralela à borda da peça. C. Nós - são originários dos galhos existentes no troncos da madeira após o seu desbaste. Existem dois tipos de nós, os soltos e os firmes. Ambos reduzem a resistência da madeira pelo fato de interromperem a contnuidade e direção das fibras. D. Defeitos naturais da madeira - relacionado com o encurvamento do tronco e dos galhos durante o crescimento da árvore, alterando o alinhamento das fibras e podendo influenciar na resistência. 4 P á g i n a

5 E. Presença de medula - provoca diminuição da resistência mecânica e facilita o ataque biológico, podem surgir rachaduras no cerne próximo à medula. F. Faixas de parênquima - quando presentes em elementos submetidos à compressão, este podem entrar em ruína por separação dos anéis. (a) Presença de alburno (b) Presença de medula (c) Faixa de parênquima Fatores ambientais e de utilização A. Umidade - interfere nas propriedades de resistência e elasticidade da madeira B. Defeitos por ataques biológicos - provenientes de fungos (que causa manchas e podridão) e insetos (que causam perfurações). (a) perfurações pequenas (b) perfurações grandes (c) podridão (d) mancha C. Defeitos por secagem - pela deficiência dos sistemas de secagem e armazenamento das peças. D. Defeitos de processamento - originados no desdobro, transporte e armazenamento da madeira. (a) Arestas quebradas (b) Variação da seção transversal PRESERVAÇÃO DA MADEIRA - CLASSES DE RISCO A preservação da madeira é o conjunto de medidas preventivas e curativas para controle de agentes biológicos (fungos e insetos xilófagos e perfuradores marinhos), físico-químicos que afetam as propriedades da madeira, adotadas no desenvolvimento e na manutenção dos componentes de 5 P á g i n a

6 madeira no ambiente construído. Tabela 1 - Classes de risco para uso da madeira na construção civil A. Presença de organismos xilófagos (a) Fungos emboloradores, manchadores (b) Fungos apodrecedores (c) Brocas de madeira (d) Cupim de madeira seca (e) Cupim Arborícola (f) Cupim subterrâneo B. Durabilidade natural da madeira Característica intrínseca do cerne/espécie, que confere resistência ao ataque dos organismos xilófagos O alburno de qualquer espécie de madeira é considerado de baixa durabilidade natural, ou seja, baixa resistência ao ataque de organismos xilófagos O tratamento preservativo faz-se necessário se a espécie escolhida não é naturalmente durável para a classe de risco considerada e/ou se a madeira contém porções de alburno. 6 P á g i n a

7 C. Tratabilidade da madeira Os principais parâmetros de qualidade para a madeira preservada são a penetração e a retenção do preservativo absorvido no processo de tratamento. A penetração é definida como sendo a profundidade alcançada pelo preservativo ou pelo(s) seu(s) ingrediente(s) ativo(s) na madeira, expressa em milímetros (mm). A retenção é a quantidade do preservativo ou do seu(s) ingrediente(s) ativo(s), contida de maneira uniforme num determinado volume da madeira, expressa em quilogramas de ingrediente ativo por metro cúbico de madeira tratável (kg/ m³). A especificação de um tratamento preservativo, baseado nas classes de risco, deve requerer penetração e retenção adequadas que dependem do método de tratamento escolhido. O tratamento da madeira deve ser realizado para prevenir sua deterioração, ampliando assim seu tempo de vida útil. O mais comum é o químico, com a fixação de elementos preservativos na madeira, tornando-a mais resistente à ação de fungos e insetos (brocas e cupins). Os preservantes mais utilizados são: Oleossolúveis - Para o tratamento de madeira a ser usada em contato direto com o solo, os mais importantes são o creosoto e o pentaclorofenol. Hidrossolúveis - São constituídos pela associação de vários sais: sulfato de cobre, bicromato de potássio ou sódio, sulfato de zinco, ácido crômico, ácido arsênico, ácido bórico e outros. D. Condições de uso/exposição da madeira Madeiras de ciclo curto que representam um real compromisso com o meio ambiente. O uso do eucalipto (peças roliças) e de pinus, tratados sob pressão, representa uma excelente alternativa de material de engenharia na construção civil. 7 P á g i n a