MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL 1. Introdução. A madeira é um dos materiais de utilização mais antiga nas construções, no oriente ou ocidente. Com a revolução industrial a Inglaterra, como grande potência impõe a arquitetura em metal. Com a invenção do concreto armado os engenheiros concentraram esforços no estudo do novo material, desprezando a utilização da madeira.elétrica. O uso da madeira como constituinte principal da estrutura de edificações, não é a principal aplicação como o concreto e o metal, mas tem sido usada em diversas etapas das construções desde fundações até acabamentos. A madeira é empregada na construção civil, de forma temporária, na instalação do canteiro de obras, nos andaimes, nos escoramentos e nas fôrmas. De forma definitiva, é utilizada nas esquadrias, nas estruturas de cobertura, nos forros e nos pisos. No Brasil, a madeira serrada ainda é o principal dos produtos de madeira empregados na construção civil, enquanto que em países desenvolvidos os painéis poliméricos têm participação mais significativa. 2. Vantagens do uso da madeira. A Mineração e Alta resistência mecânica (tração e compressão); Baixa massa específica; Boa elasticidade; Baixa condutibilidade térmica; Isolante elétrico e acústico; Baixo custo; Encontra-se em grande abundância; Facilmente cortada nas dimensões exigidas; Material natural de fácil obtenção e renovável; Grande diversidade de tipos; 3. Desvantagens do uso da madeira. Higroscopiscidade (absorve e devolve umidade); Combustibilidade; Deterioração; Retratilidade (alteração dimensional, de acordo com a umidade e a temperatura); Anisotropia (estrutura fibrosa, propriedade direcional); Limitação dimensional (tamanhos padronizados); Heterogeneidade na estrutura.
Obs: Anisotropia: característica que uma substância possui em que certa propriedade física varia com a direção. A madeira é um exemplo de material anisotrópico com propriedades mecânicas que dependem da disposição das suas fibras. A madeira expande-se ou retrai-se de forma diferente às variações de umidade no ambiente, consoante sejam considerados os sentidos relativos de suas fibras. No sentido longitudinal ao eixo de uma tora, por exemplo, a variação é mínima (0,1%) e no sentido radial, cerca de 5%. 4. Classificação das árvores 4.1 Endógenas. Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de dentro para fora como os bambus e as palmeiras. São pouco aproveitadas na produção de madeiras para fins estruturais. Figura 1 Endógena - bambu. 4.2 Exógenas. Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de fora para dentro, com adição de novas camadas em forma de anel. Esses anéis são chamados de anéis anuais de crescimentos Figura 2 Exógena - bambu.
Compreendem o grande grupo de árvores aproveitáveis para a produção de madeira para a construção e são classificadas como angiospermas e gimnospermas. 4.2.1. Gimnospermas: São arvores coníferas e resinosas, tendo as folhas em forma de agulhas e não fornecem frutos. São madeiras de lenha mole e correspondem a 35% das espécies conhecidas. Exemplos: pinheiros, araucárias, pinhos etc. 4.2.2. Angiospermas: são arvores frondosas que podem possuir grandes diâmetros nos seus troncos, onde se encontra a lenha e representam 65% das espécies conhecidas. Exemplos: cedro, jatobá, imbuia e etc. 5. Estrutura da madeira. A lenha encontra-se no tronco da árvore (madeira) que é a parte da arvore que nos interessa como material de construção. A figura abaixo mostra a constituição e suas partes são: Figura 3 Estrutura da madeira. 5.1. Casca: É a proteção do tronco além de conduzir a seiva elaborada nas folhas para o tronco. A parte externa é morta, portanto não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica.
Figura 4 Casca da madeira. 5.2. Câmbio: tecido que sob ação de hormônios é estimulado a dividir as camadas de crescimento tanto em direção ao centro do tronco como em direção a casca da árvore, constituindo os anéis de crescimento. Figura 5 Câmbio. 5.3. Lenho: Consiste no núcleo de sustentação da árvore. Compreende as células que crescem para o centro do tronco denominadas de alburno e cerne. Figura 6 Lenho.
O lenho é composto por vários polímeros: Celulose: molécula linear de açúcar (polissacarídeo), compõem cerca de 45% do peso molecular. Hemicelulose: difere da celulose pelo grau de polimerização e peso molecular. Lignina: molécula polifenóica tridimensional: Possui estrutura complexa Alto peso molecular e Resistência mecânica. 5.4. Alburno: é a parte mais permeável do caule e apresenta maior importância para a trabalhabilidade. É a parte mais atacada pelos insetos, fungos e outros microrganismos. Figura 7 Alburno. 5.5. Cerne: é constituído de células mortas. Apresenta baixa permeabilidade e durabilidade mais elevada. Figura 8 Cerne.
6. Classificação das madeiras. 6.1. Construção civil pesada interna. Engloba as peças de madeira serrada na forma de vigas, caibros, pranchas e tábuas utilizadas em estruturas de cobertura, onde tradicionalmente era empregada a madeira de peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron). Tabela 1 Madeira para construção civil pesada interna. 6.2. Construção civil leve externa e leve interna estrutural. Reúne as peças de madeira serrada na forma de tábuas e pontaletes empregados em usos temporários (andaimes, escoramento e fôrmas para concreto) e as ripas e caibros utilizadas em partes secundárias de estruturas de cobertura. A madeira de pinho-do-paraná (Araucária) foi a mais utilizada, durante décadas, neste grupo. Tabela 2 Madeira para construção civil leve externa e leve interna estrutural.
6.3. Construção civil leve interna de utilidade geral. São os mesmos usos descritos na leve externa e leve interna estrutural, porém para madeiras não decorativas. Tabela 3 Madeira para construção civil leve interna de utilidade geral. 6.4. Construção civil leve, em esquadrias. Abrangem as peças de madeira serrada e beneficiada, como portas, venezianas, caixilhos. A referência é a madeira de pinho-do-paraná (Araucária). Tabela 4 Madeira para construção civil leve, em esquadrias. 6.5. Construção civil assoalhos domésticos. Compreende os diversos tipos de peças de madeira serrada e beneficiada como: tábuas corridas, tacos e tacões. Tabela 5 Madeira para construção civil assoalhos domésticos.
6.6. Construção civil leve interna decorativa. Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada como: forros, painéis, lambris e guarnições, onde a madeira apresenta cor e desenhos considerados decorativos. Tabela 6 Madeira para construção civil leve interna decorativa. 7. Propriedades físicas: 7.1. Umidade: O teor de umidade a madeira tem uma grande importância, pois influência nas demais propriedades desse material. A umidade considerada normal para a madeira é de 15%, quando ela atinge a estabilidade com a umidade do ar. 7.2. Retratilidade: A retratilidade é a perda de volume provocada pela redução da umidade da madeira. É variável conforme o sentido das fibras. Para amenizar os efeitos da retratilidade, recomenda-se: Secagem adequada, Impermeabilização superficial, Pintura ou envernizamento. 7.3. Massa específica: A massa específica real da madeira é constante em todas as espécies, e é igual a 1,5 g/cm³. A massa específica da madeira pode variar de acordo com a sua localização no tronco e com o teor de umidade.
7.4. Dilatação térmica: A dilatação térmica que a madeira é alterada pela retratilidade contrária, devido à perda de umidade que acompanha o aumento da temperatura. 7.5. Condutibilidade térmica: A madeira é mal condutora de calor. Varia segundo o grau de umidade e também segundo a direção de transmissão do calor: é maior paralelamente que transversalmente às fibras. 7.6. Condutibilidade elétrica: Quando a madeira está bem seca, ela é praticamente um isolante. Quando tem um determinado grau de umidade, a resistividade elétrica depende da espécie e da massa específica. 7.7. Dureza: A dureza é a resistência que a madeira oferece à penetração de outro corpo. Trata-se de uma característica importante em termos de trabalhabilidade, e na sua utilização para determinados fins. Os diversos tipos de madeira apresentam variados graus de dureza. As madeiras de lei apresentam dureza alta, pois provêm de cerne bastante desenvolvido. Figura 9 Característica da madeira.
8. Propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas dependem das propriedades físicas da madeira, principalmente a umidade e o peso específico. Figura 10 Direção das tensões na madeira. 8.1. Aos esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: Compressão: provoca a separação das fibras e ruptura por flambagem; Tração: produz contrações transversais, aumentando a aderência das fibras; Flexão dinâmica ou resiliência: capacidade da madeira de resistir aos choques; Cisalhamento: esforço que provoca deslizamento de um plano sobre o outro. 8.2. Aos esforços secundários, exercidos transversalmente às fibras, relacionadas com sua coesão transversal:
Compressão: esforço de compressão no sentido normal às fibras, após a fase das deformações elásticas, a madeira pode sofrer esmagamento; Torção: tende a torcer um corpo em torno de um eixo; Fendilhamento: esforço de tração aplicado na extremidade de uma peça a fim de descolar as fibras. 9 Tipos de madeiras 9.1. Madeira Laminada Tábuas sobrepostas e coladas entre si, de maneira a compor peças com seções adequadas. As peças podem ser retas ou curvas, de qualquer largura e comprimento, de seção constante ou variável, produzidas, tratadas e prontas para o uso. Constituem vigas ou peças rígidas de madeira em estruturas pré-fabricadas, formando pórticos ou arcos para quaisquer vãos e flechas. Figura 11 Madeira Laminada. 9.2. Madeira Compensada Diversas lâminas finas de madeira, coladas uma sobre as outras, de maneira que as fibras de uma lâmina se disponham perpendicularmente sobre as da outra lâmina; Restrição da retratibilidade, relativa isotropia de comportamento mecânico; Os compensados de três folhas são indicados apenas para serviços de marcenaria e revestimentos; Aplicados em móveis e formas para concreto.
Figura 12 Madeira Compensada. 9.3. Madeira Aglomerada Aglomeração de pequenos fragmentos de madeira, utilizando-se como aglomerante, materiais minerais (cimento, gesso) ou resinas sintéticas; Reduzida retratibilidade, isolamento térmico e acústico e relativa resistência mecânica (dependendo da densidade); Podem ser utilizadas para a fabricação de móveis, esquadrias, pisos, divisórias, escadas, telhados. Figura 13 Madeira Aglomerada. 9.4. OSB (Chapas de partículas orientadas) Composta de três camadas de partículas com orientação alternada de 90 ; Melhor comportamento à flexão e estabilidade dimensional; Mesmas aplicações dos aglomerados, além de formas e escoramentos, divisórias e tapumes.
Figura 14 Chapas de partículas orientadas. 9.5. MDF (Média Densidade de Fibras) Chapas confeccionadas com fibras lignocelulósicas ligadas por adesivos sob determinadas condições de pressão e temperatura; Satisfatório desempenho à flexão, homogeneidade, estabilidade dimensional, trabalhabilidade; Aceita todo o tipo de acabamento; Utilizado como integrante de divisórias, forros e outros componentes da edificação. Figura 15 Média Densidade de Fibras.
10. Aplicações da madeira na construção civil. Figura 16 Aplicações da madeira.
Figura 17 Aplicações da madeira.
BIBLIOGRAFIA. BAUER, L. ª F. Materias de Construção volumes 1 e 2, 2000 Editora LivrosTécnicos e Ciêntíficos, São Paulo SP. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO - IPT Fichas de Características das Madeiras Brasileiras. 2ª ed. São Paulo: IPT, 1989a. 418p. (publicação IPT No 1791). Catálogo de madeiras brasileiras para a construção civil / [coordenação Augusto Rabelo Nahuz]. -- São Paulo : IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo 2013. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1. Responda: a) Quais são as características negativas das madeiras? b) Quais são as características positivas das madeiras? Resposta: a) CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS: - alta variação das propriedades (existem mais de 30000 espécies diferentes de árvores) - degradação das propriedades e surgimento de tensões internas devido a alterações de sua umidade - deterioração devido a predadores - heterogeneidade (defeitos e imperfeições), anisotropia (estrutura fibrosa orientada) e limitação de suas dimensões. b) CARACTERÍSTICAS POSITIVAS: - resistência mecânica elevada com peso reduzido (baixa densidade) - resistência elevada a choques e esforços dinâmicos (tenacidade) - boas características de isolamento - custo baixo de produção posta. 2. Quais são as principais diferenças entre: a) cerne e alburno? b) lenho inicial e lenho tardio? c) líber e cortiça? Resposta: a) DIFERENÇAS ENTRE CERNE E ALBURNO: - o alburno (externo) é formado de células vivas e atuantes, enquanto o cerne (interno) é formado por células mortas e esclerosadas - o cerne (interno) tem maior densidade, compacidade, resistência
mecânica e durabilidade (não é atrativo aos insetos e outras pragas) e tem menor umidade e permeabilidade. b) DIFERENÇA ENTRE LENHO INICIAL E LENHO TARDIO: - o lenho inicial possui uma cor mais clara - as células do lenho inicial são largas com paredes finas, enquanto as células do linho tardio são mais estreitas, mas com paredes mais grossas (ele é mais compacto) c) DIFERENÇA ENTRE LÍBER E CORTIÇA: - o líber possui função de conduzir a seiva elaborada (descendente), enquanto a cortiça tem função de proteger os tecidos mais novos do ambiente de excessos de evaporação e dos agentes de destruição - diferente do líber, a cortiça racha, cai e é renovada. 3. Responda: a) Qual(ais) é(são) a(s) parte(s) do tronco de uma arvore que pode(em) ser usada(s) em estruturas? b) Qual(ais) é(são) a(s) parte(s) do tronco de uma arvore que deve(em) ser retiradas(s) para uso em estruturas? Resposta: a) PARTES QUE PODEM SER USADAS EM ESTRUTURAS: - Lenho (é a seção útil do tronco para obtenção de peças estruturais) - Raios medulares (amarram transversalmente as fibras da madeira impedindo que elas trabalhem exageradamente frente às variações do teor de umidade da madeira também tem efeito estético e decorativo) b) PARTES QUE DEVEM SER RETIRADAS PARA USO EM ESTRUTURAS: - Casca (não apresenta interesse como material com exceção do sobral, do angico rajado e da corticeira, entretanto com a finalidade exclusiva de isolamento termoacústico) - Câmbio e líber (feito o estrangulamento do tronco, ocorre a morte da árvore e em seguida sua perda de umidade) - Medula (tecido sem resistência mecânica e sem durabilidade)