Voltar MADEIRA arquitetura e engenharia nº 8 artigo 8 INDICAÇÕES PARA O EMPREGO DA MADEIRA DE ESPÉCIES TROPICAIS DO BRASIL Marcela Paula Grobério, Interunidades em Ciências e Engenharia de Materiais, USP de São Carlos Francisco Antonio Rocco Lahr, Departamento de Engenharia de Estruturas, EESC, USP, frocco@sc.usp.br RESUMO Neste trabalho foram estudadas algumas espécies tropicais de madeira, visando sua qualificação a partir das propriedades físico-mecânicas. Os ensaios para a determinação de suas propriedades foram realizados no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, do Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, USP, com o intuito de gerar informações que possam dar suporte para o adequado direcionamento de suas aplicações na construção civil. Palavras-chave: madeiras tropicais, construção civil, propriedades físico-mecânicas, critérios para classificação. ABSTRACT This paper aims to the study of some trpical wood species in order to their qualification based on their physical and mechanical properties. Tests were conducted in the Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, do Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, USP, to generate information to permit correct purposes the the applications in civil engineering. Keywords: Loading cycles, wood, stiffness, modulus of elasticity. 1. Introdução A globalização econômica, caracterizada pelas relações e associações entre países que apresentem interesses comuns, procura garantir a manutenção dos mercados e sua expansão, num contexto de alta competitividade e necessidade de alternativas e soluções inovadoras para os mais variados problemas. O Brasil, participante ativo deste intercâmbio entre nações, vem buscando amplo crescimento econômico, sendo que das alternativas mais promissoras para alcançar este objetivo destacam-se a abertura de novos mercados e o desenvolvimento de políticas envolvendo o setor florestal. A atividade florestal é uma das poucas que permite um desenvolvimento sustentado, utilizando-se de métodos racionais de exploração, conjugando expansão econômica com qualidade de vida. Pode ser proporcionado pelo setor florestal, não apenas pela produção direta da madeira e da matéria prima para produtos dela derivados, mas também pela geração de outros bens indispensáveis ao equilíbrio ecológico. Com relação aos recursos florestais brasileiros a serem mais bem explorados, está a Floresta Amazônica, que originalmente ocupava uma área em torno de 2,8 milhões de quilômetros quadrados nas regiões norte e centro-oeste do país. Abrangendo os estados: Acre, Amapá, Amazonas, Maranhão, Mato Grosso, Pará, Rondônia, Roraima e Tocantins, essa floresta representa algo em torno de trinta e três por cento do território nacional. Atualmente, a reserva florestal está estimada em 50 bilhões de metros cúbicos de madeira, distribuídos por mais de 4.000 espécies arbóreas, conforme registro de REZENDE e NEVES (1983). De acordo com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE (1998), estão devastados, de maneira irreversível, quase vinte por cento da área original da floresta amazônica, mostrando que a exploração ainda é seletiva e predatória. Porém, há indicações de mudanças em curso. Ainda de acordo com o INPE, vem sendo observada uma diminuição na velocidade do desmatamento. Entre os anos de 1978 a 1997, a taxa foi reduzida de 21.130 para 16.777 quilômetros quadrados por ano.
A demanda no mercado de madeira serrada utilizada na construção civil, em particular nas regiões sul e sudeste do Brasil, tem sua principal fonte na floresta tropical amazônica. O manejo e a retirada da madeira na obtenção da matéria prima, quando na exploração em campo, tem sérias limitações técnicoeconômicas. Muitas espécies não são aproveitadas de forma adequada em relação ao seu potencial, por falta de informações tecnológicas ou por falta de divulgação das informações já disponíveis. Diversas espécies, consideradas até então menos nobres, podem vir a substituir as de uso consagrado, agora em fase de grande redução de oferta, podendo ser utilizadas com ótimo desempenho nas aplicações relacionadas à construção civil. Sob este aspecto, como forma de melhorar os processos para utilização da madeira de espécies tropicais alternativas e de direcionar este conhecimento às áreas afins como o setor construtivo, foi realizado um estudo para a classificação e indicação das espécies nativas, com base nos critérios inicialmente propostos por Sallenave, Nahuz e Nogueira. Sallenave (1991) propôs critérios estabelecendo que a classificação das madeiras pode ser feita através das suas propriedades físico-mecânicas, obedecendo às prescrições dos métodos de ensaio da AFNOR (Associação Francesa de Normas), considerando como fatores importantes: defeitos da madeira, teor de umidade, temperatura, orientação das fibras, anisotropia e outras características orgânicas. Nahuz (1974) estudou madeiras provenientes da região amazônica, região da Bacia do Rio Paracuru. Em seu trabalho, propôs critérios para indicação de espécies com base em parâmetros de resistência, durabilidade, tratamento preservativo e usos previstos. A proposta de Nahuz sugere uma classificação por agrupamento, na qual são relacionados parâmetros físicos e mecânicos das espécies estudadas. Os critérios sugeridos por Nogueira (1991), com base na experiência acumulada no LaMEM/SET, levam em conta os parâmetros de resistência e elasticidade, complementando assim os requisitos necessários para classificação geral de espécies de madeira a serem estudadas. 2. Objetivo O objetivo é indicar, com base nas propriedades determinadas, as aplicações mais convenientes das espécies tropicais estudadas, nas diversas áreas ligadas à construção civil. 3. Material e Métodos As espécies de madeiras nativas analisadas e suas respectivas origens encontram-se na tabela 1. Tabela 1 - Espécies de Madeiras Nativas em estudo. NOME POPULAR NOME CIENTÍFICO ORIGEM Angelim Araroba Vataireopsis araroba Sul de Roraima Angelim Ferro Hymenolobium sp Sul de Roraima Angelim Vermelho Dinizia excelsa Sul de Roraima Branquilho Terminalia sp Mato Grosso do Sul Cafearana Andira sp Sul de Roraima Castelo Gossypiospermum sp Nordeste do Mato Grosso Catanudo Callophyllum sp Nordeste do Mato Grosso Cedrorana Cedrelinga Catenaeformis Sul de Roraima Champanhe Dipteryx sp Sul de Roraima Cupiúba Goupia glabra Sul de Roraima Cutiúba Qualea paraensis Sul de Roraima Guaiçara Luetzelburgia sp Norte do Mato Grosso Guarucaia Peltophorum vogelianum Norte do Mato Grosso Itaúba Mezilaurus itauba Norte do Mato Grosso Oiuchu Pradosia sp Nordeste do Mato Grosso Piolho Tapirira sp Sul do Pará Quarubarana Erisma uncinatum Sul de Roraima Rabo de Arraia Vochysia sp Sul de Roraima Tachi Sclerobium sp Sul do Pará Tatajuba Bagassa guianensis Sul de Roraima Umirana Qualea retusa Sul de Roraima
Os ensaios em corpos-de-prova para a determinação das propriedades físicas, de resistência e elasticidade das espécies nativas estudadas, foram realizados no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, do Departamento de Engenharia de Estruturas, EESC-USP, seguindo as recomendações do Anexo B da NBR 7190/1997, da Associação Brasileira de Normas Técnicas. Através de ensaios de corpos-de-prova, foram determinadas, para as espécies em estudo as seguintes propriedades de resistência e de elasticidade: - ρ ap = Densidade aparente (g/cm 3 ); - R r = Retração radial total (%); - R t = Retração tangencial total (%); - f wc0 = Resistência à compressão paralela às fibras (dan/cm 2 ); - f wt0 = Resistência à tração paralela às fibras (dan/cm 2 ); - f wt90 = Resistência à tração normal às fibras (dan/cm 2 ); - f wv0 = Resistência ao cisalhamento paralelo às fibras (dan/cm 2 ); - f ws0 = Resistência ao fendilhamento (dan/cm 2 ); - f wm = Resistência convencional no ensaio de flexão estática (dan/cm 2 ); - E wc0 = Módulo de elasticidade longitudinal na compressão paralela às fibras (dan/cm 2 ); - E wt0 = Módulo de elasticidade longitudinal na tração paralela às fibras (dan/cm 2 ); - E wm = Módulo de elasticidade longitudinal convencional no ensaio de flexão estática (dan/cm 2 ); - d w0 = Dureza paralela às fibras (dan/cm 2 ); - d w90 = Dureza normal às fibras (dan/cm 2 ); - T w = Tenacidade (dan.m). 4. Apresentação dos resultados Nas tabelas 2a e 2b estão apresentados os valores das propriedades de resistência e de elasticidade citadas, para as espécies de madeira nativas em estudo. Tabela 2a - Propriedades de Resistência e de Elasticidade - Valores Médios Espécies ρ ap R r R t f wc0 f wt0 f wt90 f wv0 f ws0 Angelim Araroba 0,68 3,99 6,13 502 695 32 113 6 Angelim Ferro 1,17 5,18 8,24 791 1179 38 200 8 Angelim Vermelho 1,13 5,10 8,42 775 1049 48 189 9 Branquilho 0,81 4,87 9,08 485 879 32 160 7 Cafearana 0,68 5,40 9,84 575 828 32 98 6 Castelo 0,76 4,02 6,64 548 1036 70 213 14 Catanudo 0,80 5,41 8,37 506 677 36 164 6 Cedrorana 0,57 3,49 6,44 413 617 31 119 6 Champanhe 1,09 3,95 6,38 950 1223 29 178 8 Cupiúba 0,85 4,27 7,13 537 735 33 179 7 Cutiúba 1,15 4,89 7,76 790 1075 35 179 9 Guaiçara 1,09 4,34 6,54 714 1165 42 208 7 Guarucaia 0,92 4,13 8,09 624 749 56 201 10 Itaúba 0,99 2,87 8,27 690 1037 21 188 6 Oiuchu 0,93 5,89 9,16 774 1300 30 201 6 Piolho 0,83 4,55 8,57 619 731 43 147 7 Quarubarana 0,54 3,61 7,16 378 581 26 96 4 Rabo de Arraia 0,72 3,69 7,24 575 689 24 149 5 Tachi 1,05 4,25 9,39 878 1381 53 208 13 Tatajuba 0,94 4,28 5,78 802 929 40 200 9 Umirana 0,71 3,58 6,25 538 539 29 145 6
Tabela 2b - Propriedades de Resistência e de Elasticidade - Valores Médios Espécies f wm E wc0 E wt0 E wm d w0 d w90 T w Angelim Araroba 799 125254 118854 119433 612 398 0,689 Angelim Ferro 1326 209463 197880 189384 1525 1356 1,602 Angelim Vermelho 1102 166947 170243 152154 1458 1370 1,982 Branquilho 829 138134 144388 154900 877 713 0,922 Cafearana 937 139661 135611 138497 810 479 0,735 Castelo 1030 111048 131668 113748 1006 653 1,397 Catanudo 831 130291 154987 147286 847 592 1,306 Cedrorana 605 102524 109697 100324 580 357 0,451 Champanhe 1648 230019 209533 251740 1381 1273 * Cupiúba 786 131013 130991 126457 981 662 0,672 Cutiúba 1269 182378 165687 169842 1636 1184 1,623 Guaiçara 1222 153017 163047 151264 2100 1113 2,282 Guarucaia 956 162138 138700 150022 960 774 1,267 Itaúba 1166 174430 176296 173448 765 739 1,453 Oiuchu 1225 177179 181837 167088 1255 911 1,738 Piolho 758 134036 134535 117896 992 722 1,446 Quarubarana 674 87828 91723 88419 636 393 0,488 Rabo de Arraia 793 139798 136889 138584 854 508 0,737 Tachi 1401 199005 194753 208126 1161 1285 * Tatajuba 1106 185712 168360 181141 1193 884 0,965 Umirana 668 101775 110437 107938 879 534 0,496 4. Critérios adotados para a classificação e indicações de uso para as espécies tropicais Para a classificação das espécies estudadas, foram utilizados os critérios desenvolvidos por Sallenave, Nahuz e Nogueira, detalhados nos itens subseqüentes. 4.1 Critérios de Sallenave Sallenave, apud Nogueira (1991), propôs critérios estabelecendo que a classificação das madeiras pode ser feita através da análise das suas propriedades físicas e mecânicas, obedecendo-se as prescrições contidas nos métodos de ensaio da AFNOR (Associação Francesa de Normas), considerando como fatores importantes os relativos a: defeitos da madeira, teor de umidade, temperatura, orientação das fibras, anisotropia e outras características orgânicas. A classificação ou ordenação das madeiras segundo seu comportamento mecânico deve ainda considerar a sua natureza particular e outras características devidas à sua constituição orgânica. As tabelas 3a e 3b mostram a classificação das madeiras segundo os critérios propostos por Sallenave. Tabela 3a - Classificação da Madeira segundo os Critérios de Sallenave Classe Muito leve Leve Semi-pesada Pesada Muito pesada ρ ap ρ 12 < 0, 40 0,40 a 0,49 0,50 a 0,59 0,60 a 0,69 0,70 a 0,79 Classe Muito Branda Branda Semi-dura Dura Muito dura d w90 27 a 204 205 a 409 410 a 817 818 a 1226 1227 a 2724
Tabela 3b - Classificação da Madeira segundo os Critérios de Sallenave. Classe Fraca Contração Média contração Forte contração R r < 4 5 a 7 > 8 R t < 7 8 a 11 > 12 R v < 10 11 a 15 > 16 Classe Fraca Média Forte f wcef 1100 1101 a 1800 > 1801 f wf < 15 16 a 30 > 31 f wt90 10 a 25 26 a 45 46 a 65 f wv0 50 a 70 71 a 100 101 a 160 f wc0 < 450 451 a 750 > 751 Classe Pequena (carpintaria) Normal (Industrial) Forte-(Especiais) CD 408 CD 817 817 < CD 1226 1226 < CD 1634 Classe Pouco (Especiais) Média (uso corrente) Muito (fácil rachar) CL 1, 248 < CL 1, 664 0, 832 < CL 1, 248 0,416 CL 0, 832 Nas tabelas anteriores, tem-se: CD = f dn ( ) 2 ρ 12 onde: CD = Cota de dureza; f dn = Dureza normal às fibras (dan/cm 2 ); ρ 12 = Densidade aparente com U=12% (g/cm 3 ) ( ) CL = f fen 10 ρ 12, onde: CL = Cota de laminabilidade; f fen = Resistência ao fendilhamento (dan/cm 2 ); ρ 12 = Densidade aparente a U=12% (g/cm 3 ). 4.2 Critérios de Nahuz Nahuz, apud Nogueira (1991), estudou madeiras provenientes da região amazônica, mais precisamente da Bacia do Rio Paracuru. Em seu trabalho, entre outros tópicos, propôs vários critérios para fazer sua classificação final com base em parâmetros de resistência, durabilidade, tratamentos preservativos e usos previstos. Nahuz sugere uma classificação por agrupamento, segundo os parâmetros físicomecânicos das espécies, é feita de acordo com as indicações da tabela 4. Tabela 4 - Classificação da Madeira segundo os Critérios de Nahuz. Classe Muito baixa Baixa Média Elevada Muito Elevada R r < 1, 5 1,6 a 2,5 2,6 a 4,5 4,6 a 6,5 > 6, 6 R t < 3, 0 3,1 a 5,0 5,1 a 9,0 9,1 a 13,0 > 13, 1 R v < 4, 5 4,6 a 7,5 7,6 a 13,5 13,6 a 19,5 > 19, 6 f wc0 < 200 201 a 350 360 a 550 560 a 850 > 851 f wk < 0, 75 0,76 a 2,25 2,26 a 3,75 3,76 a 5,25 > 5, 26 f wv0 < 50 51 a 100 110 a 150 160 a 200 > 201 d w0 < 100 101,1 a 400 400,1 a 900 900,1 a 1400 > 1400 E wt0 < 100. 000 100.001 a 120.000 120.001 a 150.000 120.001 a 150.000 > 200. 001 Classe Muito Boa Boa Regular Pobre Muito Pobre Peças sem defeitos 100 a 90 91 a 70 71 a 60 61 a 50 < 50
4.3 Critérios de Nogueira Além dos critérios de Sallenave e de Nahuz, serão utilizados alguns critérios complementares sugeridos por Nogueira (1991). A tabela 5 mostra os critérios propostos por Nogueira. Tabela 5 - Classificação da madeira segundo os critérios propostos por Nogueira. CLASSE Baixa Média Alta E wc0 100.000-150.000 150.000-180.000 180.001 E wt0 160.000 160.001-200.000 200.001 E wc90 4.400 4.500-6.300 6.301 f wt0 750 751-1.000 1.001 4.4 Requisitos para a aplicação das madeiras de espécies nativas Nogueira, no complemento de sua proposta, apresentou alguns requisitos básicos como sugestão para uma classificação das espécies de forma resumida. Nesta classificação proposta para as propriedades físicas, de resistência e elasticidade, adota-se a simbologia: B - Baixa M - Média A - Alta Foram adotados para os símbolos B, M e A, respectivamente, os fatores de multiplicação correspondentes a 1, 3 e 5. Observa-se que serão classificadas separadamente as propriedades de resistência e elasticidade, uma vez que se tratam de números diferentes de propriedades. No total, são cinco as propriedades de resistência e três as propriedades de elasticidade consideradas, o que determinará o valor no resultado equivalente de sua classificação final. Os resultados, a partir da simbologia adotada, são apresentados nas tabelas 6, 7 e 8 a seguir. Na tabela 6, apresentam-se os valores dos limites dos intervalos referentes à somatória dos valores numéricos adotados para B, M e A. Buscou-se utilizar o bom senso para estabelecer os limites mencionados, dada a inexistência de outras referências especificamente relacionadas a este assunto, seja na bibliografia nacional, seja na internacional. Tabela 6 - Propriedades de Resistência Resistência Elasticidade >9 Baixa > 6 Baixa ( 11 16 ) Média ( 7 9 ) Média ( 17 25 ) Alta ( 11 15 ) Alta
Tabela 7 - Propriedades de Resistência. Espécies f wm f wc0 f wt0 f wt90 f wv0 Total-f Angelim Araroba B M B M A M Angelim Ferro M A A M A A Angelim Vermelho M A A A A A Branquilho B M M M A M Cafearana B M M M M M Castelo M B M A A A Catanudo B M B M A M Cedrorana B M B M M M Champanhe B A A M A A Cupiúba B M B M A M Cutiúba B A A M A A Guaiçara M M A M A A Guarucaia B M B A A M Itaúba B M A B A M Oiuchu B A A M A A Piolho B M B M A M Quarubarana B M B M B B Rabo de Arraia B M B B A M Tachi B A A A A A Tatajuba M A M M A A Umirana B M B M A M Tabela 8 - Propriedades de Elasticidade. Espécies E wm E wc0 E wt0 Total-E Angelim Araroba B B B B Angelim Ferro A A M A Angelim Vermelho A M M A Branquilho A B B M Cafearana M B B B Castelo B B B B Catanudo M B B B Cedrorana B B B B Champanhe A A A A Cupiúba M B B B Cutiúba A A M A Guaiçara A M M A Guarucaia A M B M Itaúba A M M A Oiuchu A M M A Piolho B B B B Quarubarana B B B B Rabo de Arraia M B B B Tachi A A M A Tatajuba A M M A Umirana B B B B
4.5 Classificação Geral das Aplicações na Construção Civil em Função dos Requisitos Técnicos: Construção Civil Pesada Externa: estacas marítimas, trapiches, pontes, obras imersas; postes, cruzetas, estacas, escoras, dormentes ferroviários; estruturas pesadas, torres de observação, vigamentos para pontes. - massa específica alta (pesada) - propriedades mecânicas altas a muito altas - duráveis ou tratáveis - boa fixação mecânica Construção Civil Pesada Interna: carpintaria resistente em geral; tesouras, treliças, estruturas, plataformas, escadas. - massa específica alta (pesada) - módulo de resistência à flexão (MR e ME) e resistência à compressão paralela alta a muito alta - resistência ao cisalhamento acima da média - qualidade de desdobro moderado e muito fácil - fixação mecânica boa Construção Civil Leve Externa: moirões, pontaletes, porteiras; andaimes, longarinas, calhas, elementos de cobertura; esquadrias em geral: portas, venezianas, caixilhos, batentes; tabuado em geral, vigas. - massa específica média a baixa - módulo de resistência à flexão acima da média - retratibilidade média a muito boa - duráveis ou tratáveis - fixação mecânica regular a muito boa - trabalhabilidade regular a muito boa - qualidade de desdobro moderada a muito fácil Construção Civil Leve Interna: decorativa: lambris, painéis, molduras e perfilados, guarnições; utilidade geral: cordões, forros, guarnições, rodapés; estrutural: vigas, caibros, ripas. - retratibilidade média a muito baixa - fixação mecânica regular a muito boa - acabamento regular a bom - qualidade de secagem ao ar fácil a moderadamente difícil - condutividade média a baixa Utilidade geral Os requisitos para as espécies são
- retratibilidade e acabamento de regular a bom - qualidade de desdobro de fácil a muito fácil - qualidade de secagem ao ar de moderadamente difícil a fácil - massa específica média a leve Estrutural - massa específica média - módulo de resistência e módulo de elasticidade na flexão de médios a muito altos - resistência ao cisalhamento de média a muito alta - fixação mecânica regular a boa - qualidade de secagem de moderadamente difícil a muito fácil - qualidade de desdobro de moderada a muito fácil Assoalhos domésticos: tacos, tábuas, parquetes - massa específica de média a alta - dureza alta a muito alta - resistência à compressão paralela alta a muito alta - retratibilidade média a muito baixa - trabalhabilidade regular a boa - acabamento bom - qualidade de desdobro moderada a muito fácil - qualidade de secagem moderadamente difícil a fácil Assoalhos industriais: tacos, tábuas, blocos - massa específica de média a alta - dureza alta a muito alta - resistência à compressão paralela alta a muito alta - retratibilidade média a muito baixa - trabalhabilidade regular a boa - acabamento bom - qualidade de desdobro moderada a muito fácil - qualidade de secagem moderadamente difícil a fácil 5. Conclusões A análise dos resultados dos ensaios realizados (tabelas 2 e 3), a aplicação das recomendações dos critérios propostos por Sallenave, Nahuz e Nogueira, conduzem à tabela 9, na qual estão apresentados exemplos de classificação e indicações mais adequadas para o emprego de vinte e uma (21) espécies tropicais, que se constituíram do objeto de estudo. A ênfase se concentrou na construção civil e em áreas afins. Tal tabela deve ser entendida como a conclusão do trabalho realizado.
Tabela 8 - Classificação e indicações de uso para vinte e uma (21) espécies tropicais ESPÉCIES ANALISADAS GRUPOS/APLICAÇÕES NOME POPULAR NOME CIENTÍFICO 1 (*a) 2 (*b) 3 (*c) 4 (*d) 5A (*e) 5B (*f) Angelim Araroba Vataireopsis araroba Angelim Ferro Hymenolobium sp Angelim Vermelho Dinizia excelsa Branquilio Terminalia sp Cafearana Andira sp Castelo Gossypiospermum sp Catanudo Callophyllum sp Cedrorana Cedrelinga Catenaeformis Champanhe Dipteryx sp Cupiúba Goupia glabra Cutiúba Qualea paraensis Guaiçara Luetzelburgia sp Guarucaia Peltophorum vogelianum Itaúba Mezilaurus itauba Oiuchu Pradosia sp Piolho Tapirira sp Quarubarana Erisma uncinatum Rabo de Arraia Vochysia sp Tachi Sclerobium sp Tatajuba Bagassa guianensis Umirana Qualea retusa NOTAS: 1 (*a) - Construção civil pesada externa; 2 (*b) - Construção civil pesada interna; 3 (*c) - Construção civil leve externa; 4 (*d) - Construção civil leve interna; 5A(*e) - Assoalhos - Domésticos: tacos, tábuas, parquete; 5B (*f) - Assoalhos - Industriais: tacos, tábuas, blocos.
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