Materiais de Construção - Ibracon - C34

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  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Carlito Calil Junior EESC USPFrancisco A. Rocco Lahr EESC USP

    Srgio Brazolin IPT/ABPM SP

    Madeiras na Construo Civil

    Captulo 34

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Razes para empregar a madeira na Construo Civil

    - fcil trabalhabilidade- tima relao entre densidade e resistncia/rigidez

    - suficiente disponibilidade- possibilidade de perene renovao

    - baixo consumo energtico em sua produo

    Conceituao inicial

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Materiais estruturais dados comparativos

    Material A B C D E F GConcreto 2,4 1,92 20 20 0,096 8 8,3Ao 7,8 234,00 250 210 0,936 32 26,9Madeira Confera 0,6 0,60 50 10 0,012 83 16,7Madeira Dicotilednea 0,9 0,63 75 15 0,008 83 16,7

    A: densidade do material (g/cm)B: energia consumida na produo (10 MJ/m)C: resistncia (MPa)D: mdulo de elasticidade (10 MPa)E: relao entre energia consumida na produo e resistncia (B/C)F: relao entre resistncia e densidade (C/A)G: relao entre mdulo de elasticidade e densidade (D/A)

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Conceituao inicial

    Algumas restries para o emprego da madeira

    Material inflamvel (tratamento retardante resolve) Material biodegradvel (tratamento preservativo resolve) Insuficiente divulgao das informaes tecnolgicas j

    disponveis acerca de seu comportamento sob as diferentes condies de servio

    Nmero reduzido projetos especficos desenvolvidos por profissionais habilitados

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Comportamento da madeira sob fogo

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Aspectos anatmicos das conferas

    M ad eiraprim avera -v ero

    Pontuaesau reola das

    C anal resinfero

    T raquedesde paredegro ssa

    C lu la s R adia isT raquedes de parededelga da com p ontuaes

    M ad eiraou to no-inverno

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Aspectos anatmicos das dicotiledneas

    Madeiraprimavera-vero

    Vasos demadeiraprimavera-vero compontuaes

    Feixede raiosFibras

    Madeiraoutono-inverno

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Caractersticas fsicas da madeira

    Fatores que influenciam as propriedades da madeira- Local de origem: temperatura, chuvas- Solo: tipo e condies de umidade- Posio da rvore em relao floresta- Peculiaridades do manejo aplicado floresta- Idade da rvore- Posio da pea em relao altura e ao dimetro da

    rvore- Amostragem adotada para a caracterizao

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Umidade da Madeira

    - Aspectos da relao gua madeira- gua livre- Madeira verde- Ponto de saturao- gua de impregnao- Umidade de equilbrio ao ar- Madeira totalmente seca- Secagem processo importante

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Aspectos favorveis da secagem da madeira

    Reduo da movimentao dimensional, permitindo a obteno de peas cujo desempenho, nas condies de uso, ser potencialmente mais adequado

    Possibilidade de melhor desempenho de acabamentos, como tintas, vernizes e produtos ignfugos

    Reduo da probabilidade de ataque de fungos Aumento da eficcia da impregnao da madeira contra a

    demanda biolgica Aumento dos valores correspondentes s propriedades de

    resistncia e de elasticidade

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Estimativa da umidade de peas de madeira

    - Mtodo da secagem em estufa (Gravimtrico)

    onde: mi : massa inicial da amostrams : massa da madeira seca

    - Estimativa da umidade usando medidores eltricos

    100m

    mm(%)U

    s

    si =

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Densidade de massa da madeira (ou Densidade)

    - Densidade Real- Densidade Bsica- Densidade Aparente (referida umidade de 12%)

    Onde: m12 = massa da amostra umidade de 12%V12 = volume da amostra umidade de 12%

    12

    12ap V

    m= (g/cm)

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Influncia da umidade na densidade Diagrama de Kollmann

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Variao dimensional da madeira

    Principais causas Ortotropia: decorrncia da constituio anatmica Direes principais: axial, radial e tangencial

    Tangencial (T)

    Longitudinal (L)

    Radial (R)

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Retrao na madeira

    Aspectos anatmicos provocam diferentes retraes nas trs direes principais

    Direo Retrao total

    Longitudinal 0,1 a 0,9

    Radial 2,4 a 11,0

    Tangencial 3,5 a 15,0Volumtrica 6,0 a 27,0

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Quadro de porcentagens de retrao de algumas espcies de madeira

    Espcie T (%) R (%) T/RCedro 5,3 4,0 1,3

    Cupiba 7,1 4,3 1,7Eucalipto Citriodora 9,6 6,5 1,5

    Eucalipto Tereticornis 16,7 7,3 2,3Ip 7,8 5,1 1,5

    Jatob 6,9 3,6 1,9Mogno 4,1 3,0 1,4

    Sucupira 7,3 5,9 1,2Tatajuba 5,9 4,1 1,4

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Determinao das porcentagens de retrao e de inchamento

    - Porcentagens de retrao total ou deformaes especficas de retrao (r,j), com j = 1 para a direo longitudinal; j = 2 para a direo radial e j = 3 para a direo tangencial, calculadas pela expresso a seguir.

    - Idem para determinar as porcentagens de inchamento total ou deformaes especficas de inchamento (i,j)

    dimenso linear, para U igual ou superior ao PS; dimenso linear, para U igual a 0%.

    100L

    LL

    asec,i

    asec,isat,ij,r

    =

    =sat,iL=asec,iL

    100sec,

    sec,,,

    =

    ai

    aisatiji L

    LL

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Defeitos decorrentes do processo de secagem

    Encanoamento

    Arqueamento

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Defeitos decorrentes do processo de secagem

    Encurvamento

    Torcimento

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Propriedades de resistncia e de elasticidade Compresso

    Nas peas solicitadas compresso paralela s fibras, as foras agem paralelamente direo dos elementos anatmicos responsveis pela resistncia, o que confere uma grande resistncia madeira.

    Na solicitao normal, a madeira apresenta valores de resistncia menores que os de compresso paralela, pois a fora aplicada na direo perpendicular ao comprimento das fibras, provocando esmagamento. Os valores de resistncia compresso normal s fibras so da ordem de 1/4 dos valores apresentados pela madeira na compresso paralela. A figura a seguir mostra o comportamento da madeira quando solicitada compresso paralela (A) ou normal (B) s fibras.

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Propriedades de resistncia e de elasticidade Compresso

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Propriedades de resistncia e de elasticidade Trao

    Nas peas de madeira podem ocorrer: trao paralela ou trao perpendicular s fibras. As propriedades referentes a essas solicitaes diferem significativamente.

    A ruptura por trao paralela s fibras pode ocorrer por deslizamento entre as fibras ou ruptura de suas paredes. Nos dois casos, a deformao baixa e a resistncia elevada (parte A da figura a seguir).

    Na trao normal, a madeira apresenta baixa resistncia, pois os esforos atuam na direo perpendicular s fibras, tendendo a separ-las, com pequenas deformaes (parte B da figura a seguir). Assim, devem ser evitadas, em projeto, situaes que conduzam a tal solicitao.

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Propriedades de resistncia e de elasticidade Trao

    A B

  • Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

    Propriedades de resistncia e de elasticidade Cisalhamento

    A direo do plano de atuao das tenses de cisalhamento tem influncia direta na resistncia da madeira para esse tipo de solicitao. Quando o plano perpendicular s fibras (A), a madeira apresenta alta resistncia pelo fato de a ruptura implicar cisalhamento desses elementos. Antes da ruptura por cisalhamento, certamente a pea apresentar problemas de resistncia na compresso normal.

    Quando o plano das tenses de cisalhamento paralelo s fibras, duas situaes podem ocorrer. Quando a direo das tenses coincide com a direo das fibras, o cisalhamento horizontal (B). Se a direo perpendicular (C), os elementos tendem a rolar uns sobre os outros (rolling shear).

    A figura a seguir mostra os tipos de cisalhamento A, B e C . A menor resistncia se verifica no cisalhamento horizontal.

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    Propriedades de resistncia e de elasticidade Cisalhamento

    A B C

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    Propriedades de resistncia e de elasticidade Flexo simples

    Quando a madeira solicitada flexo simples, ocorrem quatro tipos de esforos: compresso paralela s fibras, trao paralela s fibras, cisalhamento ho