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8/17/2019 Apostila+2+Estrutura+de+Madeira

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ESTRUTURA DE MADEIRA

Apostila 2: Produtos de madeira e sistemas construtivos

Professor M.Sc. Ewerthon Mattos Paterlini

Engenharia Civil - 2014/2


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Figura 1 - Dimensões comerciais das principais peças estruturais.

Outro processo de desdobramento é o radial, que produz material mais homogêneo,porém é o mais oneroso, razão pelo qual é utilizado com menor frequência que odesdobramento paralelo.


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Figura 2 - Desdobramento em pranchas paralelas

Figura 3 - Desdobramento radial

O comprimento das toras é limitado por problemas de transporte e manejo, ficandogeralmente na faixa de 4 a 6 metros.

Antes de ser utilizada nas construções, a madeira deve passar por um período desecagem para reduzir a umidade. A secagem pode produzir deformações transversaisdiferenciais nas peças serradas, dependendo da posição original da peça no tronco.

O melhor método de secagem consiste em empilhar as peças, colocando separadorespara permitir circulação livre do ar em todas as faces. Protegem-se as pilhas da chuva,colocando-as em galpões abertos bem ventilados. O tempo necessário para a secagemnatural é de um ou dois anos para coníferas e de dois a três anos para folhosas.

Como a secagem natural é lenta, foram desenvolvidos processos artificiais de secagem.

Fazendo circular ar quente entre as peças de madeira serradas, empilhadas comoindicado, obtém-se uma secagem mais rápida. A temperatura e a umidade do ar devem


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ser controladas para evitar evaporação demasiadamente rápida da madeira, o que podeprejudicar a durabilidade da mesma.

Para suprir as necessidades da indústria, principalmente pelas limitações geométricastanto em comprimento quanto na seção transversal apresentadas pelas madeirasserradas, diversos produtos oram desenvolvidos na Europa e na América do Norte com oobjetivo de produzir peças de grandes dimensões e painéis, com melhores propriedadesmecânicas que a madeira utilizada como base de fabricação.

Madeira compensada

Produto mais antigo, formado pela colagem de lâminas finas, com as direções das fibrasalternadamente ortogonais.

Formada pela colagem de três ou mais lâminas, alternando-se as direções das fibras emângulo reto. Sempre terão um número ímpar de lâminas. Com as camadas em direçõesortogonais alternadas, obtém-se um produto mais aproximadamente isotrópico que a

madeira maciça.Em geral utiliza-se o corte com rotação do tronco de madeira em torno de seu eixo contrauma faca. A colagem é feita sob pressão, podendo ser utilizadas prensas a frio ou aquente. As colas sintéticas são prensadas a quente.

As chapas de compensado apresentam as seguintes vantagens: pode ser fabricada emfolhas grandes, com defeitos limitados; reduz retração e inchamento; é resistente nadireção normal às fibras; reduz as trincas na cravação de pregos; permite o emprego de

madeira mais resistente nas capas externas e menos resistentes nas camadas internas, oque é vantajosos em algumas aplicações. A principal desvantagem está no preço maiselevado.

Madeira laminada e colada (MLC)

É um produto estrutural, formado por associação de lâminas de madeira selecionada,

colada com adesivos e sob pressão. As fibras das lâminas têm direções paralelas.


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A espessura das lâminas varia em geral de 1,5 a 3,0 cm, podendo excepcionalmenteatingir até 5,0 cm. As lâminas podem ser emendadas com cola nas extremidades,formando peças de grande comprimento.

As etapas de fabricação de peças de madeira laminada e colada consistem em: secagemdas lâminas; preparo das lâminas; execução de juntas de emendas; colagem sobpressão; e acabamento e tratamento preservativo.

A madeira sai da estufa com uma umidade máxima de 15%. O preparo das lâminasconsiste em aplainá-las e serrá-las nas dimensões necessárias.

As emendas podem ser dos seguintes tipos: por corte em chanfro; denteada vertical; ou

dentada horizontal. Geralmente são distribuídas ao longo da peça de forma desordenada. A eficiência da junta em chanfro depende da inclinação do corte: quanto mais inclinada,mais resistente. Emendas denteadas são mais eficientes do que as emendas em chanfro,além de serem mais compactas.

Figura 4 - Detalhes de emendas de lâminas; (a) distribuição das emendas na direção longitudinal; (b) junta por corteem chanfro; (c) emenda denteada vertical; (d) emenda denteada horizontal.

Os tipos de cola e a técnica de colagem são essenciais à durabilidade do produto. Acolagem é feita sob pressão variável de 07, a 1,5 MPa, sendo as mais baixas utilizadasem coníferas e as mais altas em folhosas. A quantidade de cola utilizada é de cerca de250 g por metro quadrado de superfície colada.

As vantagens da madeira laminada e colada são: permitir a confecção de peças degrandes dimensões; permitir melhor controle da umidade das lâminas, reduzindo os


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defeitos provenientes da secagem irregular; permitir a seleção da qualidade das lâminassituadas nas posições de maiores tensões; e permitir a construção de peças de eixocurvo, muito convenientes para arcos, tribunas, cascas, etc. Sua principal desvantagem éseu preço, mais elevado que o da madeira serrada.

Madeira recomposta

Em geral, estas placas de madeira prensada não são consideradas materiais estruturaisdevido à baixa resistência e durabilidade, sendo muito utilizadas na indústria de móveis.

Já o produto denominado OSB (oriented stand board) é muito popular na América doNorte e na Europa em aplicações estruturais, tais como painéis diafragma, almas de vigasI compostas, além de revestimentos de piso e cobertura.

São fabricados com finas lascas de madeira coladas sob pressão e altas temperaturas,sendo que nas duas camadas superficiais as lascas são alinhadas com a direçãolongitudinal dos painéis, enquanto nas camadas internas são dispostas aleatoriamente ouna direção transversal. Dessa forma busca-se assemelhá-las às placas de madeiracompensada mas com reduzido peso específico (entre 550 e 750 kg/m3) e significativavantagem econômica.

SISTEMAS ESTRUTURAIS EM MADEIRA

Sendo a madeira um material construtivo utilizado há muitos séculos, uma grandevariedade de sistemas estruturais em madeira pode ser observada, os quais vêmevoluindo em função dos diversos produtos industrializados. Talvez o sistema estrutural

mais tradicional seja o sistema treliçado utilizado em coberturas, tanto residenciais quantoindustriais e em pontes.

Treliças de cobertura

A treliça Howe (Figura 5) é a mais tradicional para uso em madeira, e seus componentesrecebem uma designação especial em função da geometria e dos esforços atuantes para

cargas de gravidade: tração no montante (4) e no banzo inferior (1) e compressão nadiagonal (3) e no banzo superior (2).


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Figura 5 - Treliça Howe

Nas treliças Pratt (Figura 6) e belga (Figura 7), os esforços nos montantes e diagonais seinvertem em relação aos da treliça Howe.

Figura 6 - Treliça Pratt

Figura 7 - Treliça belga

As treliças de cobertura, também chamadas de tesouras, sustentam o telhamento e seuvigamento de apoio. No caso de telhas cerâmicas, mais usadas em coberturas deedificações residenciais, o vigamento de apoio é composto dos seguintes elementos:

terças, que são vigas vencendo o vão entre treliças e apoiando-se, em geral, em seusnós; caibros, que apoiam-se nas terças e são espaçados de 40 a 60 cm; e ripas, peçasnas quais se apoiam as telhas cerâmicas e cujo espaçamento (da ordem de 35 cm) éfunção do comprimento da telha. Podem também ser utilizadas telhas metálicas formadaspor chapas corrugadas, as quais se apoiam diretamente nas terças.


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Figura 8 - Vigamento de apoio para telhas cerâmicas

A inclinação do telhado é função do tipo de telha adotada. Os valores mínimos do ânguloentre o plano do telhamento e o plano horizontal são da ordem de 25° para telhascerâmicas e 2° para telhas metálicas.

As treliças de cobertura estão sujeitas às cargas de gravidade (pesos próprio e das telhas

e seu vigamento de apoio) e às cargas de vento. Os pesos do telhamento e seuvigamento de apoio, assim como as ações devidas ao vento, são cargas distribuídas nasuperfície do telhado que se transmitem como forças concentradas aos nós das treliçaspor meio das terças.

Figura 9 - Carregamentos na treliça de telhado

As treliças de cobertura são dispostas em planos verticais, sendo a estabilidade doconjunto de treliças promovida pelos sistemas de contraventamento.


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Vigamento para pisos

Os pisos ou soalhos de madeira são constituídos de vigas biapoiadas de seção retangular

ou I com espaçamento da ordem de 50 cm e vestidas por tábuas.

Figura 10 - Vigamento para piso de madeira

O dimensionamento das vigas é usualmente feito para ação de uma carga estáticauniformemente distribuída. Este critério pode, no entanto, conduzir a uma estruturacaracterizada por vibrações excessivas decorrentes do caminhar de pessoas. A inclusãode contraventamentos entre as vigas propicia uma melhor distribuição de carga entre as

vigas, reduzindo assim o problema das vibrações.

Pórticos

Pórticos são usualmente adotados como sistema portante principal de edificaçõesdestinadas a galpões, estádios de esporte, piscinas ou estações rodoviárias com vãoslivres variando entre 20 e 100 metros. Abaixo são apresentados alguns tipos de pórticos.


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Figura 11 - Pórticos em madeira. (a) pórtico biarticulado treliçado; (b) pórtico biarticulado de alma cheia de seção I;(c) e (d) próticos triarticulados em madeira laminada e colada.

Em geral são estruturas biarticuladas ou triarticuladas, sendo os últimos muitas vezes

adotados pela facilidade e rapidez na montagem, além de, por ser uma estruturaisostática, não sofre esforços por variação de temperatura e umidade.

Pontes em madeira

Ao longo dos séculos, diversos sistemas estruturais têm sido adotados por engenheiros econstrutores para executar pontes de madeira. Destacam-se os sistemas em viga reta,

em treliças de várias geometrias, em arcos e pórticos.Um importante aspecto do projeto de pontos é a durabilidade. Para manter a madeirasempre seca e, por conseguinte, aumentar sua durabilidade, os projetos de pontespreviam uma cobertura. As pontes mais modernas geralmente não são construídas comcoberturas e, portanto, a proteção da madeira deve ser garantida por tratamentos parapreservação, revestimentos impermeáveis do tabuleiro e detalhes construtivos.


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Figura 12 - Sistemas estruturais para pontes em madeira.

Cimbramentos de madeira

Os cimbramentos são estruturas provisórias destinadas a suportar o peso de umaestrutura em construção até que se torne autoportante. Os cimbramentos são projetadosde modo a terem rigidez suficiente para resistir aos esforços solicitantes comdeformações moderadas (as deformações do cimbramento dão origem a imperfeições deexecução da estrutura em construção).

As características de elevada resistência e reduzido peso específico de madeira, aliadas àfacilidade de montagem e desmontagem de peças, tornaram este material vantajoso para

uso em estruturas de cimbramentos, sendo muito utilizada atualmente em estruturasauxiliares provisórias, em formas de concreto armado, em vigamento para apoio deformas e em escoramentos.


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REFERENCIAL TEÓRICO

CALIL JUNIOR, C.SET 406 – Estruturas de Madeira - Notas de aula . Laboratório de

Madeiras e de Estruturas de Madeira (LaMEM), São Carlos, 1998.PFEIL, Walter; PFEIL, Michéle Schubert.Estruturas de madeira: dimensionamento

segundo a Norma Brasileira NBR 7190/97 e critérios das Normas Norte-americanaNDS e Européia EUROCODE 5. 6. ed. rev., atual. e ampl. Rio de Janeiro: LTC,2003. 223 p.

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