estruturas de madeira - aulas 2 e 3

7/27/2019 Estruturas de Madeira - Aulas 2 e 3

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ESTRUTURAS DE MADEIRA

PROPRIEDADES FSICAS DA MADEIRAAULAS 2 e 3EDER BRITO


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GENERALIDADESA madeira um material no homogneo commuitas variaes. Alm disto, existem diversas

espcies com diferentes propriedades. Sendoassim, necessrio o conhecimento de todasestas caractersticas para um melhoraproveitamento do material. Os procedimentos

para caracterizao destas espcies de madeirae a definio destes parmetros soapresentados nos anexos da Norma Brasileirapara Projeto de Estruturas de Madeira (NBR

7190).


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AMOSTRAGEMSendo as caractersticas fsicas e mecnicas damadeira influenciadas pelo local de origem darvore, pelo clima, tipo de solo, tipo de vegetaovizinha etc., necessrio, para se determinar ascaractersticas da madeira, um estudo estatstico

dessas caractersticas e a obteno de seusvalores mdios ou caractersticos.


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AMOSTRAGEMA NBR 7190 recomenda a fixao de lotes, damadeira a ser utilizada em cada obra, para a

caracterizao do material. Cada lote de madeiradeve ser homogneo e ter volume mximo de 12m.O nmero mnimo de corpos-de-prova deve

atender aos objetivos da caracterizao: Caracterizao simplificada: 6 corpos de prova; Caracterizao mnima da resistncia de

espcies pouco conhecidas: 12 corpos-de-prova.


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AMOSTRAGEMA amostra deve ser retiradaaleatoriamente do lote de madeira, no

podendo retirar mais de um corpo deprova de uma mesma pea. Os corposde prova devem ser isentos de defeito eretirados de regies afastados dasextremidades das peas de pelo menos

5 vezes a menor dimenso da seotransversal e nunca menor que 30 cm.

a 5b ou 30 cm


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AMOSTRAGEMO nmero mnimo de corpos de prova deve atender aos objetivos dacaracterizao:

caracterizao simplificada: 6 corpos-de-prova;caracterizao mnima da resistncia de espcies pouco conhecidas:12 corpos-de-prova.

Nos ensaios de estabilidade dimensional, do total de corpos de provada amostra, deve ser separada uma amostra de controle de 3 corposde prova, cujas leituras sero feitas periodicamente, a fim dedeterminar o fim de cada fase do ensaio.Recomendam-se leituras a cada 20 minutos (as primeiras 6), no inciode cada fase, e as demais diariamente.


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Caracterizao das propriedadesdas madeirasOs tipos de caracterizao do lote, associados aotamanho mnimo da amostra, segundo a NBR 7190,

da ABNT (1997), so os estabelecidos a seguir:

Caracterizao completa da resistncia e rigidezda madeira serrada:A caracterizao completa das propriedades deresistncia da madeira, para projeto de estruturas, determinada pelos seguintes valores, a seremreferidos condio padro de umidade (U=12%):


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Caracterizao das propriedades dasmadeirasa. Resistncia compresso paralela s fibras ( fw c0 ou fc0 );b. Resistncia trao paralela s fibras ( fw t0 ou ft0 );c. Resistncia compresso normal s fibras ( fw c9 0 ou fc9 0 );

d. Resistncia trao normal s fibras ( fw t9 0 ou ft9 0 );e. Resistncia ao cisalhamento paralelo s fibras ( fw v0 ou fv0 );f. R resistncia de embutimento paralelo s fibras ( fw e 0 ou fe 0 );g. R resistncia de embutimento normal s fibras ( fw e 9 0 ou fe 9 0 );h. Mdulo de elasticidade na compresso paralela s fibras: Ec0,m

(valor mdio);

i. mdulo de elasticidade na compresso normal s fibras: Ec90,m(valor mdio);

OBS.:Admite-se que sejam iguais os valores mdios dos mdulos deelasticidade compresso e trao paralelas s fibras: Ec0,m= Et0,m

j. Densidade bsica ( b a s );k. Densidade aparente ( ou a p).


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PROPRIEDADES FSICASO solo, o clima e as condies locais de onde provm arvore, a classificao botnica e a fisiologia da rvore, aanatomia do tecido lenhoso, a variao da composioqumica e possveis outros fatores, so os influentes nascaractersticas fsicas da madeira.Dado o grande nmero de variveis que afetam aspropriedades fsicas da madeira, os valores que asindicam oscilam ao redor de mdias, prprias de cada

espcie e obtidas em ensaios de laboratrio realizadosem determinados nmeros de corpos-de-provaestabelecidos em normas brasileiras.

As caractersticas fsicas mais importantes so: aumidade, a estabilidade dimensional, a densidade e o

peso especfico.


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UMIDADEA gua importante para o crescimento edesenvolvimento da rvore, constituindo umagrande poro da madeira verde.Na madeira, a gua apresenta-se de duasformas: como gua livre contida nas cavidades

das clulas (lumens), e como gua impregnadacontida nas paredes das clulas.


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UMIDADEQuando a rvore cortada, ela tende a perderrapidamente a gua livre existente em seu interiorpara, a seguir, perder a gua de impregnao maislentamente. A umidade na madeira tende a umequilbrio em funo da umidade e temperatura

do ambiente em que se encontra.A esta situao de equilbrio denomina-seequilbrio higroscpico e, ao teor de umidade damadeira, de umidade de equilbrio.


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UMIDADEPara fins de aplicao estrutural da madeira epara classificao de espcies, a norma brasileiraespecfica a umidade de 12% como de refernciapara a realizao de ensaios e valores deresistncia nos clculos.

importante destacar ainda que a umidadeapresenta grande influncia na densidade damadeira.


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UMIDADE DA MADEIRA


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TEOR DE UMIDADEO teor de umidade da madeira, segundo a NBR7190, da ABNT (1997), corresponde relaoentre a massa da gua nela contida e a massa damadeira seca, dado por:

% =

x 100

Teor deumidade

Massainicial

Massaseca


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PROCEDIMENTOS PARA OBTENO DOTEOR DE UMIDADE Determinar a massa inicial (mi) do corpo de prova com preciso de

0,01g ; Aps a determinao da massa inicial, colocar o corpo-de-prova na

estufa de secagem, com temperatura mxima de (103 2)C; Durante a secagem, a massa do corpo-de-prova deve ser medida a

cada 6 horas, at que ocorra uma variao entre duas medidasconsecutivas, menor ou igual a 0,5% da ltima massa medida.Esta massa ser considerada como a massa seca (ms);

NOTA: Para temperaturas de (103 2)C, corpos-de-prova depequenas dimenses necessitam de aproximadamente 48 horas paraa completa secagem. Assim pode-se manter o corpo-de-prova naestufa por 48 horas e, em seguida, avaliar a cada 6 horas se asecagem foi completada.


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ESTABILIDADE DIMENSIONALA mais sensvel influncia do teor de umidade sobre aspropriedades da madeira, segundo Logsdon (1998), se dsobre sua estabilidade dimensional.

Inchamentos e retraesA diminuio ou o aumento da quantidade de gua deimpregnao provoca, respectivamente, a aproximaoou o afastamento entre as cadeias de celulose, causando,

respectivamente, a diminuio ou o aumento nasdimenses da pea de madeira. Com o aumento da guade impregnao as cadeias de celulose se afastamcausando o inchamento da madeira. Existindo poucagua de impregnao as cadeias se aproximam umas das

outras ocorrendo retrao da madeira.


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ESTABILIDADE DIMENSIONALDevido anatomia da madeira, as retraes ou inchamentos ocorremdiferentemente segundo as direes radial, tangencial e axial da

pea. Direoaxial (1)

DireoRadial (2) Direo

tangencial (3)


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INCHAMENTOO inchamento em determinada direo, para umumedecimento da madeira a partir da situao

completamente seca (U=0%) at um determinadoteor de umidade (U), definido, na NBR 7190 da

ABNT (1997), como a relao entre a variao

dimensional ocorrida e a dimenso na situaoinicial (madeira seca).


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INCHAMENTO

,,=, ,, x 100Dimenso na direo x, do

corpo de prova mido (U=U%)

Dimenso na direo x, docorpo de prova seco (U= 0%)

Deformao especifica, na direo (x),para variao de umidade de 0% atU% (umedecimento inchamento)


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INCHAMENTO VOLUMTRICO

,= x 100Volume do corpo-de-prova mido

(U=U%)

Volume do corpo-de-prova seco(U=0%)

Variao volumtrica, para variao deumidade de 0% at U% (umedecimento inchamento)


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DIAGRAMA DE INCHAMENTOO estudo da estabilidade dimensional damadeira iniciou-se no incio do sculoXX, com ensaios de inchamentovolumtrico. Atravs desses estudospde-se perceber o formato do diagramade inchamentos volumtricos, queconsiste de uma reta inicial, decoeficiente angular positivo, seguida de

uma constante (ver figura ao lado). Paraos diagramas de inchamentos linearesadmitiu-se o mesmo comportamento,constatado muito mais tarde.


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RETRAESA retrao em determinada direo, para asecagem da madeira a partir um determinado teor

de umidade (U) at a situao completamenteseca (U=0%), definida, na NBR 7190 da ABNT(1997), como a relao entre a variao

dimensional ocorrida e a dimenso na situaoinicial (madeira mida).


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RETRAO

,,=, ,, x 100Dimenso na direo x, do

corpo de prova mido (U=U%)

Dimenso na direo x, docorpo de prova seco (U= 0%)

Deformao especifica, na direo (x),para variao de umidade de U% at0% (secagem retrao)


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RETRAO VOLUMTRICA

,= x 100Volume do corpo-de-prova mido(U=U%)

Volume do corpo-de-prova seco

(U=0%)

Variao volumtrica, para variao deumidade de U% at 0% (secagem retrao)


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DIAGRAMA DE RETRAOO formato do diagrama de retraesconsiste de duas exponenciais, s vezesseparadas por um patamar de ajuste.Para baixos teores de umidade, durante afase de secagem em estufa, observa-seuma exponencial de expoente superior aum, j para elevados teores de umidade,durante a fase de condicionamento,

observa-se uma exponencial de expoenteinferior a um. s vezes, na fase final docondicionamento, observa-se um patamarde ajuste praticamente constante.


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RELAO ENTRE INCHAMENTO E RETRAO

Alguns autores, no passado, isolando a dimenso secana definio de inchamento e substituindo-a nadefinio de retrao, obtiveram uma expresso

relacionando inchamento e retrao. Esta relaoadmite por hiptese que a dimenso, em determinadoteor de umidade, ser a mesma no caso de ser atingidaatravs de um umedecimento (inchamento) ou de umasecagem (retrao). Essa hiptese no verificada na

prtica, pois a dimenso no associada diretamenteao teor de umidade do corpo-de-prova, mas a umaparcela dele, o teor de gua de impregnao, j que atroca de gua livre, com o ambiente, no causavariaes dimensionais na pea de madeira.


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DENSIDADEO termo densidade utilizado, no estudo daspropriedades da madeira, com o significado de massaespecfica, ou seja, a relao entre a massa e o volume.

Como nas demais propriedades fsicas da madeira, adensidade depende da espcie em estudo, do local deprocedncia da rvore, da localizao do corpo-de-provana tora e da umidade.

O valor da densidade tambm oscila entre valoresprximos ao da mdia caracterstica da espcie. usual no estudo de madeiras, falar-se em densidadereal, densidade aparente e densidade bsica.


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DENSIDADE REALEntende-se por densidade real a massa especficado material madeira, descontando-se o volume de

vazios.

=

Densidadereal

Massa seca

Volume damadeira seca


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DENSIDADE APARENTEA densidade aparente (u) definida como arazo entre a massa do corpo de prova (mu) e o

seu volume (Vu).

=

Densidadeaparente

Massa damadeiramida

Volume damadeiramida


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DENSIDADE BSICAA densidade bsica (bas), utilizada nas indstrias depapel e celulose, uma massa especfica convencional

definida, segundo a NBR 7190, da ABNT (1997), pelarazo entre a massa seca (mseca) e o volume saturado(Vsat.), sendo dada por:

=


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PESO ESPECFICOPeso especfico aparente, ou simplesmente pesoespecfico, definido como o peso por unidade de

volume. utilizado, no clculo de estruturas de madeira,para estimar o peso prprio da estrutura, tomando comoreferncia o teor de umidade de 12%.

=

1212

Peso especficoaparente

Volume do corpo de provaa 12% de umidade

Peso do corpo de prova a

12% de umidade


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RESISTNCIA AO FOGOA madeira tem um aspecto interessante em relaoao comportamento diante do fogo. Seu problema a

inflamabilidade.No entanto, diante de altas temperaturasprovavelmente ter maior resistncia que o ao, poissua resistncia no se altera sob altas temperaturas.

Assim, em um incndio ela pode ser responsvel pelapropagao do fogo, mas em contrapartida suportara ao do fogo em alta temperatura durante umperodo de tempo maior.


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BIBLIOGRAFIA DA AULAASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS.NBR 7190:2010. Projeto de Estruturas de Madeira. Rio

de Janeiro.LOGSDON, N. B. e JESUS, J. M. H. Madeiras e SuasAplicaes. Universidade Federal de Mato Grosso.Programa de Ps-Graduao em Engenharia de

Edificaes e Ambiental. Cuiab, 2012.

PFEIL, W. & PFEIL M. Estruturas de Madeira. 6 Edio.Livros Tcnicos e Cientficos S. A. Rio de Janeiro. Brasil,2003.

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