ESTRUTURA DE MADEIRA

1. ESTRUTURA DE MADEIRA

2. ESTRUTURA DA MADEIRA CLASSIFICAÇÃO DAS ÁRVORES GIMNOSPERMAS : CONÍFERAS (soft woods) - Pinus FANERÓGAMAS ANGIOSPERMAS : MONOCOTILEDÔNEAS - bambu DICOTILEDÔNEAS (hard woods) principais espécies utilizadas na construção civil no Brasil

3. FISIOLOGIA E CRESCIMENTO DA ÁRVORE Alburno Cerne Medula Lenho Casca Câmbio

4. Utilização da floresta

5. Propriedades físicas da madeira Umidade Densidade Retratibilidade Resistência ao fogo Durabilidade natural Resistência química

6. UMIDADE

7. ORTOTROPIA

8. UMIDADE ________________________________________ Classes Uamb U­eq de umidade ________________________________________ ________________________________________________________ 1  65% 12% 2 65% < Uamb  75% 15% 3 75% < Uamb  85%18% 4 Uamb > 85%  25% ________________________________________________________

9. RESISTÊNCIA AO FOGO

10. RESISTÊNCIA QUÍMICA Pórticos em madeira. Armazenamento de sulfatos e fertilizantes

11. Propriedades Mecânicas da madeira PROPRIEDADES ELÁSTICAS MÓDULO DE ELASTICIDADE TRANSVERSAL (G) E LONGITUDINAL (E) PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA COMPRESSÃO,TRAÇÃO,CISALHAMENTO,FLEXÃO, TORÇÃO E CHOQUE

12. Propriedades Elásticas • MÓDULO DE ELASTICIDADE (E) - LONGITUDINAL (EO): ensaio de compressão paralela ‘as fibras de madeira; - NORMAL (E90): E90= ou ser determinado por ensaio de laboratório; - FLEXÃO(EM): relacionado c/ o módulo de elasticidade longitudinal, pelas expressões abaixo: Para as coníferas EM= 0,85 Eo Para as dicotiledôneas EM= 0,90 Eo.

13. Propriedades Elásticas • MÓDULO DE ELASTICIDADE TRANSVERSAL (G) -Pode ser estimado a partir do módulo de elasticidade longitudinal (Eo), pela seguinte expressão: G=

14. Propriedades de Resistência -descrevem as resistências últimas de um material quando solicitado por uma força; - são analisadas segundo duas direções: paralela e normal as fibras.

15. COMPRESSÃO

16. TRAÇÃO

17. CISALHAMENTO

18. FLEXÃO SIMPLES

19. TORÇÃO • As propriedades da madeira a torção são muito pouco conhecidas. A norma brasileira recomenda evitar a torção de equilíbrio em peças de madeira.

20. CHOQUE • É a capacidade do material absorver rapidamente, quando dissipada, energia pela deformação; • A madeira possui ótima resistência ao choque; • A resistência ao choque da madeira é determinada através do ensaio de flexão dinâmico.

21. FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES DA MADEIRA FATORES ANATÔMICOS DENSIDADE INCLINAÇÃO DAS FIBRAS NÓS

22. Falhas naturais da madeira 1- Presença de alburno 2- Presença de medula 3- Faixas de parênquima 4- Tecido de cicatrização

23. Defeitos por ataques biológicos Mancha Podridão perfurações

24. Defeitos de processamento

25. DEFEITOS DE SECAGEM

26. Defeitos de secagem 1- Encanoamento 2- Arqueamento 3- Torcimento 4- encurvamento

27. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO SISTEMA CONSTRUTIVO EM MADEIRA EM RELAÇÃO AO SISTEMA TRADICIONAL DE ALVENARIA DE TIJOLOS • Fundação: o peso de uma edificação em madeira é muito menor que o de alvenaria, portanto há menor consumo de material de fundação; • Paredes – isolamento térmico: a madeira possui um calor específico muito elevado, requerendo uma quantidade maior de calor que outros corpos para alcançar uma determinada temperatura. Deve-se ter um cuidado especial com a orientação da casa em relação ao sol, a ventilação e vedação das portas e janelas, e quanto ao isolamento térmico das coberturas; • Paredes – isolamento acústico: a absorção do som é diferente de isolamento acústico. Isolamento requer materiais pesados, já a absorção requer maciez, porosidade. Portanto, a alvenaria tradicional é mais eficiente em relação ao isolamento acústico por ser um material mais pesado que a madeira;

28. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO SISTEMA CONSTRUTIVO EM MADEIRA EM RELAÇÃO AO SISTEMA TRADICIONAL DE ALVENARIA DE TIJOLOS • Consumo energético: a madeira serrada possui baixo consumo energético em seu processamento. A energia solar responde pela formação da madeira e a usinagem requer baixo consumo energético; • Tempo de construção: esta é considerada a maior vantagem sobre o sistema convecional, pois os componentes podem chegar a obra pré-cortados ou mesmo pré-fabricados, reduzindo muito o tempo de execução da obra; • Desperdícios: no Brasil, este índice é de 1/3 (a cada 3 casas construídas, 1 é “jogada fora”). No processo construtivo de madeira, as peças chegam a obra pré-cortadas ou pré-fabricadas, não podendo haver desperdícios; • Durablidade: depende de um projeto que considere um bom sistema de proteção da estrutura, limitações das peças e especificar adequadamente a espécie de madeira para cada uso.

29. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO PARA CONSTRUÇÕES DE MADEIRA • Condições de implantação da obra: - planejamento adequado da drenagem do terreno e da captação das águas do telhado; - evitar o contato da madeira com o solo através de uma camada impermeável que possa promover uma barreira entre o solo e a madeira; - deve-se considerar a região climática da implantação e realizar vários estudos para o melhor aproveitamento da energia natural para o aquecimento ou resfriamento da edificação. A utilização da vegetação para sombrear a edificação nas faces em que há maior incidência de raios solares, é uma solução viável em climas quentes. Por outro lado, uma barreira densa de vegetação pode propiciar o acúmulo de umidade, criando condições de agentes biodegradantes;

30. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO PARA CONSTRUÇÕES DE MADEIRA - limpar o terreno, retirando restos de galhos, ou mesmo restos de madeira da construção, eliminando materiais celulósicos que ofereçam suprimentos alimentares para organismos xilófagos; - com relação ao clima e o desenvolvimento de agentes biodegradantes não há uma regra. Há várias espécies de fungos e cada um possui condições específicas de desenvolvimento. Porém, sabe-se que em regiões mais úmidas, há a maior susceptibilidade a deterioração por fungos; - a exposição direta da madeira sem proteção aos raios solares pode iniciar um processo de deterioração a composição da madeira; - tratamento químico para adequação no solo, é recomendado que toda a área externa receba tratamento químico;

31. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO PARA CONSTRUÇÕES DE MADEIRA • Tipo de madeira e demais materiais de construção empregados para cada fim: - uso externo ou interno. A condição de uso mais crítica é a madeira em contato direto com o solo; - A especificação da madeira adequada bem como a classificação visual quanto aos defeitos naturais para uso estrutural é muito importante pois a deterioração destas peças podem comprometer a segurança e estabilidade da obra;

32. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO PARA CONSTRUÇÕES DE MADEIRA • Métodos para a preservação de cada peça - nas paredes externas deve-se evitar fendas e fissuras, as juntas devem ser bem vedadas ou adequadamente dimensionadas e detalhadas para evitar o acúmulo de água; - a utilização de pingadeiras em soleiras e planos de fachada com o objetivo de diminuir a exposição prolongada da madeira a umidade; - o sistema de cobertura é muito importante na proteção da edificação contra as águas da chuva. Os planos de telhados devem ter inclinação suficiente para garantir o adequado sistema de caimento das águas. O uso de condutores de águas pluviais é muito importante; - a fundação pode ser utilizada pelos insetos como meio de acesso a estrutura. Para evitar este acesso, a alvenaria de blocos deve ser impermeabilizada e os buracos de tijolos devem ser fechados.

33. CONSIDERAÇÕES GERAIS PARA PROJETOS • Memorial justificativo - Arranjo global tridimensional da estrutura; - Análise dos elementos estruturais e identificação de suas peças; - propriedades dos materiais; - Dimensionamento e detalhamento esquemático das peças estruturais, incluindo as emendas, uniões e ligações.

34. Hipóteses básicas de segurança • Estados Limites - São os estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenhos inadequados às finalidades da construção. ● Estados limites últimos - Estados que por sua simples ocorrência determinam a paralisação, no todo ou em parte, do uso da construção (esgotamento da capacidade portante da estrutura). ● Estados limites de utilização - Estados que por sua ocorrência, repetição ou duração, causam efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para o uso normal da construção, ou que são indícios de comprometimento da durabilidade da construção (exigências funcionais).

35. Ações • São as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas. Podem ser de três tipos: - Ações permanentes: apresentam pequena variação durante toda a vida da construção. - Ações variáveis: apresentam variação significativa durante toda a vida da construção. - Ações excepcionais: apresentam duração extremamente curta, com baixa probabilidade de ocorrência, durante a vida da construção.

36. Ações • Para a elaboração de projetos, as ações devem ser combinadas, com a aplicação de coeficientes sobre cada uma delas, para levar em conta a probabilidade de ocorrência simultânea. A aplicação das ações deve ser feita de modo a se conseguir as situações mais críticas para a estrutura. • Com o objetivo de se levar em conta o bom comportamento estrutural da madeira para cargas de curta duração, na verificação da segurança em relação a estados limites últimos, pode-se fazer uma redução de 25% sobre as solicitações. • No caso da verificação de peças metálicas, inclusive nos elementos de ligação, deve ser considerada a totalidade dos esforços devidos a ação do vento.

37. Classes de carregamento • É a duração acumulada prevista para a ação variável tomada como principal na combinação de ações. As classes de carregamento estão especificadas na tabela abaixo:

38. Carregamentos -Carregamento normal: ações decorrentes do uso previsto para a construção, considerado de longa duração, verificado nos estados limites últimos e de utilização. Ex: o peso próprio e a ação do vento em uma estrutura de cobertura. - Carregamento especial: ações variáveis de natureza ou intensidade especiais, superando os efeitos de um carregamento normal. Ex: o transporte de um equipamento especial sobre uma ponte. - Carregamento excepcional: ações com efeitos catastróficos. Ex: terremoto. - Carregamento de construção: os procedimentos de construção podem levar a estados limites últimos. Ex: o içamento de uma treliça. Obs.: Determina-se a classe de carregamento através da duração acumulada da situação de risco.

39. Situações de projeto - Duradouras: são verificados os estados limites últimos e de utilização, devem ser consideradas em todos os projetos e tem a duração igual ao período de referência da estrutura. - Transitória: quando a duração for muito menor que o período de vida da construção. Deve ser verificada quando existir um carregamento especial para a construção e na maioria dos casos pode-se verificar apenas estados limites últimos. - Excepcionais: a duração é considerada extremamente curta e são verificadas para os estados limites últimos.

40. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Generalidades - O projeto deve propiciar uma definição do sistema estático adotado, para se evitarem problemas com os valores dos esforços atuantes nas seções críticas. - Devem ser tomados cuidados como: tratamento preservativo, facilidade de escoamento das águas e arejamento das faces vizinhas e paralelas, a fim de se evitar a deterioração das peças. - O projeto deve oferecer facilidade de inspeção e substituição em caso de deterioração.

41. Tratamento preservativo hidrossolúveis (CCA, CCB, Borato de sódio, etc.)óleo-solúveis (creosoto).

43. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Dimensões mínimas das peças de madeira - Nas peças principais isoladas a área mínima das seções transversais deve ser de 50 cm² e a espessura mínima de 5 cm. Ex: vigas e barras longitudinais de treliças. - Nas peças secundárias esses limites reduzem-se respectivamente para 18 cm² e 2,5 cm. Ex: caibros e ripas.

44. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Esbeltez máxima das peças de madeira - Para elementos estruturais comprimidos, o comprimento máximo não pode ultrapassar 40 vezes a dimensão transversal correspondente ao eixo de flambagem. Já para elementos estruturais tracionados este limite passa para 50 vezes. • Chapas de aço - Para as pontes, a espessura mínima das chapas de aço das ligações é de 9 mm, enquanto que para outras estruturas este valor é de 6 mm.

45. DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS • Ligações - As dimensões mínimas dos dispositivos de ligação utilizados nas estruturas de madeira devem obedecer, as seguintes condições para as arruelas na fixação de parafusos: - Diâmetro ou comprimento do lado de no mínimo 3 vezes o diâmetro do pino; - Espessura mínima: 9 mm em pontes; 6 mm para outras estruturas e 1/8 do diâmetro.

46. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO SEGUNDO A NBR 7190:1997

47. COEFICIENTE DE MODIFICAÇÃO • Kmod = Kmod,1 . Kmod,2 . Kmod,3 Kmod1, que leva em conta a classe de carregamento e o tipo de material empregado. Kmod2, que leva em conta a classe de umidade e o tipo de material empregado. Kmod3 é 1,0. Caso contrário a madeira é classificada como de segunda categoria e o valor de Kmod,3 é 0,8.

48. DIMENSIONAMENTO • Dimensionamento de peças tracionadas: 1. Solicitação: coeficiente modificado função da umidade seca = 1,0 úmida ou carga atuante verde = 0,8 coeficiente de segurança

49. DIMENSIONAMENTO • Kmod3 função da qualidade da peça. 1ª categoria Kmod3= 1,0 (estado da madeira) 2ª categoria Kmod3= 0,8 ● A área da seção transversal. ● fkmt resistência característica da madeira à tração. ● fwmt tensão limite à tração da madeira, 12% de umidade paralela às fibras. ● fkmt0 ≈ 0,7xfwmt0 (tab.). ● coeficiente redutor da madeira p/ solicitação à tração. ● = 1,8

50. DIMENSIONAMENTO