Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL FEC/ITEC/UFPa GRUPO DE ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS E MATERIAIS ESTRUTURAS DE MADEIRA : PROPRIEDADES FÍSICAS Prof. Dr. Alcebíades Negrão Macêdo

Principais Fatores que Podem Influenciar nas Características Físicas da Madeira: *a classificação botânica; *o solo e as condições climáticas; *fisiologia da árvore; *anatomia do tecido lenhoso; *variação da composição química. A união desses faz com q/ os valores das propriedades da madeira, apresentem uma grande dispersão.

Entre as características físicas da madeira cujo conhecimento é importante para sua aplicação como material de construção, podem-se destacar: a anisotropia; a umidade; a retratibilidade e o inchamento; a densidade; a resistência ao fogo; a durabilidade natural; a resistência química.

Anisotropia A madeira é um material anisotrópico, com comportamentos diferentes nas diferentes direções; Aproximação ortotrópica (diferentes propriedades nas três direções principais): Ortotropia da madeira

As diferenças das propriedades nas direções radiais e tangenciais são relativamente menores quando comparadas com as propriedades da direção longitudinal; ft90 = 0,25 ft0 Na prática, para fins estruturais, esta diferenciação é feita somente entre as propriedades das direções paralela (0) e perpendicular às fibras (90).

Teor de Umidade da Madeira (TU) A quantidade de água contida na madeira exerce grande influência nas suas propriedades físicas e mecânicas; Daí a importância da determinação do TU: A árvore viva possui elevado TU, mas, após o corte, tende a perdê-lo rapidamente; Saída da água livre (embebição ou capilaridade) contida no interior dos vasos e traqueídes; Em seguida ocorre, de forma mais lenta, a evaporação da água de impregnação (higroscópica), ligada nas paredes dos vasos, traqueídes e fibras; A água ligada às superfícies das partículas sólidas (água de constituição) não é considerada na determinação do TU só podendo ser eliminada através da carbonização.

A fórmula geral da celulose é n(C6 H10 O5); As paredes das fibras, vasos e traqueídes são formados p/ esta substância; Cada conjunto de celulose apresenta três oxidrilas q/ podem ligar-se a três moléculas de água. Estas três moléculas de água têm uma relação peso molecular de 1:3 (54/162), o que indica a porcentagem máxima de água de impregnação* da celulose; Quantidade de água contida nas paredes dos vasos, fibras e traqueídes após a evaporação da água livre.

A umidade da madeira tende a um nível de equilíbrio com a umidade e a temperatura ambiente; O TU correspondente ao mínimo de água livre e ao máximo de água de impregnação é denominado de “ponto de saturação”, 25% a 30% p/ as madeiras nacionais; A partir do ponto de saturação, a perda de umidade é acompanhada de retração (redução de dimensões) e aumento de resistência mecânica; A perda de umidade da madeira se dá de forma rápida apenas no início; Ocorrendo cada vez mais lentamente à medida que se aproxima da umidade de equilíbrio.

A madeira pode ser classificada em dois tipos, de acordo com seu grau de umidade: Moderadamente Seca; quando atingir o ponto de saturação das fibras; Seca ao Ar; quando a madeira atinge uma umidade de equilíbrio com o ar, podendo chegar a este ponto através de secagem artificial. TU da madeira (%) é determinado: m1 é a úmida m2 é massa seca

Retratibilidade e Inchamento A redução das dimensões devido à perda de TU é denominada de retratibilidade; A retratibilidade ocorre em percentuais diferentes entre as direções radiais (R), tangenciais (T) e longitudinais (L): retração tangencial com 10% de variação dimensional, q/ pode causar problemas de torção nas peças; retração radial com 6% de variação dimensional, podendo causar problemas como rachaduras; retração longitudinal com valores de 0,5% de variação dimensional;

Defeitos mais comuns q/ ocorrem, durante a secagem das peças de madeira, e q/ podem ser devido às diferenças entre os gradientes de umidade e as retrações nas direções principais: Gretas Rachadura Defeitos de Secagem Colapso

Arqueadura Encurvadura Encanoamento Torcedura

Densidade Um processo inverso ao da retração é o inchamento; Este processo se dá quando a madeira fica exposta a condições elevadas de umidade; onde ao invés de perder ela absorve água, levando a um aumento nas dimensões da peça. Densidade Depende da espécie, da árvore de onde provém, da localização dos CPs na tora, da umidade etc. Definições da NBR 7190/97: A “densidade básica”, que é determinada pela relação entre a massa seca / volume saturado; A “densidade aparente”, é determinada para uma umidade padrão de referência de 12%, pode ser utilizada para a classificação e nos cálculos estruturais.

Resistência ao Fogo A falta de conhecimento das propriedades da madeira, quando submetida à elevadas tempe-raturas, conduz a consideração errônea de q/ madeira tem pouca resistência a ação do fogo; •A madeira se bem dimensionada pode apresentar resistência ao fogo significativamente superior à de outros materiais.

Resistência ao Fogo

Resistência ao fogo da madeira versus aço Outra característica da madeira, c/ relação ao fogo, é o fato da mesma não apresentar instabilidade quando sub-metida a ação elevadas temperaturas, tal como ocorre no aço, levando a ruína da estrutura. Resistência ao fogo da madeira versus aço

Durabilidade Natural A durabilidade da madeira, com relação a biodeterioração, também está diretamente relacionada com a espécie e as características anatômicas; Algumas espécies como a Maçaranduba e Ipê apresentam elevada resistência ao ataque de agentes biológicos; já outras como é o caso das espécies de Pinus e as madeiras brancas em geral são menos resistentes; Entretanto, a baixa durabilidade de algumas espécies pode ser compensada por tratamentos preservativos; Conferindo a estas peças de madeira durabilidade compatível com a das espécies mais resistentes.

Resistência Química A madeira apresenta boa resistência a ataques químicos; Em muitas indústrias é utilizada como material estrutural justamente por apresentar esta característica; Segundo a literatura, em alguns casos, a madeira pode sofrer danos devido ao ataque de ácidos ou bases muito fortes, provocando redução no seu peso e resistência; É comum encontrar estruturas de madeira em depósitos de sal ou outros locais onde agressividade química elevada.