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Seminário Madeiras - Materiais de Construção Civil

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Felipe Yukio Iceri

on 28 November 2013

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Transcript of Seminário Madeiras - Materiais de Construção Civil

Controles tecnológicos da deterioração e da preservação
Madeiras
Introdução
ORIGEM E PRODUÇÃO DAS MADEIRAS
FISIOLOGIA E CRESCIMENTO:
Condutibilidade Térmica:
Principais Defeitos da Madeira
Classificação de Madeiras
Benefícios das Madeiras
Secagem das madeiras
GRUPO:
Felipe Yukio
Flavia Nakatsuchi
Filipe Txai
Gabriel Martinez

Professores:
Flávio Sato
Marco Antonio
A madeira é um material que apresenta ótimas características técnicas, econômicas e estéticas no âmbito da construção civil. Algumas dessas características são:
-Resistência mecânica a tração e compressão;
-Apresenta ótima relação Peso/Resistência;
-Resistência a choques mecânicos;
-Bom isolante térmico e acústico;
-Apresenta simplicidade de manuseio.
Porém, também apresenta características negativas que só puderam ser contornadas recentemente, com novos processos de beneficiamento. As características negativas são:
-Por alterações de umidades o material fica sujeito a degradação de suas propriedades e aparecimento de tensões internas;
-Deterioração do material quando mantido em ambientes que permitem o desenvolvimento de seus principais predadores;
-Anisotropia e heterogeneidade próprias de sua constituição fibrosa.
As árvores são compostas por raiz, caule e copa.
A raiz ancora a arvore no solo e retira deste os nutrientes necessários para o desenvolvimento do vegetal.
O tronco sustenta a copa e conduz a capilaridade da raiz até as folhas.
A copa são as folhas, flores e frutos, é o local de produção da seiva elaborada.
Como na construção civil a parte utilizada é o tronco, em um corte transversal deste temos:
Estrutura Fibrosa do Lenho
Onde h é o teor de umidade do corpo-de-prova, quando foram determinados seu peso e volume, o coeficiente de correção: variação da massa específica aparente para uma alteração de 1% na umidade. Como pode ser deduzido facilmente, d tem a seguinte expressão:
sendo v o coeficiente de retratilidade volumétrica da espécie em questão. A fórmula de correção da massa específica aparente para a umidade normal fica sendo, portanto,
A massa específica aparente é um índice de compacidade da madeira: traduz a maior ou menor concentração de tecido lenhoso resistente por unidade de volume aparente. É fácil de entender, portanto, que todas as características de resistência mecânica do material sejam diretamente proporcionais à mesma. Conhecida a massa específica aparente de uma determinada espécie lenhosa, suas características mecânicas poderão ser avaliadas através de fórmulas empíricas de correlação.
A espessura e a Concentração dos anéis de crescimento permitem, por inspeção visual, avaliar a densidade da madeira. Em especificações de qualidade para emprego estrutural de madeiras, esses índices podem estar limitados a determinados valores extremos permissíveis.
Bem seca, a madeira é um excelente material isolante de elevada resistividade; quando úmida, é condutora, como a maioria dos materiais que contêm sais minerais. Suas características isolantes podem ser melhoradas pela impregnação, sob pressão, de resinas, baquelita etc., processos que melhoram também suas características mecânicas.
Térmica - A madeira é, termicamente, um mau condutor: sua estrutura celular aprisiona numerosas pequenas massas de ar e está composta principalmente de celulose, que é má condutora de calor.
Chama-se coeficiente de condutibilidade térmica ou de transmissão de calor de um material, o número K de quilocalorias que atravessa 1 m2 de parede desse material durante uma hora, por metro de espessura e por grau de diferença de temperatura entre as duas faces da parede: 0,04 para materiais muito isolantes; 0,1 para madeiras em geral; 0,5 a 1,0 para alvenarias de tijolos; 2 a 3 para pedras naturais; 50 para o aço; 300 para o cobre.
Coeficiente de resistência térmica é o inverso do coeficiente de condutibilidade térmica: igual a 1/K.
Os principais defeitos da madeira são as anomalias na integridade e constituição que alteram seu desempenho e suas propiedades físicos-mecânicas. Os defeitos são divididos nos seguintes grupos:1-defeitos de crescimento: devido a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do matéria. Os principais defeitos de crescimento são os nós, os desvios de veio, as fibras torcidas e os ventos.2- defeitos de secagem: consequência de secagem mal cozida. Provocados por efeitos de retratilidade do material, quando perde sua umidade nos processos de secagem natural ou artificial. Compreendem as rachaduras, fendas, fendilhamentos e os empenamentos de abaulamento, arqueamento e encurvamento das peças.3- defeitos de produção: decorrentes do desdobro e aparelhamento de peças. Compreendem as fraturas, rachaduras, fendas e machucaduras ocorridas no abate e derrubada das árvores, e os cantos esmoados, camadas de cortiça e fibras cortadas, introduzidos pelo desdobro e serragem de peças.4- defeitos de alteração: provocados por agentes de deterioração, como fungos, insetos, etc.
Para o emprego das madeiras, principalmente em estruturas, é grande conveniência a classificação tecnológica das peças, em categorias padrão de qualidade, conforme sua resistência mecânica. Tais categorias de qualidade serão definidas por especificações que limitarão os principais defeitos em cada categoria e tipo de peça.
-Madeiras finas: marcenaria: louro, cedro;-Madeiras duras ou de lei (construção): cabriúna, grápia;
-Madeiras resinosas (construções provisórias) : pinho;
-Madeiras brandas (pequena durabilidade): timbaúva
A eficiência efetiva de um produto ou processo de preservação devem ser testados por meio de ensaios tecnológicos normalizados de controle da deterioração. Esses ensaios fornecem, além de resultados comparativos, informações sobre o provável aumento de vida útil e outros índices significativos como, por exemplo, o valor impeditivo(dosagem e concentração mínima inibidora) de determinado produto relacionado a determinado agente.
Para conhecer o material a ser utilizado é necessário o conhecimento dos diferentes tipos de árvores e as alterações que apresentam nos tecidos lenhosos.
Fanerógamas > endógenas
>exógenas
Exógenas > gimnospermas
>angiospermas
CLASSIFICAÇÃO:
Onde:
-Casca: tem a função de proteger o lenho e conduzir a seiva elaborada das folhas para o lenho.
-Câmbio: situado entre a casca e o lenho, composto por células vivas.
Forma os anéis de crescimento
-Lenho: núcleo de sustentação e resistência da arvore. É dividido em alburno e cerne. Alburno tem a função de resistência e condução da seiva bruta. Cerne é mais denso, compacto e com maior resistência mecânica e durabilidade.
-Medula: Miolo central, com tecido mole sem resistência mecânica nem durabilidade.
-Raios Medulares: desenvolvimentos transversais que transportam e armazenam nutrientes. Inibem em parte a retratibilidade.

O lenho é constituído por variadas células elementares, que são variáveis de acordo com a sua localização e espécie lenhosa. Por causa dessa diferença estão presentes na madeira a heterogeneidade, a anisotropia, como a diferença de desempenho de peças provenientes de diferentes áreas de uma mesma tora.
A produção das madeiras de obra é composta de algumas etapas. São elas:
-Corte ou derrubada: geralmente realizado durante o inverno, para que sequem mais lentamente sem rachar ou fendilhar, e por não conter seiva elaborada nos vasos, o que diminui o risco de fungos e insetos degradarem a madeira.
-Toragem: onde a arvore é desgalhada e cortada em toras de 5 a 6 metros para facilidade de transporte.
-Desdobro: é realizado nas serrarias, onde as toras são cortadas em pranchas com largura e espessura definidas. São classificados em dois tipos: desdobro normal ou desdobro radial, de acordo com a direção que o corte é feito em relação as fibras.
PRODUÇÃO DAS MADEIRAS
-Espécie botânica da madeira;
-Massa específica do material ;
-Localização da peça no lenho;
-Presença de defeitos;
–Umidade.
PROPRIEDADES FÍSICAS
Fatores que alteram as propriedades físicas da madeira:
-A água está presente na madeira em três estados diferentes – água de constituição ; água de impregnação; e água livre.
Todas as propriedades da madeira variam com o teor de umidade.
Ponto de saturação: É o teor de umidade correspondente ao mínimo de água livre e ao máximo de água de impregnação. É adotado em aproximadamente 30%, e varia em função da espécie.
-CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
- Nas madeiras, esta constante física é normalmente considerada em termos de massa específica aparente - peso por unidade de volume aparente —, sempre referida ao teor de umidade no qual foi determinada:
Umidade:
Densidade:
Retratilidade:
-CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
-Propriedade que a madeira apresenta de sofrer alterações de volume e dimensões quando há alteração no seu teor de umidade, quando este varia entre o ponto de saturação e a condição de seca em estufa.
-CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
o valor médio, característico da espécie lenhosa, é determinado com a pesagem e a determinação do volume de numerosos corpos-de-prova de 2 X 2 X 3 cm, retirados em todo o diâmetro e comprimento de uma tora. Uma vez que o peso e o volume aparente são alterados pela umidade, a definição de massa específica aparente só tem sentido e é comparável quando referida a um teor constante de umidade: por orientação de Norma Técnica, é sempre referida ou corrigida para o teor de umidade normal, 15% de umidade. A fórmula de correção tem a seguinte expressão:
Condutibilidade Elétrica:
O nível sonoro de um ruído avaliado em decibéis (dB), unidade de intensidade fisiológica do som. O número de decibéis de um som é expresso pela fórmula:
A madeira natural, não tratada, prende fogo espontaneamente em temperaturas da ordem de 275°C — quando há suficiente oxigênio em contato com ela, para que tenha lugar a combustão. Esta é de início, superficial: forma-se uma verdadeira cortiça de madeira dura, meio calcinada, sem as primitivas características físico-mecânicas, mas não possuindo mais gases de fácil inflamação.
Mantendo-se a temperatura em torno de 275°C, o fogo interrompe quando a espessura da madeira calcinada atinge 10 mm, aproximadamente, e uma peça com mais de 25 mm conservará ainda certa solidez. Constata-se, por outro lado, que, num incêndio normal, a velocidade de combustão da madeira é da ordem de 10 mm cada 15 minutos.
Aumentando-se a temperatura exterior, a madeira continua a queimar e, em certos casos, alimenta o incêndio. De qualquer maneira não se rompe rapidamente: uma viga de madeira maciça, num incêndio de 1 0000/1 100°C, conserva durante certo tempo uma relativa resistência mecânica; um perfil metálico, ao contrário, tem sua resistência completamente alterada e pode entrar em colapso com temperaturas da ordem de 300°C — nível
Características mecânicas principais. Serão as exercidas no sentido axial ou no sentido das fibras da madeira, relacionadas à sua coesão axial: compressão, tração, flexão estática e flexão dinâmica. Características mecânicas secundárias. Serão as que se exercem transversalmente às fibras, relacionadas à sua coesão transversal: compressão e tração normal às fibras, torção, cisalhamento e fendilhamento.
Os vasos lenhosos e canais secretores constituem os principais vazios no tecido lenhoso e, portanto, pontos fracos de resistência mecânica. •
Os raios medulares são, também, elementos de enfraquecimento: formam planos de menor resistência, ao longo dos quais, sob carga, podem desenvolver-se fendas e deslocamentos transversais de início de rupturas.
As células de parênquimas, pouco rígidas, dão à madeira plasticidade e permitem o jogo dos outros elementos, principalmente durante a secagem: bem distribuídas, evitam o aparecimento de fendas de secagem; em grandes massas, determinam rupturas prematuras.
Os valores médios de resistência à compressão, obtidos para diferentes espécies lenhosas, possibilitam o traçado de curvas que relacionam a resistência com a massa específica. A equação das curvas experimentais resistência/massa específica é a fórmula de correlação entre essas duas variáveis. Os ensaios de qualificação quanto à compressão de mais de 200 espécies lenhosas, realizados no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, IPT, conduziram à fórmula de correlação:
Para qualificar a capacidade de resistir ou absorver esforços dinâmicos ou de choque, são realizados ensaios com 24 corpos de prova de 2 x 2 x 30 cm, secos ao ar e retirados da parte central da tora. Na realização do ensaio é utilizado um pêndulo de Charpy com capacidade de 10kg/m. O corpo de prova deve repousar sobre dois apoios, de forma a ser atingido pelo martelo em um intervalo de 24 cm. A altura atingida pelo martelo é inversamente proporcional ao trabalho absorvido.
Propriedades Mecânicas e Estruturais da madeira
Condutibilidade Sonora:
Resistência à Compressão em Função da Massa Específica Aparente
Igual procedimento com as demais características mecânicas permite, para as espécies ainda não ensaiadas em laboratório, uma avaliação aproximada de sua resistência mecânica quando apenas conhecida sua massa específica.

Resistência à Flexão Dinâmica
Submetida a esforços de compressão transversal, normal à fibras, logo após uma fase de deformações elásticas, a madeira esmaga-se, sob cargas crescentes e ilimitadas ou sofre fendilhamentos consideráveis sob uma carga aproximadamente constante. Torna-se inapta para resistir a outros esforços. São realizados ensaios em corpos de prova de 6 x 6 x 18 cm, aplicando-se a compressão normal sobre uma face do corpo de prova através de uma chapa metálica indeformável com 6 cm de largura.
Resistência à Compressão Normal e Oblíqua às Fibras
O tecido lenhoso opõe como resistência, frente a uma solicitação de tração normal, apenas a aderência é muito fraca e o deslocamento não exige esforços consideráveis. Ao contrário das demais características mecânicas, não se altera conforme a massa específica da madeira.O ensaio é realizado com 48 corpos de prova, secos ao ar, com formatos e dimensões apropriados para receberem as garrafas de tração.
O fendilhamento é uma característica típica de materiais fibrosos como a madeira. Traduz-se por um deslocamento ao longo das fibras, provocado por um esforço de tração normal às mesmas e exercido excentricamente em relação à seção considerada. Para efeito de ensaios em corpos de prova, o esforço é aplicado na extremidade de uma peça entalhada, onde, por tratar-se da ação de um momento fletor, a resistência depende do braço de alavanca de aplicação da força. São ensaiadas duas séries: uma verde e uma seca ao ar.
Os esforços que provocam o deslizamento de um plano sobre outro, cisalhamento puro, podem ocorrer nas peças de madeira paralela, oblíqua ou normalmente às fibras.O cisalhamento longitudinal é determinado em 48 corpos de prova, metade verdes e metades secos ao ar, convenientemente projetados para receber a carga sobre um ressalto ou um degrau lateral.
Dureza superficial é a resistência do material à penetração localizada, à riscagem e ao desgaste.Qualquer ensaio proposto terá um resultado apenas convencional, pois depende essencialmente do método empregado.

Sob uma carga permanente registra-se um aumento lento de deformação, que tanto pode tender para um valor constante, como pode aumentar progressivamente até à rutura, dependendo da intensidade inicial da tensão aplicada e do material.
Resistência ao Cisalhamento
Resistência à tração Normal às Fibras
Resistência à Penetração e ao Desgaste: Dureza Superficial
Resistência a Cargas de Grande Duração: Fluência
Quando submetidos, durante um certo tempo, a solicitação alternadas ou a vibrações, os materiais podem romper sob tensões sem qualquer relação com as tensões de ruptura relativas às condições estáticas ou dinâmicas envolvidas. Chama-se limite de resistência à fadiga a carga unitária máxima que pode suportar, sem romper, uma peça submetida a alternância de tração e compressão.
Resistência a Cargas Alternadas
Resistência ao Fendilhamento
Características negativas:
-Degradação de suas propriedades e surgimento de tensões internas;
-Alteração de sua durabilidade quando em ambientes que favorecem a proliferação de agentes;
-Marcante heterogeneidade e anisotropia e limitação de dimensões nas peças de madeira natural.
-Execução de secagem natural ou artificial;
-Condução de processos de preservação ou tratamento;
-Transformação do material, para alterar a estrutura fibrosa.
Processos de beneficiamento:
FIM
-Diminui consideravelmente o peso do material;
-Estável quando seca;
-Quanto mais seca, maior sua resistência;
-Mais resistente aos agentes de deterioração, como fungos;
-Produtos de impregnação nos processos de preservação exigem determinado estágio de secagem, para penetração satisfatória.
Vantagens:
Pretende reduzir a umidade de peças de madeira a um valor mínimo compatível com as condições climáticas regionais, no menor tempo possível.
Secagem natural
Conduzida em estufas com temperaturas crescentes e graus higrométricos adequados.
Secagem artificial
Todas as estufas dispõem de:
-Fonte de aquecimento;
-Dispositivo de umidificação;
-Circuladores de ar;
-Aparelhos para controle de temperatura.
Preservação da madeira
Deterioração
A madeira, como qualquer material orgânico, está sujeita principalmente ao ataque de outros organismos vivos que dela necessitam. Principalmente os microrganismos, fungos e bactérias, causadores de apodrecimento e ardidura do material.
Processos de preservação
A Lei 4 797, de 1965, regulamentada pelo Decreto-Lei 58 016, tornou “de uso obrigatório, em todo território nacional, em serviços de utilidade pública explorados por empresas estatais, paraestatais e privadas, destinadas aos transportes ferroviários e rodoviários, serviços telegráficos, telefônicos e de fornecimento de eletricidade, o emprego de madeiras preservadas, especialmente preparadas e trabalhadas para esse fim”.
Os principais processos de preservação podem ser classificados por:
-Processos de impregnação superficial;
-Processos de impregnação sob pressão reduzida;
-Processos de impregnação sob pressão elevada.
A durabilidade das madeiras é a resistência que apresentam aos agentes de alteração e destruição de seu tecido lenhoso: fungos, insetos, etc.
Produtos usados
Os principais produtos imunizantes são sempre produtos tóxicos, de choque ou de contato. Fungicidas, inseticidas ou anti-moluscos, normalmente dissolvidos em solventes penetrantes. Além de ter propriedades impermeabilizantes, retardantes de fogo e inibidoras de retrabilidade, etc...
Madeiras transformadas
Tábuas sobrepostas ao fio e coladas entre si são utilizadas na produção de peças para execução de “estruturas de madeira laminada colada”. As peças de madeira laminada podem ser retas ou curvas, de qualquer largura e comprimento, de seção constante ou variável, produzidas já aparelhadas, tratadas e prontas para o uso.
Madeira laminada compensada ou contraplacados de madeira
São denominadas as chapas e artefatos obtidos pela aglomeração de pequenos fragmentos de madeira: cavacos, aparas, maravalhas, virutas ou flocos.
O aglomerante empregado, a granulometria dos fragmentos e a pressão exercida na compactação dos “colchões” de mistura, durante a fabricação, diferenciam os tipos de chapas aglomeradas e suas características físico-mecânicas finais.
Os processos definitivos e extremos de beneficiamento das madeiras serão, portanto, os que buscam uma reestruturação do material com rearranjo de suas fibras resistentes: são denominados processos de transformação das madeiras.
Esses processos, à medida que reaglomeram fragmentos cada vez menores do lenho original, dão origem aos tipos de madeira transformada.
Madeira laminada
Como arte de marchetaria, a madeira compensada já era conhecida desde a mais remota antiguidade: os mais antigos exemplares encontram-se nas urnas das múmias egípcias de 3500 anos de idade, Os Chippendales e os Hepplewhites foram mestres dessa arte de marcenaria e enfeitavam suas mesas e escrivaninhas com madeira marchetada finamente trabalhada.
A chapa compensada foi idealizada para equilibrar e restringir as variações dimensionais de retratilidade da madeira. As três lâminas de madeira habitualmente empregadas são dispostas de maneira que as fibras de cada uma sejam perpendiculares às fibras da lâmina seguinte. Como a madeira trabalha no sentido transversal, as duas camadas exteriores limitam a expansão da lâmina interna. Isso diz respeito à retratilidade, que é a primeira preocupação quando se cogita do emprego do material para marcenaria e decoração.
Madeira aglomerada
Madeira reconstituída
São assim denominadas as chapas obtidas pela aglomeração das fibras celulósicas – separadas e dispersas – extraídas do lenho das madeiras.
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