Classificação e Estruturas das Árvores: Gimnospermas e Angiospermas

Estruturas de madeira 12 1 ESTRUTURA DA MADEIRA 11 CLASSIFICAÇÃO DAS ÁRVORES Pela Botânica as árvores são classificadas como vegetais superiores denominados de fanerógamas que apresentam complexidade anatômica e fisiológica Elas são subdivididas em gimnospermas e angiospermas O termo gimnospermo vem do grego gymno nu descoberto e sperma semente As árvores gimnospermas não apresentam frutos A principal ordem das gimnospermas são as coníferas cujas flores são cones ou estróbilos A maioria possui folhagem em forma de agulha denominadas como aciculifoliadas e raízes pivotantes Essas árvores apresentam madeira mole e são designadas internacionalmente por softwoods Aparecem principalmente no hemisfério norte constituindo grandes florestas plantadas e fornecem madeiras empregadas na indústria e na construção civil Na América do Sul destacamse o pinus e a araucária A gimnosperma tipicamente brasileira é o pinheirodoParaná Araucaria angustifolia Figura 1 Gimnosperma Araucária REPRODUÇÃO 2003 O termo angiosperma também vem do grego aggeoin significando vaso ou urna e sperm semente São vegetais mais evoluídos Possuem raiz tuberosa na maioria caule folhas latifoleadas flores e frutos Os frutos protegem as sementes e fornecem substâncias nutritivas que enriquecem o solo onde as sementes germinarão De acordo com o número de cotilédones existentes nas sementes as angiospermas são divididas em duas grandes classes as monocotiledôneas e as dicotiledôneas O cotilédone é a folha seminal ou embrionária a primeira que surge Estruturas de madeira quando da germinação da semente e cuja função é nutrir a planta quando jovem nas primeiras fases de seu crescimento Figura Na classe das monocotiledôneas encontram palmas são madeiras que não são duráveis mas podem ser empregadas em estruturas temporárias como escoramentos e cimbramentos Nas gramíneas destaca se o bambu que tendo boa resistênci aplicação como material estrutural As dicotiledôneas são designadas como madeira dura e internacionalmente denominada de hardwoods utilizadas na construção civi 12 FISIOLOGIA DA ÁRVORE Fisiologia é a parte da biologia que investiga as funções orgânicas processos ou atividades vitais como o crescimento a nutrição a respiração etc Nesta seção são apresentadas as principais informações sobre os proce A árvore cresce inicialmente no sentido vertical Em cada ano há um novo crescimento vertical e a formação de camadas sucessivas vai se sobrepondo ao redor das camadas mais antigas Num corte transversal do tronco essas camadas ap como anéis de crescimento porque as características das células do fim de cada quando da germinação da semente e cuja função é nutrir a planta quando jovem nas primeiras fases de seu crescimento Figura 2 Angiosperma Jatobá ÁRVORES 2003 Na classe das monocotiledôneas encontramse as palmas e gramíneas As palmas são madeiras que não são duráveis mas podem ser empregadas em estruturas temporárias como escoramentos e cimbramentos Nas gramíneas destaca se o bambu que tendo boa resistência mecânica e pequeno peso específico tem aplicação como material estrutural As dicotiledôneas são designadas como madeira dura e internacionalmente hardwoods Nesta categoria encontramse as principais espécies utilizadas na construção civil no Brasil FISIOLOGIA DA ÁRVORE Fisiologia é a parte da biologia que investiga as funções orgânicas processos ou atividades vitais como o crescimento a nutrição a respiração etc Nesta seção são apresentadas as principais informações sobre os processos vitais das árvores A árvore cresce inicialmente no sentido vertical Em cada ano há um novo crescimento vertical e a formação de camadas sucessivas vai se sobrepondo ao redor das camadas mais antigas Num corte transversal do tronco essas camadas ap como anéis de crescimento porque as características das células do fim de cada 13 quando da germinação da semente e cuja função é nutrir a planta quando jovem nas se as palmas e gramíneas As palmas são madeiras que não são duráveis mas podem ser empregadas em estruturas temporárias como escoramentos e cimbramentos Nas gramíneas destaca a mecânica e pequeno peso específico tem As dicotiledôneas são designadas como madeira dura e internacionalmente se as principais espécies Fisiologia é a parte da biologia que investiga as funções orgânicas processos ou atividades vitais como o crescimento a nutrição a respiração etc Nesta seção são ssos vitais das árvores A árvore cresce inicialmente no sentido vertical Em cada ano há um novo crescimento vertical e a formação de camadas sucessivas vai se sobrepondo ao redor das camadas mais antigas Num corte transversal do tronco essas camadas aparecem como anéis de crescimento porque as características das células do fim de cada Estruturas de madeira 14 aumento e do início do próximo são suficientes para diferenciar as camadas anuais de crescimento Cada anel de crescimento é formado por duas camadas A madeira formada no período de primaveraverão tem coloração mais clara com células dotadas de paredes mais finas Nessa fase dáse o crescimento rápido da madeira A madeira formada no período de outonoinverno tem coloração escura células pequenas e crescimento lento É possível avaliar a idade da árvore contando os anéis de crescimento Figura 3 Seção transversal do tronco de uma árvore LEPAGE 1986 Observando uma seção transversal Figura 3 do tronco percebemse as seguintes partes casca lenho medula e raios medulares A casca protege a árvore contra agentes externos e é dividida em duas partes camada externa camada cortical composta de células mortas e camadas internas formadas por tecidos vivos moles úmidos O lenho é a parte resistente do tronco apresenta as seguintes partes alburno e cerne O alburno é formado de madeira jovem mais permeável menos denso e mais sujeito ao ataque de fungos apodrecedores e insetos e com menor resistência mecânica enquanto que o cerne é formado das modificações do alburno onde ocorre a madeira mais densa mais resistente que a do alburno A medula é parte central que resulta do crescimento vertical onde ocorre madeira de menor resistência Estruturas de madeira 15 Os raios medulares ligam as diferentes camadas entre si e também transportam e armazenam a seiva Entre a casca e o lenho existe uma camada delgada visível com o auxílio de lentes aparentemente fluida denominada câmbio Ela é a parte viva da árvore Todo o aumento de diâmetro da árvore vem dela por adição de novas camadas e não do desenvolvimento das mais antigas O processo de nutrição da árvore está esquematizado na Figura 4 Figura 4 Nutrição da árvore RODRIGUES apud HELLMEISTER 1983 A seiva bruta retirada do solo sobe pelo alburno até as folhas onde se processa a fotossíntese Durante a fotossíntese é produzida a seiva elaborada que desce pela parte interna da casca o floema até as raízes Parte desta seiva elaborada é conduzida radialmente até o centro do tronco por meio dos raios medulares A madeira apresenta o radical monossacarídeo CH2O como seu componente orgânico elementar formado a partir da fotossíntese que ocorre nas folhas pela combinação do gás carbônico do ar com a água do solo e absorção de energia calorífica CO2 2H2O 1123 Cal CH2O H2O O2 Na sequência ocorrem reações que originam os açúcares que formam a maioria das substâncias orgânicas vegetais A madeira apresenta três componentes orgânicos Estruturas de madeira principais que são celulose hemicelulose e lignina O teor de cada um desses elementos na madeira varia de acordo co Tabela 1 Composição orgânica das madeiras HELLMEISTER 1983 substância celulose hemicelulose Lignina A celulose é um polímero constituído por várias centenas de glucoses É encontrada nas paredes das fibras vasos e traqueíde como um cimento ligando as cadeias de celulose dando rigidez e dureza ao material As substâncias não utilizadas como alimento pelas células são lentamente armazenadas no lenho A parte do lenho modificada por essas substâncias é o cerne 13 ANATOMIA DO TECIDO L A madeira é constituída principalmente por células de forma alongada apresentando vazio interno tendo tamanhos e formas variadas de acordo com a função São encontrados nas madeiras os seguintes elementos traqueídeos vasos fibras e raios medulares BRUGE Figura 5 Planos fundamentais da madeira P As coníferas são constituídas principalmente por traqueídeos e Figura 6a já as dicotiledôneas são constituídas principalmente por fibras parênquima vasos e raios principais que são celulose hemicelulose e lignina O teor de cada um desses elementos na madeira varia de acordo com a espécie da árvore Tabela Composição orgânica das madeiras HELLMEISTER 1983 substância coníferas dicotiledôneas 48 a 56 46 a 48 hemicelulose 23 a 26 19 a 28 26 a 30 26 a 35 A celulose é um polímero constituído por várias centenas de glucoses É encontrada nas paredes das fibras vasos e traqueídeos Já a lignina age na madeira ligando as cadeias de celulose dando rigidez e dureza ao material As substâncias não utilizadas como alimento pelas células são lentamente armazenadas no lenho A parte do lenho modificada por essas substâncias é o cerne ANATOMIA DO TECIDO LENHOSO madeira é constituída principalmente por células de forma alongada apresentando vazio interno tendo tamanhos e formas variadas de acordo com a função São encontrados nas madeiras os seguintes elementos traqueídeos vasos fibras e raios medulares BRUGER e RICHTER 1991 Planos fundamentais da madeira P1 Plano transversal P2 Plano tangencial P LEPAGE 1986 As coníferas são constituídas principalmente por traqueídeos e a já as dicotiledôneas são constituídas principalmente por fibras parênquima vasos e raios Figura 6b P1 P3 P2 16 principais que são celulose hemicelulose e lignina O teor de cada um desses Tabela 1 Composição orgânica das madeiras HELLMEISTER 1983 dicotiledôneas 46 a 48 19 a 28 26 a 35 A celulose é um polímero constituído por várias centenas de glucoses É s Já a lignina age na madeira ligando as cadeias de celulose dando rigidez e dureza ao material As substâncias não utilizadas como alimento pelas células são lentamente armazenadas no lenho A parte do lenho modificada por essas substâncias é o cerne madeira é constituída principalmente por células de forma alongada apresentando vazio interno tendo tamanhos e formas variadas de acordo com a função São encontrados nas madeiras os seguintes elementos traqueídeos vasos Plano tangencial P3 Plano radial As coníferas são constituídas principalmente por traqueídeos e raios medulares a já as dicotiledôneas são constituídas principalmente por fibras Estruturas de madeira 17 a b Figura 6 Estrutura das madeiras a Coníferas 1 canal resinífero 2 madeira primaveraverão 3 madeira outono inverno 4 anel de crescimento 5 raio medular e b Dicotiledôneas 1 poros 2 madeira primaveraverão 3 madeira outonoinverno 4 anel anual 5 raio medular 6 seção transversal 7 seção radial 8seção tangencial LEPAGE 1986 Os traqueídeos são células alongadas fechadas e pontiagudas e têm comprimento de 3 a 4 mm e diâmetro de 45 µ Entre traqueídeos adjacentes formamse válvulas especiais que regulam a passagem da seiva de uma célula para a seguinte Essas válvulas são denominadas como pontuações areoladas Os vasos aparecem nos cortes transversais como poros na fase inicial de vida são formados de células alongadas fechadas na fase final ocorre a dissolução das paredes Podem ser simples ou múltiplos e ter diâmetros de 20 µ até 500 µ As fibras são formadas de células com paredes grossas e pequenos vazios internos conhecidos como lúmen O comprimento das fibras pode variar de 500 µ a 1500 µ Os raios medulares são compostos de células de mesmo diâmetro ou de paralelepipedais que contém pontuações simples Tem função de armazenagem e distribuição de substâncias nutritivas Estruturas de madeira 14 ALGUNS TIPOS DE DEFE Quando se trata da madeira é pouco provável a obtenção da matéria isenta de defeitos que por fim possa ser aproveitada em sua totalidade Por ser um material biológico este guarda consigo uma carga genética que determina suas características físicas e mecânicas e como muitos seres vivos que são acentuadas ou abrandadas conforme as condições ambientais A ilustra um caso comum em florestas onde há a formação da madeira de reação quando uma árvore em busca da irradiação solar é suprimida por outras crescendo de maneira excêntrica Este fenômeno ocorre devido à reorientação do tecido lenhoso para manter a árvore em posição favorável a sua sobrevivência Em uma parte do tronco é formada uma madeira mais resistente a esforços de compressão e a outra a esforços de tração como ilustra a pranchas com propriedades bem distintas aumentando as chances de problemas futuros de secagem ou mesmo na sua utilização pela construção civil Figura 7 Formação de madeira de reação Figura 8 Seção transversal de um tronco com madeira de compressão distinta WILCOX ALGUNS TIPOS DE DEFEITOS DA MADEIRA Quando se trata da madeira é pouco provável a obtenção da matéria isenta de defeitos que por fim possa ser aproveitada em sua totalidade Por ser um este guarda consigo uma carga genética que determina suas características físicas e mecânicas e como muitos seres vivos possui particularidades que são acentuadas ou abrandadas conforme as condições ambientais A ilustra um caso comum em florestas onde há a formação da madeira de reação quando uma árvore em busca da irradiação solar é suprimida por outras crescendo de maneira excêntrica Este fenômeno ocorre devido à reorientação do tecido lenhoso árvore em posição favorável a sua sobrevivência Em uma parte do tronco é formada uma madeira mais resistente a esforços de compressão e a outra a esforços de tração como ilustra a Figura 8 Assim podese obter na mesma tora pranchas com propriedades bem distintas aumentando as chances de problemas futuros de secagem ou mesmo na sua utilização pela construção civil Formação de madeira de reação WILCOX et al1991 Seção transversal de um tronco com madeira de compressão distinta WILCOX 18 Quando se trata da madeira é pouco provável a obtenção da matériaprima isenta de defeitos que por fim possa ser aproveitada em sua totalidade Por ser um este guarda consigo uma carga genética que determina suas possui particularidades que são acentuadas ou abrandadas conforme as condições ambientais A Figura 7 ilustra um caso comum em florestas onde há a formação da madeira de reação quando uma árvore em busca da irradiação solar é suprimida por outras crescendo de maneira excêntrica Este fenômeno ocorre devido à reorientação do tecido lenhoso árvore em posição favorável a sua sobrevivência Em uma parte do tronco é formada uma madeira mais resistente a esforços de compressão e a outra a se obter na mesma tora pranchas com propriedades bem distintas aumentando as chances de problemas futuros de secagem ou mesmo na sua utilização pela construção civil 1991 Seção transversal de um tronco com madeira de compressão distinta WILCOX et al1991 Estruturas de madeira 19 Um dos defeitos constantes em muitas espécies de madeira é a presença de nós Figura 9 É imprescindível um controle sistemático da poda para a redução desse problema O corte de galhos durante o crescimento da árvore diminui o surgimento de nós sendo estes gradualmente incorporados da superfície ao centro do tronco A sua existência dificulta o processo de desdobro aplainamento colagem e acabamento propiciando assim o surgimento de problemas patológicos como por exemplo fissuras em elementos estruturais de madeira Nó de pinho vista frontal Nó de carvalho vista lateral Figura 9 Aparência de um nó em formação dentro de um tronco WILCOX et al1991 Um manejo bem planejado e executado produz madeira com um grau satisfatório de homogeneidade de suas propriedades tornando menores as chances de defeitos em etapas futuras do seu beneficiamento e utilização Não obstante fraturas fendas machucaduras e cantos quebrados podem igualmente ocorrer por ocasião do desdobro Mendonça Santiago e Leal 1996 definem desdobro como a etapa que consiste na transformação das toras em peças de madeira com dimensões previamente definidas normalmente conhecidas como pranchões sendo executado normalmente em serrarias com o auxílio de serrasfita Esta fase como as demais merece cuidados principalmente com as ferramentas que devem sempre estar afiadas A correta identificação botânica de árvores retiradas de florestas nativas é também importante pois permite o conhecimento das características biofísicas da madeira associadas à sua espécie Este conhecimento é fundamental para a especificação técnica deste material na construção No Brasil devido à grande diversidade de espécies florestais e a similaridade entre muitas destas é comum acontecer a utilização de outra madeira do que aquela especificada no projeto Este fato pode acarretar uma deficiência no desempenho da construção já que a madeira empregada não correspondente à especificação em projeto Estruturas de madeira As deficiências ocasionadas por variações dimensionais significativas na madeira são relativamente gravidade em caixilharias Sendo um material higroscópico a madeira tem capacidade de reagir às condições termohigrométricas ambientais procurando sempre manter um teor de equilíbrio Dado que o ambiente é gera dependendo da situação de aplicação pode dimensões e deformações dos elementos material concepção e fabrico elevam as chances do aparecimento de fendas Figura 10 Características de retração e distorção de peças de madeiras afetadas conforme posicionamento dos anéis Para Cruz Machado e Nunes teor de umidade das madeiras Na hipótese dos materiais obterem um teor de água muito superior ao previsto para seu funcionamento em obra e se a secagem da madeira empregada não se processar rapidamente além das dimensionais podem conduzir a degradação da madeira por agentes biológicos levando por exemplo ao desenvolvimento de bolores ou fungos manchadores eou apodrecedores depreciando o material As deficiências ocasionadas por variações dimensionais significativas na madeira são relativamente frequentes na construção civil assumindo com maior Sendo um material higroscópico a madeira tem capacidade de reagir às higrométricas ambientais procurando sempre manter um teor de Dado que o ambiente é geralmente variável em maior ou menor grau dependendo da situação de aplicação podem ocorrer alterações graves nas dimensões e deformações dos elementos Figura 10 A deficiente especificação do material concepção e fabrico elevam as chances do aparecimento de fendas Características de retração e distorção de peças de madeiras afetadas conforme posicionamento dos anéis de crescimento WILCOX et al1991 Cruz Machado e Nunes 1994 estas condições conduzem a alteração do teor de umidade das madeiras Na hipótese dos materiais obterem um teor de água muito superior ao previsto para seu funcionamento em obra e se a secagem da madeira empregada não se processar rapidamente além das consequentes dimensionais podem conduzir a degradação da madeira por agentes biológicos levando por exemplo ao desenvolvimento de bolores ou fungos manchadores eou ciando o material 20 As deficiências ocasionadas por variações dimensionais significativas na na construção civil assumindo com maior Sendo um material higroscópico a madeira tem capacidade de reagir às higrométricas ambientais procurando sempre manter um teor de lmente variável em maior ou menor grau ocorrer alterações graves nas ficiente especificação do material concepção e fabrico elevam as chances do aparecimento de fendas Características de retração e distorção de peças de madeiras afetadas conforme posicionamento dos anéis 1994 estas condições conduzem a alteração do teor de umidade das madeiras Na hipótese dos materiais obterem um teor de água muito superior ao previsto para seu funcionamento em obra e se a secagem da consequentes variações dimensionais podem conduzir a degradação da madeira por agentes biológicos levando por exemplo ao desenvolvimento de bolores ou fungos manchadores eou Estruturas de madeira 21 2 PROPRIEDADES FÍSICAS DA MADEIRA Conhecer as propriedades físicas da madeira é de grande importância porque estas propriedades podem influenciar significativamente no desempenho e resistência da madeira utilizada estruturalmente Podemse destacar os seguintes fatores que influem nas características físicas da madeira espécie da árvore o solo e o clima da região de origem da árvore fisiologia da árvore anatomia do tecido lenhoso variação da composição química Devido a este grande número de fatores os valores numéricos das propriedades da madeira obtidos em ensaios de laboratório oscilam apresentando uma ampla dispersão que pode ser adequadamente representada pela distribuição normal de Gauss Entre as características físicas da madeira cujo conhecimento é importante para sua utilização como material de construção destacamse umidade densidade retratibilidade resistência ao fogo durabilidade natural resistência química Outro fator a ser considerado na utilização da madeira é o fato de se tratar de um material ortotrópico ou seja com comportamentos diferentes em relação à direção de crescimento das fibras Devido à orientação das fibras da madeira e à sua forma de crescimento as propriedades variam de acordo com três eixos perpendiculares entre si longitudinal radial e tangencial Figura 11 Estruturas de madeira Figura 11 Eixos principais da madeira em relação à direção das fibras WILCOX 21 TEOR DE UMIDADE A umidade da madeira é determinada pela expressão 100 2 2 1 m m m w onde 1 m é a massa úmida A norma brasileira para estruturas de seu anexo B um roteiro detalhado para a determinação da umidade de amostras de madeira A água é importante para o crescimento e desenvolvimento da árvore constituindo uma grande porção da madeira verde Na madeira a água apresenta cavidades das células lumens e como água impregnada contida nas paredes das células Figura 12 Quando a árvore é cortada ela tende a existente em seu interior para a seguir perder a água de impregnação mais lentamente A umidade na madeira tende a um equilíbrio em função da umidade e temperatura do ambiente em que se encontra LONGITUDINAL Eixos principais da madeira em relação à direção das fibras WILCOX A umidade da madeira é determinada pela expressão é a massa úmida 2 m é a massa seca e w é a umidade A norma brasileira para estruturas de madeira NBR 71901997 seu anexo B um roteiro detalhado para a determinação da umidade de amostras de A água é importante para o crescimento e desenvolvimento da árvore constituindo uma grande porção da madeira verde Na madeira a água apresentase de duas formas como água livre contida nas cavidades das células lumens e como água impregnada contida nas paredes das 12 Umidade na madeira CALIL apud RITTER 1990 Quando a árvore é cortada ela tende a perder rapidamente a água livre existente em seu interior para a seguir perder a água de impregnação mais lentamente A umidade na madeira tende a um equilíbrio em função da umidade e temperatura do ambiente em que se encontra FACE TANGENCIAL FACE TRANSVERSAL TANGENCIAL RADIAL FACE RADIAL 22 Eixos principais da madeira em relação à direção das fibras WILCOX et al 1991 21 é a umidade madeira NBR 71901997 apresenta em seu anexo B um roteiro detalhado para a determinação da umidade de amostras de A água é importante para o crescimento e desenvolvimento da árvore duas formas como água livre contida nas cavidades das células lumens e como água impregnada contida nas paredes das RITTER 1990 perder rapidamente a água livre existente em seu interior para a seguir perder a água de impregnação mais lentamente A umidade na madeira tende a um equilíbrio em função da umidade e Estruturas de madeira 23 O teor de umidade correspondente ao mínimo de água livre e ao máximo de água de impregnação é denominado de ponto de saturação das fibras PSF Para as madeiras brasileiras esta umidade encontrase em torno de 25 A perda de água na madeira até o ponto de saturação das fibras se dá sem a ocorrência de problemas para a estrutura da madeira A partir deste ponto a perda de umidade é acompanhada pela retração redução das dimensões e aumento da resistência por isso a secagem deve ser executada com cuidado para se evitarem problemas na madeira Para fins de aplicação estrutural da madeira e para classificação de espécies a norma brasileira específica a umidade de 12 como de referência para a realização de ensaios e valores de resistência nos cálculos É importante destacar ainda que a umidade apresenta grande influência na densidade da madeira 22 DENSIDADE A norma brasileira apresenta duas definições de densidade a serem utilizadas em estruturas de madeira a densidade básica e a densidade aparente A densidade básica da madeira é definida como a massa específica convencional obtida pelo quociente da massa seca pelo volume saturado e pode ser utilizada para fins de comparação com valores apresentados na literatura internacional sat s V ρ m 22 A densidade aparente é determinada para uma umidade padrão de referência de 12 pode ser utilizada para classificação da madeira e nos cálculos de estruturas V ρ m 23 sendo m e V a massa e o volume da madeira à 12 de umidade 23 RETRATIBILIDADE Definese retratibilidade como sendo a redução das dimensões em uma peça da madeira pela saída de água de impregnação Como visto anteriormente a madeira apresenta comportamentos diferentes de acordo com a direção em relação às fibras e aos anéis de crescimento Assim a Estruturas de madeira retração ocorre em porcentagens diferentes nas direções tangencial radial e longitudinal Em ordem decrescente de valores encontra valores de até 10 de variação dimensional podendo causar também problemas de torção nas peças de madeira Na seqüência a retração radial com valores da ordem de 6 de variação dimensional também pode causar problemas de rachaduras nas peças de madeira Por último encontra variação dimensional Apresentase a seguir um gráfico qualitativo para ilustrar a retração nas peças de madeira Figura 13 Um processo inverso também pode ocorrer o inchamento que se dá quando a madeira fica exposta a condições de alta umidade ao invés de perder água ela absorve provocando um aumento nas dimensões 24 RESISTÊNCIA DA MADEI Erroneamente a madeira é considerada um material de baixa resistência ao fogo Isto se deve principalmente à falta de conhecimento das suas propriedades de resistência quando submetida a altas temperaturas e qu sendo bem dimensionada ela apresenta resistência ao fogo superior à de outros materiais estruturais Uma peça de madeira exposta ao fogo torna propagação das chamas porém após alguns minutos uma camad Volumétrica Tangencial Radial Longitudinal retração ocorre em porcentagens diferentes nas direções tangencial radial e Em ordem decrescente de valores encontrase a retração tangencial com valores de até 10 de variação dimensional podendo causar também problemas de s peças de madeira Na seqüência a retração radial com valores da ordem de 6 de variação dimensional também pode causar problemas de rachaduras nas peças de madeira Por último encontrase a retração longitudinal com valores dede 05 de se a seguir um gráfico qualitativo para ilustrar a retração nas peças Figura 13 Retração na madeira Um processo inverso também pode ocorrer o inchamento que se dá quando a madeira fica exposta a condições de alta umidade ao invés de perder água ela absorve provocando um aumento nas dimensões das peças RESISTÊNCIA DA MADEIRA AO FOGO Erroneamente a madeira é considerada um material de baixa resistência ao fogo Isto se deve principalmente à falta de conhecimento das suas propriedades de resistência quando submetida a altas temperaturas e quando exposta à chama pois sendo bem dimensionada ela apresenta resistência ao fogo superior à de outros Uma peça de madeira exposta ao fogo tornase um combustível para a propagação das chamas porém após alguns minutos uma camad Volumétrica 24 retração ocorre em porcentagens diferentes nas direções tangencial radial e se a retração tangencial com valores de até 10 de variação dimensional podendo causar também problemas de s peças de madeira Na seqüência a retração radial com valores da ordem de 6 de variação dimensional também pode causar problemas de rachaduras nas peças se a retração longitudinal com valores dede 05 de se a seguir um gráfico qualitativo para ilustrar a retração nas peças Um processo inverso também pode ocorrer o inchamento que se dá quando a madeira fica exposta a condições de alta umidade ao invés de perder água ela Erroneamente a madeira é considerada um material de baixa resistência ao fogo Isto se deve principalmente à falta de conhecimento das suas propriedades de ando exposta à chama pois sendo bem dimensionada ela apresenta resistência ao fogo superior à de outros se um combustível para a propagação das chamas porém após alguns minutos uma camada mais externa da Estruturas de madeira madeira se carboniza tornando assim na contenção do incêndio evitando que toda a peça seja destruída A proporção da madeira carbonizada com o tempo varia de acordo com a espécie e de exposição ao fogo Entre a porção carbonizada e a madeira sã encontra região intermediária afetada pelo fogo mas não carbonizada porção esta que não deve ser levada em consideração na resistência Figura Ao contrário por exemplo de uma estrutura metálica que é de reação não inflamável mas que perde a sua resistência mecânica rapidamente cerca de 10 minutos quando em presença de temperaturas elevadas ou Isto tem levado o corpo de bombeiros de muitos países a preferirem as construções com estruturas de madeira devido o seu comportamento perfeitamente previsível quando da ação de um incêndio ou seja algumas normas propagação do fogo em madeiras do tipo coníferas da ordem de 07 mmmin É portanto com base nas normas de comportamento da madeira ao fogo já existentes em alguns países que se pode prever levando em consideração um maior ou menor risco de incêndio e a f a mais nas dimensões da seção transversal da peça de madeira Com isso sabe que mesmo que a madeira venha a ser queimada em 2 cm por exemplo o núcleo restante é suficiente para continuar resistindo m estimar Isto faz com que a madeira tenha comportamento perfeitamente previsível As coníferas por exemplo queimam até 2 cm em 30 minutos e 35 cm em 60 minutos A Figura 15 apresenta os perfis metálicos retorcidos devido à perda de resistência sob alta temperatura apoiados sobre uma viga de madeira que apesar de carbonizada ainda possui resistência madeira se carboniza tornandose um isolante térmico que retém o calor auxiliando assim na contenção do incêndio evitando que toda a peça seja destruída A proporção da madeira carbonizada com o tempo varia de acordo com a espécie e de exposição ao fogo Entre a porção carbonizada e a madeira sã encontra região intermediária afetada pelo fogo mas não carbonizada porção esta que não deve ser levada em consideração na resistência Figura 14 Madeira carbonizada CALIL et al 2000 Ao contrário por exemplo de uma estrutura metálica que é de reação não inflamável mas que perde a sua resistência mecânica rapidamente cerca de 10 minutos quando em presença de temperaturas elevadas ou seja acima de 500C Isto tem levado o corpo de bombeiros de muitos países a preferirem as construções com estruturas de madeira devido o seu comportamento perfeitamente previsível quando da ação de um incêndio ou seja algumas normas gação do fogo em madeiras do tipo coníferas da ordem de 07 mmmin É portanto com base nas normas de comportamento da madeira ao fogo já existentes em alguns países que se pode prever levando em consideração um maior ou menor risco de incêndio e a finalidade de ocupação da construção uma espessura a mais nas dimensões da seção transversal da peça de madeira Com isso sabe que mesmo que a madeira venha a ser queimada em 2 cm por exemplo o núcleo restante é suficiente para continuar resistindo mecanicamente o tempo que se quiser estimar Isto faz com que a madeira tenha comportamento perfeitamente previsível As coníferas por exemplo queimam até 2 cm em 30 minutos e 35 cm em 60 minutos apresenta os perfis metálicos retorcidos devido à perda de resistência sob alta temperatura apoiados sobre uma viga de madeira que apesar de carbonizada ainda possui resistência 25 se um isolante térmico que retém o calor auxiliando assim na contenção do incêndio evitando que toda a peça seja destruída A proporção da madeira carbonizada com o tempo varia de acordo com a espécie e as condições de exposição ao fogo Entre a porção carbonizada e a madeira sã encontrase uma região intermediária afetada pelo fogo mas não carbonizada porção esta que não Ao contrário por exemplo de uma estrutura metálica que é de reação não inflamável mas que perde a sua resistência mecânica rapidamente cerca de 10 seja acima de 500C Isto tem levado o corpo de bombeiros de muitos países a preferirem as construções com estruturas de madeira devido o seu comportamento perfeitamente previsível quando da ação de um incêndio ou seja algumas normas preveem uma gação do fogo em madeiras do tipo coníferas da ordem de 07 mmmin É portanto com base nas normas de comportamento da madeira ao fogo já existentes em alguns países que se pode prever levando em consideração um maior inalidade de ocupação da construção uma espessura a mais nas dimensões da seção transversal da peça de madeira Com isso sabese que mesmo que a madeira venha a ser queimada em 2 cm por exemplo o núcleo ecanicamente o tempo que se quiser estimar Isto faz com que a madeira tenha comportamento perfeitamente previsível As coníferas por exemplo queimam até 2 cm em 30 minutos e 35 cm em 60 minutos apresenta os perfis metálicos retorcidos devido à perda de resistência sob alta temperatura apoiados sobre uma viga de madeira que apesar de Estruturas de madeira 26 Figura 15 Estrutura após um incêndio WILCOX et al 1991 25 DURABILIDADE NATURAL A durabilidade da madeira com relação a biodeterioração depende da espécie e das características anatômicas Certas espécies apresentam alta resistência natural ao ataque biológico enquanto outras são menos resistentes Outro ponto importante que deve ser destacado é a diferença na durabilidade da madeira de acordo com a região da tora da qual a peça de madeira foi extraída pois como visto anteriormente o cerne e o alburno apresentam características diferentes incluindose aqui a durabilidade natural com o alburno sendo muito mais vulnerável ao ataque biológico A baixa durabilidade natural de algumas espécies pode ser compensada por um tratamento preservativo adequado às peças alcançandose assim melhores níveis de durabilidade próximos dos apresentados pelas espécies naturalmente resistentes 26 RESISTÊNCIA QUÍMICA A madeira em linhas gerais apresenta boa resistência a ataques químicos Em muitas indústrias ela é preferida em lugar de outros materiais que sofrem mais facilmente o ataque de agentes químicos Em alguns casos a madeira pode sofrer danos devidos ao ataque de ácidos ou bases fortes O ataque das bases provoca aparecimento de manchas esbranquiçadas decorrentes da ação sobre a lignina e a hemicelulose da madeira Os ácidos também atacam a madeira causando uma redução no seu peso e na sua resistência Estruturas de madeira 27 3 SECAGEM DA MADEIRA Em face da constituição anatômica das árvores que retém grande quantidade de líquidos a madeira extraída deve passar por processos de secagem antes de ser utilizada 31 PROCESSO DE SECAGEM E SEUS EFEITOS O início da secagem começa com a evaporação da água localizada no lúmen das células vasos traqueídeos fibras etc denominada de água livre ou água de capilaridade A madeira perde de forma rápida a água de capilaridade sem sofrer contrações volumétricas significativas ou alterações nas suas propriedades resistentes Após a perda de água de capilaridade permanece na madeira a água contida nas paredes celulares denominada de água de adesão O teor de umidade relativo a este estágio é denominado de ponto de saturação das fibras PSF estando este valor em torno de 20 do peso seco Alterações na umidade abaixo do PSF acarretam o aumento das propriedades resistentes da madeira e contrações volumétricas Figura 16 Figura 16 Gráfico resistência da madeira x teor de umidade ALMEIDA 1998 Ao final do processo de secagem há um equilíbrio dinâmico entre a umidade relativa do ar em que a madeira se encontra exposta e a umidade da madeira denominado de umidade de equilíbrio UE A umidade de equilíbrio é então função da umidade do ar e da temperatura ambiente portanto podendo ser especificada para cada região onde será empregada Figura 17 12 20 Madeira seca ao ar Madeira seca artificialmente Madeira saturada Teor de umidade U Resistência da madeira fu PSF Estruturas de madeira Alterações no teor de umidade abaixo do ponto de saturação acarretam variações dimensionais na madeira bem como nas propriedades de resistência Por isso para a utilização da madeira em estruturas é necessário o conhecimento prévio da umidade relativa do ar e temperatura ambiente onde a estrutura será implantada Figura 17 Curvas de equilíbrio higrotérmico da madeira CRUZ MACHADO e NUNES 1994 32 DEFEITOS DEVIDO À SE Os defeitos mais comuns que se estabelecem dura e rachaduras geralmente devido a uma secagem rápida nas primeiras horas 2 colapso que se origina nas primeiras etapas da secagem e muitas vezes acompanhado de fissuras internas 3 abaulamento que se deve a tensões inte quais apresenta a árvore combinada a uma secagem irregular No caso 3 a deformação é causada pela contração diferenciada nas três direções do corte da madeira originando defeitos do tipo arqueamento encanoamento encurvamento e torcedura como ilustra a Figura Alterações no teor de umidade abaixo do ponto de saturação acarretam variações dimensionais na madeira bem como nas propriedades de resistência Por isso para a utilização da madeira em estruturas é necessário o conhecimento prévio da iva do ar e temperatura ambiente onde a estrutura será implantada Curvas de equilíbrio higrotérmico da madeira CRUZ MACHADO e NUNES 1994 DEFEITOS DEVIDO À SECAGEM Os defeitos mais comuns que se estabelecem durante a secagem são 1 fendas e rachaduras geralmente devido a uma secagem rápida nas primeiras horas 2 colapso que se origina nas primeiras etapas da secagem e muitas vezes acompanhado de fissuras internas 3 abaulamento que se deve a tensões inte quais apresenta a árvore combinada a uma secagem irregular No caso 3 a deformação é causada pela contração diferenciada nas três direções do corte da madeira originando defeitos do tipo arqueamento encanoamento encurvamento e Figura 18 28 Alterações no teor de umidade abaixo do ponto de saturação acarretam variações dimensionais na madeira bem como nas propriedades de resistência Por isso para a utilização da madeira em estruturas é necessário o conhecimento prévio da iva do ar e temperatura ambiente onde a estrutura será implantada Curvas de equilíbrio higrotérmico da madeira CRUZ MACHADO e NUNES 1994 nte a secagem são 1 fendas e rachaduras geralmente devido a uma secagem rápida nas primeiras horas 2 colapso que se origina nas primeiras etapas da secagem e muitas vezes acompanhado de fissuras internas 3 abaulamento que se deve a tensões internas as quais apresenta a árvore combinada a uma secagem irregular No caso 3 a deformação é causada pela contração diferenciada nas três direções do corte da madeira originando defeitos do tipo arqueamento encanoamento encurvamento e Estruturas de madeira Figura 18 Principais tipos de defeitos em peças de madeira após secagem Junta Del Acuerdo de Cartagena 1980 Principais tipos de defeitos em peças de madeira após secagem Junta Del Acuerdo de Cartagena 1980 29 Principais tipos de defeitos em peças de madeira após secagem Junta Del Acuerdo de Cartagena 1980