Estruturas de Madeira

Patologia das EstruturasCapitulo 6

6. Estruturas de Madeira6. Estruturas de Madeira

6.1 Histórico6.1 Histórico

A madeira é usada como material de construção desde os tempos mais remotos da humanidade.

Há cerca de 2500 AC , existiam comunidades que moravam em casas construídas sobre plataformas de madeira.

Os povos primitivos ao longo da história do mundo utilizaram pontes suspensas com cabos de raízes fibrosas ou cipós e pisos de madeira, semelhantes as pontes penseis de hoje em dia, com cabos e tabuleiro em aço.


Cabana circular, um dos primeiros tipos de abrigo primitivo.

Ferramentas primitivas, presa no topo com fibras.


Cabana alongada, uma evolução para ganhar espaço.

Ferramentas primitivas, presa no topo com fibras e forquilhas.


Cruck Frames. Uso de peças maiores, naturalmente fletidas. Preocupação com durabilidade, afastando

a madeira do solo.

Ferramentas mais modernas, como serras e machados. Presa no topo com cavilhas.


Evolução dos Cruck Frames.


Cabanas de tronco (log cabins).


Estruturas de madeira fechadas com adobe, pau a pique ou tijolo.


Os romanos em suas conquistas usaram muito a madeira.

Eles aprenderam a saturar o material com alúmen de modo a torná-lo mais resistente ao fogo, a impregná-lo com óleo e resina para protegê-lo contra a umidade. Aprenderam também quais os tipos de madeira mais adequados para as diferentes peças estruturais.

Carvalho para as fundações, a bétula para estacas submersas, o cipreste ou o cedro para uso em estruturas com grandes cargas de compressão


Na Noruega existem até hoje igrejas de madeira, as chamadas “Stave Churches”, que datam do início do século.

Uma destas igrejas em Urnes no Fjord de Luster foi construída em 1150. Escavações feitas no local mostraram que esta era a terceira igreja construída naquele lugar. Pelos esquemas estruturais pode-se deduzir que os construtores tinham uma clara compreensão quanto aos problemas de contraventamento das estruturas (fig 2) e também dos problemas de apodrecimento da madeira por excesso de umidade.


Corte na estrutura de uma Stave Church na Noruega.

Observar Contraventamentos


Pontes na Suíça


Casa na Inglaterra Medieval.

Sistema estrutural bem definido, na base de

quadros.

Estas construções se espalharam nos Estados Unidos, construídas pelos imigrantes na

metade do século XVIII. (1750)


Esquema estrutural, conhecido como Baloon Frame.


Ponte nos Estados Unidos, Rio Schuylkill, Filadelfia cerca de 1798-1806.

Construída por Timothy Palmer um dos pioneiros das pontes de madeira


Madeira utilizada como escoramento em pontes.


Exemplos de Estruturas

Modernas.Ponte de Vihantasalmi, na Finlandia.


Ponte de Vihantasalmi

, na Finlandia.

Vigas de madeira 265x1350mm


Ginásio de Hakon.Noruega.


Exemplos deEstruturasModernas


Cobertura de Piscina na Itália.

Vão de 48m, e treliça com 5,5m de altura


Ponte em arco, madeira laminada e colada.


Passarela em Essing Alemanha.


Vão máximo 73m, ponte pênsil, modelo em túnel de vento.


6.2 Características do Material 6.2 Características do Material MadeiraMadeira

Material AnisotrópicoNão tem o mesmo comportamento nas

direções principais;

Material HigroscópicoTroca umidade com o ambiente.


Seção em tronco.


Ampliação da

Seção em tronco.

Direção das fibras


Como é um material orgânico, o controle de qualidade de sua produção é muito difícil.

• Madeira Bruta

• Madeira Falquejada

• Madeira Serrada

• Madeira Industrializada.


• Madeira Bruta ou madeira roliça.

• Madeira Falquejada, obtida trabalhando o tronco com machados.


• Madeira Serrada

Obtida com corte e desdobro das peças.

Melhor época para abate são as épocas secas. No Brasil, meses sem “R”. (maio, junho, julho, agosto).


Desdobros mais comuns


Defeitos de secagem.


•Estabilidade das dimensões;

•Elimina risco de ataque de fungos;

•Reduz o peso;

•Aumenta a resistência mecânica;

•Melhora a trabalhabilidade;

•Melhora as condições de colagem.


Secagem Natural (ao ar)

Menor custo;

Falta de Controle de ventilação, umidade e temperatura;

Falta de controle de qualidade


Secagem Artificial

Maior custo;

Controle da velocidade do processo;

Controle de qualidade


Defeitos congênitos, de crescimento de desdobro.

Patologia das Estruturas

Capitulo 6

a) Nó

b) Fendas

c) Gretas

d) Abaulamento

e) Arqueamento

f) Fibras Reversa

g) Esmoado

h) Empenamento1 - Fendas Periféricas

2 a 4 - Fendas no cerne

1 – Greta Parcial

2 - Gretas Completas

Congênitos e Crescimento


Defeitos no desdobro por

deformação devido a anisotropia.

Patologia das EstruturasCapitulo 6Categoria das Madeiras


6.3 Projeto6.3 Projeto

6.3.1 Problemas de Concepç6.3.1 Problemas de Concepçãoão Estrutural Estrutural

a) Contraventamentos

• Do mesmo modo que o aço, as estruturas de madeira são formadas de barras, que devem ser unidas e contraventadas para trabalharem bem.


Corda comprimida completamente fora do

plano.


b) Problemas de ligações.

Durante muito tempo, os detalhes de ligações de madeira, com entalhes e grampos foram um meio de ligação seguro destas peças.

Com o desenvolvimento de peças de maior porte, de madeira laminada e colada, ocorreu também uma mudança na maneira de unir as peças.


Uniões com parafusos em peças de madeira.

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Emenda em terça. Não funciona a flexão.

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Chegada da terça no rincão. A terça está solta.

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Terça deformada e reforçada com pontaletes.


6.3.2 Problemas de Degradação Biológica6.3.2 Problemas de Degradação Biológica

A decomposição biológica da madeira é provocada por fungos, insetos, moluscos, crustáceos e bactérias.


a) Fungos Os fungos são vegetais rudimentares que se

nutrem de material orgânico em decomposição. Os fungos provocam a destruição da estrutura celular da madeira. De modo geral são classificados em três grupos:


Fungos Superficiais, que se desenvolvem na superfície da madeira nutrindo-se de resíduos aí contidos.

Não comprometem a resistência da madeira nem mesmo sua estética.


Fungos Manchadores apresentam hifas pigmentadas que são as responsáveis pela coloração. Atacam o tecido parenquimatoso (de armazenamento), alimentando-se de substancias armazenadas na madeira tais como amido, açucares e proteínas.


Fungos Apodrecedores, que podem ser divididos em:

Fungos de Podridão Mole, atacam a parede

celular; amolecendo a madeira, que pode ser removida facilmente. A madeira intensamente deteriorada pelo fungo de Podridão Mole, apresenta uma redução marcante de todas as suas características mecânicas devido a destruição de seus elementos estruturais. Como é um apodrecimento superficial, sua importância vai depender muito da seção estrutural da madeira.


Fungos de Podridão Parda, que atacam a parede celular, degradando a celulose e hemicelulose. Pode ocorrer em porções profundas da madeira. Quando em estágio avançado de ataque, a madeira tende a colapsar parcialmente, provocando a formação de trincas paralelas e perpendiculares as fibras. Além da alteração da coloração da madeira, sua densidade diminui. As características mecânicas enfraquecem rapidamente, sendo que a resistência ao impacto é a propriedade mais afetada.


Fungos de Podridão Branca, atacam a superfície da parede celular (lignina). A madeira apresenta-se mais clara e mais macia na região apodrecida. Provoca os mesmos problemas nas características estruturais que a podridão parda, com menos rapidez, porém com maior intensidade no final do processo.


Os fungos se desenvolvem se existe oxigênio, (em uma temperatura entre 0 e 40 graus, sendo o ideal entre 25 e 30 graus), se existe umidade, e se o ph está entre 2 e 7, sendo ideal entre 4,5 e 5.

Os sintomas que denunciam o ataque de fungos são:· Mudança de coloração da madeira.· Amolecimento da madeira· Mudança de densidade· Mudança de odor.


O combate se faz pela secagem da madeira, sua esterilização através do calor, supressão de oxigênio ou envenenamento da madeira com produtos químicos.


A nível de projeto, deve-se atentar para os seguinte pontos:

• Evitar pontos de condensação e entrada de água.• Aplicar impermeabilizante nos encaixes e apoios das

vigas• Utilizar madeiras pelo menos 20cm para fora do solo.• Fazer telhados com beirais maiores que 80cm.• As calçadas laterais devem ser inclinadas para evitar

acumulo de água.• Deixar espaço livre entre o assoalho e o solo e entre o

forro e a cobertura para ventilação.• Tratar preventivamente com produtos químicos.


Os pontos mais comuns de entrada de água são:

• Inflexão na borda do telhado;• Telhas quebradas ou corridas;• Sub dimensionamento de calhas;• Contato direto da madeira com a

alvenaria.


Inclinação nas telhas, propiciando entrada de

água.


Barrotes apoiados diretamente em alvenaria perto do solo e atacados por

fungos.


Guarda pó de Alumínio para proteção telhado.


b) Insetos

Existe um grande número de insetos que ataca a madeira.

Falaremos dos mais comuns:

• Cupins (Termites)• Brocas• Xilófagos Marinhos


b1) Cupins

Talvez o maior problema das estruturas de madeira nas regiões tropicais.

O custo de tratamento contra cupins é estimado em cerca de 1.92 bilhões de dólares anualmente.

Uma vez que o uso de defensivos químicos está cada vez mais restrito, é importante prevenir os ataques a novos prédios com detalhes apropriados.


Existem mais de 2.000 espécies conhecidas de cupins.

São divididos em dois grandes grupos:

• Cupins de madeira seca (Drywood Termites)• Cupins de solo (Subterranean Termites)

Os cupins de solo são responsáveis por cerca de 95% dos danos em construções.

O maior predador de cupins é a formiga.


Os cupins são insetos sociais e se organizam em castas, com estruturas permanentes, com rainhas, trabalhadores e soldados.

Os trabalhadores são responsáveis pela alimentação da colônia e mantém o ninho limpo. Também alargam as galerias e constroem o ninho. O ninho pode ter uma população de algumas centenas até alguns milhões de indivíduos.

Os soldados são responsáveis pela defesa da colônia, são cegos, não possuem asas e são estéreis.


Cupins de Madeira seca.

Normalmente existem em áreas costeiras. Eles comem o interior das madeiras e podem sobreviver em madeiras com somente 6% de umidade.

Deixam uma camada externa fina para proteção, o que pode tornar sua detecção difícil.

Atacam coníferas e não coníferas.


Ciclo do cupim de madeira seca.

Como os cupins revoam periodicamente para disseminação das

colônias é freqüente a descoberta de asas dos insetos nos ambientes

infestados.


Podem ser detectados por inspeção e busca na madeira de pequenos furos (1,5mm), que servem para expulsar seus resíduos fecais.

O acúmulo de resíduos fecais junto a peça também pode servir para reconhecer o ataque.

A proteção das peças é difícil uma vez que os cupins não precisam do acesso pelo solo.


Cupim de madeira seca no marco da

porta.


Cupins de solo.

São mais disseminados que os cupins de madeira seca. Seu poder de destruição também é maior, com conseqüências econômicas mais graves.


Normalmente vivem no solo e as vezes podem escavar até 70m em busca do lençol freático.

Cavam túneis externos para se protegerem do inimigo, principalmente as formigas, e do sol.

Os túneis chegam a ter mais que 50m, e podem ser feitos em pisos, paredes, lajes de concreto, tubulações etc. Os túneis visam atingir alimento (madeiras) distantes do ninho.


Aspectos de cupinzeiros no campo


Costumam vedar com o mesmo material que constroem os túneis as frestas e orifícios que ligam os locais atacados ao meio externo.

Logo uma inspeção cuidadosa de peças fixas a alvenaria, como rodapés, marcos de portas revestimentos, pode levar à descoberta deste predadores.


Cupim ativo em terças e caibros.

Túneis


Cupim ativo junto a parede.


Treliça destruída por cupim.


Cupinzeiro dentro do telhado.


Piso sem tábuas.


Trecho com “bacalhau”.


Trecho com ataque severo.

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Vista Geral, vendo-se esteios e madres.

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Detalhe da madre.

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Detalhe do esteio.


Medidas para evitar o ataque de cupins.

Remoção de todo entulho de madeira da área a ser construída;

Deixar terreno com inclinação para escoar a água;

Deixar madeira distante do solo e proteger com escudo;

Tratamento do solo e da madeira.


c) Brocas Também são insetos porém de outra ordem.

Seu tamanho varia desde 1mm até 200mm de comprimento.

Algumas famílias especialmente atacam a madeira, desde arvores vivas até madeiras em decomposição.


Ciclo das brocas.


Manual do IPT.


Normalmente seu ataque é percebido no ciclo final, quando os adultos perfuram a madeira para ganhar o meio externo.

Os orifícios, a princípio, podem ser confundidos com cupim de madeira seca, porém como as brocas não são insetos sociais cada orifício representa a saída de uma broca e a madeira apresenta então um grande número de orifícios o que não é comum no ataque de cupins.


d) Xilófagos Marinhos Os xilófagos marinhos podem ser divididos em dois

grandes grupos: • Organismos Incrustantes

• Organismos Perfuradores

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