A madeira é um dos materiais estruturais mais antigos utilizados pelo homem em edificações. Acrescente-se ainda o fato da madeira possuir um vasto campo de aplicação em construções como, pontes, residências, igrejas, passarelas, cimbramentos, edificações sujeitas a agentes altamente corrosivos etc.
Apesar da madeira ter qualidades estruturais bastante apreciáveis, ainda há muito preconceito em relação a sua utilização como material estrutural. Em grande parte devido à falta de conhecimento adequado a respeito deste material, da falta de projetos específicos, bem como da cultura da construção civil brasileira. Como todos os materiais, a madeira apresenta vantagens e desvantagens em relação a sua utilização
Principais vantagens do uso da madeira:
- É renovável, abundante e altamente sustentável na natureza;
- Possui elevada resistência em relação a sua baixa massa específica;
- Excelente isolante térmico e acústico;
- Facilidade de trabalho e união das peças;
- Inerte, mesmo quando está exposta a ambientes químicos;
- Baixa demanda de energia para produção;
- Pode ser reutilizada, por várias vezes;
- Tem custo relativamente baixo.
Possíveis desvantagens:
- Possui variações transversais e longitudinais devido à variação da umidade;
- É combustível, particularmente na forma fragmentada, como gravetos e lascas. (1);
- É relativamente vulnerável ao ataque de insetos e fungos, se não for tratada adequadamente;
- Possui composição heterogênea e anisotrópica;
(1) As estruturas de madeira resistem longo tempo às altas temperaturas, sem perder as características mecânicas. Sob as mesmas condições, já ocorre o colapso do concreto, do aço e do alumínio.
Além das características citadas acima, podemos citar ainda a beleza arquitetônica. Provavelmente por se tratar de um material natural, e gerar um visual atraente que agrada a maioria das pessoas.
Por outro lado, a madeira também possui algumas características indesejáveis em estruturas. A despeito das desvantagens, alguns dos seus efeitos podem ser contornados através da utilização de preservativos, indispensáveis para os projetos de estruturas de madeira expostas às circunstâncias propicias à proliferação dos efeitos indesejáveis em estruturas deste tipo. O tratamento da madeira é indispensável para peças em posições sujeitas a variações de umidade e de temperatura favoráveis ao desenvolvimento de agentes externos.
Madeiras estruturais
As espécies de madeiras mais utilizadas em estruturas no Brasil são: Peroba Rosa, Ipê, Eucalipto, Pinho, Jatobá, Maçaranduba, Garapa, Cumaru, Aroeira e Itaúba.
A madeira apresenta um comportamento estrutural bastante apreciável, pois possui resistência mecânica tanto a esforços de tração como a compressão, além de resistência a tração na flexão e tem resistência a choques e cargas dinâmicas absorvendo impactos que dificilmente seriam absorvidos com outros materiais;
Através do desenvolvimento de técnicas modernas com o intuito de melhorar as qualidades da madeira, esta passou a ser mais utilizada, uma vez que tais procedimentos melhoram as boas características deste material e eliminam ou minoram os inconvenientes citados na tabela 2.
A madeira é um material que não possui homogeneidade e tem muitas variações. Ademais, há diversas espécies com propriedades distintas. Desta forma, é necessário o conhecimento das características para o melhor aproveitamento possível do material. Os procedimentos necessários para caracterização das espécies de madeira e a definição de parâmetros a serem seguidos são dados pela Norma Brasileira para Projeto de Estruturas de Madeira, NBR 7190/97.
Tabela 4 – Dimensões mínimas exigidas pela norma para elementos de madeira.
As madeiras estruturais apresentam características que lhes são bem peculiares dentro do grupo dos materiais estruturais utilizados na construção civil. Essas características dizem respeito à anisotropia da madeira e ao fato desta sofrer variações nas suas dimensões, devido sua característica higroscópica.
Anisotropia da madeira
Diz-se que um material é anisotrópico quando as propriedades físicas ou químicas não apresentam as mesmas características nas diversas direções em que se pode analisar tal material. O processo de crescimento da árvore determina uma simetria axial e uma direção predominante das células que constituem o lenho. Este arranjo resulta na anisotropia da madeira.
Devido à constituição da árvore, as suas propriedades físicas, mecânicas e tecnológicas não são as mesmas nos três sentidos principais: axial, radial e tangencial. Portanto a madeira é um material anisotrópico.
Higroscopia da madeira
Por ser um material higroscópico, a madeira absorve umidade da atmosfera quando seca, e a libera quando úmida, procurando manter o equilíbrio nas condições de vapor de água da atmosfera circunvizinha.
Ao absorver água, as dimensões da peça de madeira aumentam (inchaço) e, ao liberar água, as dimensões diminuem (retração). Por ser um material anisotrópico, ela apresenta diferentes variações dimensionais, nas diferentes direções principais.
As diferentes retrações nas três direções; tangencial, radial e axial, explica a maior parte dos defeitos que ocorrem com a secagem da madeira: rachaduras e empenamentos. Dependendo da regularidade na direção das fibras, de certas espécies de madeira, os empenamentos serão mais, ou menos acentuados.
Propriedades físicas da madeira
Umidade
É dada pela quantidade de água infiltrada na madeira, e é medida através da porcentagem de água infiltrada, em relação a sua massa quando seca.
Massa Específica
De um modo geral, a madeira apresenta uma massa específica bastante reduzida, se comparada com outros tipos de materiais estruturais. Tal característica é bastante relevante na etapa de especificação dos materiais que constituirão a estrutura.
A massa específica pode ser básica ou aparente: a básica é calculada através do quociente entre a massa seca e o volume saturado da peça. Por outro lado, a massa específica aparente é calculada considerando-se o volume de uma peça de madeira com umidade de12%.
Retrabilidade
É a característica relativa à diminuição (retração) das dimensões da madeira devido à perda de água impregnada. A madeira possui maior retrabilidade na direção tangencial seguida pelas direções radial e axial.
Módulo de elasticidade
Para a madeira há diversos tipos de módulo de elasticidade, que dependem do tipo de esforço e da direção do mesmo em relação às fibras. O módulo de elasticidade básico é na direção longitudinal, na compressão ou tração, paralela às fibras.
Os módulos de elasticidade são definidos em função do tipo de esforço: paralelo ou normal às fibras, flexão e torção. O módulo de elasticidade é uma característica relativa a cada material. É a constante utilizada para determinar o estado das tensões, no regime elástico do material.
Duas estruturas notáveis em madeira
Atualmente é a maior estrutura de madeira do mundo. O edifício é conhecido popularmente como “Las Setas de la Encarnación”. É organizado em cinco pisos. O subterrâneo contém o Antiquarium; um sítio arqueológico em exposição. No térreo está o mercado central, no piso 1 há um palco de apresentações. No piso 2 há um restaurante com excelente vista sobre o centro de Sevilha, e no 3 uma passarela panorâmica
As treliças em madeira do solo até a cobertura, concluídas em julho de 2009, consistem numa montagem inédita de 16km de Viga Lamelar Colada de “Picea abies” (Conífera), que se entrecruzam para formar uma malha hexagonal. Ela é recoberta de uma membrana em Fibra de Vidro, revestida de PTFE, que protege o ambiente interno da radiação solar, é autolimpante, e permite transparecer a iluminação interna à noite.
Considerações:
Devemos observar que estes projetos, como tantos outros em diferentes países, são financiados pelo poder público dessas nações. Portanto, é o Estado que promove o uso de materiais renováveis e sustentáveis em obras de interesse público, e que se tornam exemplares para os cidadãos.
No Brasil há um grande preconceito em relação ao emprego da madeira. Isto se deve ao desconhecimento evidente do material, e à falta de projetos específicos. Por outro lado, os cartéis do setor da construção civil convencional aliciam a maioria dos membros do governo, em favor de seus próprios interesses.
As escolas brasileiras não conseguem suplantar essa blindagem corporativa e, dessa forma, não capacitam técnicos, engenheiros e arquitetos no segmento madeireiro. O despreparo desses profissionais dificulta a multiplicação dos projetos de construções em madeira de qualquer porte, e em todas as áreas.
Um fato quase desconhecido de todos, refere-se à resistência mecânica das madeiras, que podem ser mais resistentes que o concreto convencional. Ensaios específicos de laboratório comprovam esse dado. A altas temperaturas, no caso de incêndios, a madeira leva enorme vantagem sobre o concreto e o aço.
Outro aspecto, que confunde a sociedade menos esclarecida, é a questão ecológica. Para o leigo, o uso da madeira significa devastação de florestas. Entretanto, é na reflorestação que a madeira irá retirar o CO2 da atmosfera e que formará, com a água, através da fotossíntese, o tecido principal de sua estrutura e crescimento. Com esse processo irá conservar a umidade do solo, e preservar os mananciais hídricos.
Referências Bibliográficas:
www.shigerubanarchitects.com
www.jdg-architectes.com
www.jmayerh.de
Leitura Recomendada:
> Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo – FEC – UNICAMP.
“Sistemas estruturais de edificações e exemplos”
Departamento de Estruturas – DES – Bolsistas:
Marta Francisca Suassuna Mendes de Souza-RA 063060
Rafael Bezerra Rodrigues-RA 063777
Orientador: Dr. Nilson Tadeu Mascia – Campinas (SP)-Julho de 2008
> Faculdade de Engenharia Civil – UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA.
“Estruturas De Madeira” – Notas de Aula
Professor: Francisco A. Romero Gesualdo – Maio de 2003
Links Úteis:
Texto do Eng. Élcio Ielpo do blog (www.madeirambiente.com.br)
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