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
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.
Eucalyptus Grandis
Pinus Caribea
11
2
união desses faz com q/
os valores das propriedades
da madeira, apresentem uma
grande dispersão.
Resistência (KN/cm )
•A
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Corpos-de-prova
 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 perdêlo 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.
Coníferas
Dicotiledôneas
Celulose
48 – 56%
46 – 48%
Hemicelulose
23 – 26 %
19 – 28%
Lignina
26 – 30%
26 – 35%
 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  m2
w
100
m2
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
dimensional;
com
valores
de
0,5%
de
variação
 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
• 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
• 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.