Estruturas de madeira curiosidades, Notas de aula de Arquitetura. Universidade de Passo Fundo (UPF)
Marcio_B
Marcio_B27 de Abril de 2015

Estruturas de madeira curiosidades, Notas de aula de Arquitetura. Universidade de Passo Fundo (UPF)

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Vantagens e Desvantagens do uso da Madeira, Curiosidades sobre o seu uso.
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Microsoft Word - ESTRUTURADEMADEIRA25.doc

ESTRUTURAS EM MADEIRA

VANTAGENS DO USO As vantagens do uso da madeira como material de construção são muitas, nomeadamente:

1. Produto Natural - a madeira é um produto de origem natural e renovável, cujo

processo produtivo em relação a outros produtos industrializados, exige baixo consumo

energético e respeita a natureza. Constitui um dos escassos materiais de construção de

origem natural, o que à partida lhe proporciona uma série de vantagens em relação aos

demais. A madeira de uso corrente não é tóxica, não liberta odores ou vapores de origem

química, sendo, portanto segura ao toque e manejo. Ao contrário de outras matérias-primas

a madeira quando envelhece ou deixa de desempenhar a sua função estrutural, não constitui

qualquer perigo para o meio ambiente, já que é facilmente reconvertida.

2. Renovável - fazemos uso da madeira como matéria-prima há milhares de anos.

No entanto este recurso contínua disponível e a crescer em novos povoamentos florestais.

Enquanto novas árvores forem plantadas de forma conscienciosa e sem comprometer os

recursos naturais e, repor as abatidas, a madeira vai continuar a estar disponível.

3. Armazéns de Carbono - para a formação da madeira, as árvores captam o

carbono da atmosfera, e libertam oxigênio. Ao fazermos uso da madeira, estamos a

armazenar o carbono absorvido durante o tempo de vida da obra ou edifício no estado sólido

e, portanto, a evitar que este se liberte para a atmosfera e, agrave o problema ambiental do

efeito de estufa.

4. Excelente Isolante - o isolamento é um aspecto importantíssimo para a redução

da energia usada no aquecimento e climatização de edifícios. A madeira é um isolante

natural que pode reduzir a quantidade de energia necessária na climatização de espaços

especialmente quando usada em janelas, portas e pavimentos. Apresenta boas condições

naturais de isolamento térmico e absorção acústica.

5. Fácil de Trabalhar - trata-se de uma matéria-prima muito versátil que pode ser

usada de forma muito variada e que cumpre com certas e determinadas especificações, de

acordo com o tipo de aplicação pretendida. Permite ligações e emendas fáceis de executar.

6. Durabilidade - Os arqueólogos pesquisam peças antigas ainda existentes em

madeira tais como: sarcófagos, embarcações, esculturas, utensílios domésticos, armas,

instrumentos musicais, elementos de construções. É possível observar-se algumas dessas

peças em perfeito estado.

7. Segurança - A madeira não oxida. O metal quando é levado a altas

temperaturas pela ocorrência de fogo deforma-se, perdendo a função estrutural.

Naturalmente, se o ferro do betão armado não estiver com o revestimento adequado,

também este perde a função estrutural quando submetido a altas temperaturas. A madeira

na natureza já desempenha uma função estrutural. Depois de serrada, quando utilizada

como estrutura de um edifício, funciona como um elemento pré-moldado, de fácil montagem

(leve, macio), que não passou por processos de fabrico que determinem sua resistência. O

que determina a sua resistência é apenas a sua espécie.

8. Versatilidade de uso - pode ser produzida em peças com dimensões

estruturais que podem ser rapidamente desdobradas em peças pequenas, de uma

delicadeza excepcional.

9. Reutilizável - Capacidade de ser reutilizada várias vezes.

10. Propriedades físico-mecânicas - Foi o primeiro material empregue, capaz de

resistir tanto a esforços de compressão como de tracção. Tem uma baixa massa volúmica e

resistência mecânica elevada. Pode apresentar a mesma resistência à compressão que um

betão de resistência razoável. A resistência à flexão pode ser cerca de dez vezes superior à

do betão, assim como a resistência ao corte. Não se desfaz quando submetida a choques

bruscos que podem provocar danos noutros materiais de construção.

11. Textura - no seu aspecto natural apresenta grande variedade de padrões.

12. Economia - Em relação ao custo, a construção de uma casa pré-fabricada é,

em média, cerca de 30% abaixo do custo da alvenaria. Isto em casas de médio padrão, as

casas de padrão mais elevado tem valores muito parecidos às casas convencionais.

13. Prazo de execução - Os prazos de execução são bem interessantes.

Geralmente um imóvel de dois dormitórios, 60 m², leva 30 dias para ser executado; uma

casa de 100 m² a 110 m², 60 dias; e de 180 m², 90 dias. Uma casa de alvenaria do mesmo

porte exige cerca de quatro a seis meses.

DESVANTAGENS DO USO

Em oposição apresenta as seguintes principais desvantagens, que devem ser cuidadosamente

levadas em consideração no seu emprego como material de construção:

1. Variabilidade - é um material fundamentalmente heterogêneo e anisotrópico.

Mesmo depois de transformada, quando já empregue na construção, a madeira é muito

sensível ao ambiente, aumentando ou diminuindo de dimensões com as variações de

umidade.

2. Vulnerabilidade - é bastante vulnerável aos agentes externos, e a sua

durabilidade é limitada, quando não são tomadas medidas preventivas.

3. Combustível.

4. Dimensões - são limitadas: formas alongadas, de secção transversal reduzida.

5. Classificação por rendimentos de cortes limpos - O uso desse sistema para

classificar tábuas e pranchas, pressupõe que as mesmas serão recortadas em peças

menores. Basicamente consiste em obter porções retangulares livres de defeitos em um lado

da peça e relacionar a área total dessas porções limpas com a área total da peça, obtendo,

dessa forma, o rendimento. As classes são estabelecidas de acordo com: dimensões da

peça; dimensões dos cortes; número de cortes; e rendimento de cortes limpos.

6. Situação no Brasil - Apesar da série de vantagens de caráter industrial e

comercial da padronização de medidas e de qualidade da madeira serrada, que beneficiam

tanto os produtores quanto os consumidores, no Brasil as peças de madeira empregadas na

construção civil são especificadas em dois extremos:

I. - Madeira não selecionada que compreende todo o produto da tora exceto as peças

inaproveitáveis. Esse sistema prejudica o produtor, pois peças sem defeito e que às

vezes são utilizadas num uso que poderia aceitar alguns defeitos, são

comercializadas sob um mesmo preço de uma peça com defeitos;

II. - Madeira de primeira qualidade em que as peças praticamente são isentas de defeitos.

Neste caso, pedaços significativos de madeira são desprezados na serraria

constituindo um sério problema de descarte e um evidente desperdício do recurso

florestal. Por outro lado, o consumidor fica desprotegido pois não há uma definição do

que seja madeira de primeira o que gera dúvidas no momento da inspeção de

recebimento.

Estes inconvenientes fizeram com que a madeira fosse numa determinada época,

ultrapassada pelo aço e pelo betão armado, e substituída na execução de estruturas

provisórias, como por exemplo, cofragens.

No entanto, a madeira apenas adquiriu reconhecimento como material moderno de

construção, com condições para atender às exigências de técnicas construtivas

recentemente promovidas, quando os processos de aperfeiçoamento foram desenvolvidos e

permitiram anular as características negativas que a madeira apresenta no seu estado

natural:

1. A degradação das suas propriedades e o aparecimento de tensões internas

decorrentes de alterações da umidade são anulados pelos processos desenvolvidos de

secagem artificial controlada;

2. A deterioração da madeira em ambientes que favoreçam o desenvolvimento dos

seus principais predadores é contornada com os tratamentos de preservação;

3. A marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa

orientada, assim com a limitação das suas dimensões são resolvidas pelos processos de

transformação nos laminados, contra placados e aglomerados de madeira.

TIPOS DE MADEIRAS

São conhecidas centenas de espécies de madeira que podem ser utilizadas

estruturalmente. Entretanto, apenas algumas delas são comercializadas atualmente por

questões regionais já que algumas espécies são encontradas dentro de uma área específica,

questões financeiras onde outras espécies não possuem interesse comercial por parte dos

setores de extração e beneficiamento ou simplesmente pela ignorância das propriedades de

resistência e elasticidade de espécies não usuais.

angelim

cedrilho

goiabão

massaranduba

angelim amargo

cedro

guajara

parinari

angelim pedra

copaíba

guapuruvú

pau brasil

angico preto

cumarú

guarucaia

pau roxo

araroba

cupiúba

imbuia

peroba rosa

aroeira do sertão

euc. citriodora

ipê

pinho do paraná

bagre

euc. grandis

itaúba

pinus elliiotti

caixeta

euc. saligna

jacarandá da Bahia

pinus taeda

canela

faveira

jatobá

roxinho

canela preta

garapa

louro

sapucaia

NOMENCLATURAS DA MADEIRA Apresentam-se nas tabelas abaixo a nomenclatura, seguida das seções comerciais das

madeiras encontradas no Brasil.

TABELA 1 - Madeira serrada

NOMENCLATURA SEÇÃO TRANSVERSAL NOMINAL (CM)

Ripas 1,2 x 5,0 ;1,5 x 5,0

Ripões 2,0 x 5,0 ; 2,5 x 6,0

Sarrafos 2,0 x 10,0 ; 3,0 x 12,0 ; 3,0 x 16,0

Caibros 5,0 x 6,0 ; 6,0 x 6,0

Caibrões 5,0 x 8,0 ; 6,0 x 8,0

Pontaletes 7,5 x 7,5 ; 10,0 x 10,0

Vigotas, Vigas 6,0 x 12,0 ; 6,0 x 16,0

Tábuas 2,5 x 22,0 ; 2,5 x 30,0

Pranchas 4,0 x 20,0 ; 4,0 x 30,0

Pranchões 6,0 x 20,0 ; 6,0 x 30,0

Postes 12,0 x 12,0 ; 15,0 x 15,0

TABELA 2 - Postes roliços

Comprimento Tipo Diâmetro

(m) Base (cm) Topo (cm)

7 leve 18,5 13,7

8 leve 19,7 14,0

9

leve

médio

pesado

20,8

23,6

27,7

14,3

17,2

21,3

10

leve

médio

pesado

21,6

24,8

28,6

14,6

17,8

21,6

11

leve

médio

pesado

22,6

25,8

29,9

15,0

18,1

22,3

12

leve

médio

pesado

23,6

26,7

30,8

15,3

18,5

22,6

13 médio

pesado

25,4

29,6

16,2

20,4

14 médio

pesado

26,4

30,6

16,5

20,7

15 médio

pesado

27,0

30,8

16,5

20,4

16 médio

pesado

28,0

32,4

16,9

21,3

17 médio

pesado

29,3

33,7

17,5

22,0

18 médio

pesado

29,9

34,4

17,5

22,0

19 médio

pesado

31,2

36,3

17,8

22,0

20 médio

pesado

32,5

37,7

17,8

22,6

USO DA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Na construção civil, a madeira é utilizada de diversas formas em usos temporários,

como: fôrmas para concreto, andaimes e escoramentos. De forma definitiva, é utilizada nas

estruturas de cobertura, nas esquadrias (portas e janelas), nos forros e nos pisos.

Para se avaliar comparativamente esses usos é apresentado na tabela 1 o

consumo de madeira serrada amazônica pela construção civil, no estado de São Paulo, em

2001.

Tabela1 - Consumo de madeira serrada amazônica pela

construção civil, no estado de São Paulo, em 2001.

Usos na Construção Civil Consumo 1000 m³ %

Estrutura de Cobertura 891,7 50 Andaimes e formas para concreto 594,4 33 Forros, pisos e esquadrias 233,5 13 Casas pré-fabricadas 63,7 4 Total 1783,3 100

Fonte: Sobral et al. (2002)

Nessa tabela observa-se que o uso em estruturas de cobertura representa metade

da madeira consumida no estado de São Paulo.

Neste uso, são empregadas peças simplesmente serradas, como vigas, caibros,

pranchas e tábuas. Tais produtos são comercializados em lojas especializadas, conhecidas

como depósitos de madeira, e destinam-se principalmente à construção horizontal, ou seja,

casas e pequenas edificações.

Na mesma tabela pode ser visto que a madeira usada em andaimes e fôrmas para

concreto representa 33% da madeira consumida no estado de São Paulo. Neste tipo de uso, a

construção verticalizada é a principal demandante, com aproximadamente 485 mil metros

cúbicos anuais. Este valor representa 80% da madeira consumida nesse segmento da

construção civil.

O quadro completa-se com a madeira utilizada em forros, pisos e esquadrias,

partes da obra em que a madeira sofre forte concorrência de outros materiais, e em casas pré-

fabricadas.

Para atender a esses usos na construção civil os principais centros demandantes

de madeira serrada, localizados nas Regiões Sul e Sudeste, se abasteceram durante décadas

com o pinho-do-paraná (Araucaria angustifolia) e a peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron),

explorados nas florestas nativas dessas regiões.

Com a exaustão dessas florestas, o suprimento de madeiras nativas passou a

ser realizado, em parte, a partir de países limítrofes, como o Paraguai, porém de forma mais

significativa a partir da Região Amazônica. As madeiras de pinus (Pinus spp.) e eucalipto

(Eucalyptus spp.), geradas nos reflorestamentos implantados nas Regiões Sul e Sudeste,

também passaram a suprir a construção habitacional.

Tais mudanças têm provocado a substituição do pinho-do-paraná e da peroba-rosa

por outras madeiras desconhecidas dos usuários, às vezes inadequadas ao uso pretendido.

A implantação de medidas visando o uso racional e sustentado do material madeira

deve considerar desde a minoração dos impactos ambientais da exploração florestal centrada

em poucos tipos de madeira, passando pelas medidas para diminuição de geração de resíduos e

reciclagem dos mesmos, até a ampliação do ciclo de vida do material pela escolha correta do

tipo de madeira e pelos procedimentos do seu condicionamento (secagem e preservação).

Para atingir os objetivos deste trabalho os usos da madeira foram agrupados como segue:

Construção civil pesada externa - Engloba as peças de madeira serrada usadas para estacas

marítimas, trapiches, pontes, obras imersas, postes, cruzetas, estacas, escoras e dormentes

ferroviários, estruturas pesadas, torres de observação, vigamentos, tendo como referência a

madeira de angico-preto (Anadenanthera macrocarpa).

Construção civil pesada interna - Engloba as peças de madeira serrada na forma de vigas,

caibros, pranchas e tábuas utilizadas em estruturas de cobertura, onde tradicionalmente era

empregada a madeira de peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron).

Construção civil leve externa e leve interna estrutural - Reúne as peças de madeira serrada

na forma de tábuas e pontaletes empregados em usos temporários (andaimes, escoramento e

fôrmas para concreto) e as ripas e cáibros utilizadas em partes secundárias de estruturas de

cobertura. A madeira de pinho-do-paraná (Araucaria angustifolia) foi a mais utilizada, durante

décadas, neste grupo.

Construção civil leve interna decorativa - Abrange as peças de madeira serrada e

beneficiada, como forros, painéis, lambris e guarnições, onde a madeira apresenta cor e

desenhos considerados decorativos.

Construção civil leve interna de utilidade geral - São os mesmos usos descritos acima,

porém para madeiras não decorativas.

Construção civil leve em esquadrias - Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada,

como portas, venezianas, caixilhos. A referência é a madeira de pinho-do-paraná (Araucaria

angustifolia).

Construção civil assoalhos domésticos - Compreende os diversos tipos de peças de madeira

serrada e beneficiada (tábuas corridas, tacos, tacões e parquetes).

CURIOSIDADES Tilamook Air Museum – Hangar B – A mais comprida estrutura de madeira do mundo

A sua construção demorou pouco mais de um ano a ser completada (finalizada na primavera de 1943). O Hangar A foi construído logo depois, e sua construção durou apenas 30 dias. Era tão grande quanto o Hangar B mas foi destruído por completo por um incêndio em 1992. Local : Oregon – EUA Comprimeto : 1072 ft. (326,75 m) Largura : 296 ft. (90,22 m de vão livre!) Altura : 192 ft. (58,52 m) Altura livre das portas : 120 ft. (36,57 m) Área : 7 acres (28.328,0 m²) Passarelas : 2, localizadas a 137 ft. (41,75 m) do chão Arcos : 52 espaçados a cada 20 ft. (6 m) apoiados em pilares de betão armado de altura igual a 24 ft. (7,31 m)

Ponte FLISA a maior ponte de madeira do mundo

Local de construção: Flisa, Hedmark, Noruega ano de Construção: 2002 – 2003 Projecto: Norconsult International e Plan arkiteter. Largura: 71,0 m Comprimento: 196,0 m Quantidade de madeira utilizada: 900,0 m³ Custo: 3.5 milhões de Euros

A Ponte FLISA é atualmente a maior ponte de madeira do mundo. Feita em madeira lamelada- colada, esta ponte está sujeita diariamente a tráfego intenso e veio comprovar as qualidades da madeira para este tipo de utilizações, demonstrando assim a sua competitividade, comparativamente com o betão e com o aço.

Pavilhão ATLÂNTICO primeira grande estrutura de madeira lamelada de Portugal

A cobertura do Pavilhão Atlântico foi a primeira

grande estrutura de madeira lamelada colada

construída em Portugal. O então designado Pavilhão

Multiusos de Lisboa, ou Pavilhão da Utopia, foi

realizado para a EXPO’98, sendo constituído por

uma nave principal (Sala Atlântico e por uma nave

contígua (Sala Tejo) mais próxima do rio.

A estrutura de madeira da Sala Atlântico, concluída

em 1997, é constituída por 17 arcos transversais

triangulados com dimensões variáveis, tendo o

maior arco 114 m de comprimento, e altura máxima

de 47 m em relação à arena.

ESTRUTURAS EM MADEIRA Casa Folha - Estrutura de Madeira Laminada e Colada Curva

Estrutura em Árvore - Credit Valley Hospital

Casa em Eucalipto - Madeira Roliça

Holzbau 2 - Madeira Laminada Colada

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Espaço Gourmet em Madeira

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