Volume 2-materiais de construção, Notas de estudo de Engenharia Civil

Baixe Volume 2-materiais de construção e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! DEI INSS pero To (o Volume 2 MATERIAIS DE - CONSTRUÇÃO 2  PREFÁCIO Aos colegas engenheiros, aos estudantes e a todos os que, de alguma forma, se interessam em conhecer o comportamento dos materiais de construção, é este livro oferecido pelos autores que participaram de sua claboração e que doaram os direitos autorais ao Banco de Transparências do COPMAT (COMITÊ DE PROFESSORES DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO) com o objetivo de patrocinar a execução de esquemas de aulas com recursos audiovisuais e a sua buição às escolas de Engenharia. O presente trabalho resultou de determinação do COPMAT, no sentido de que se elaborasse am livro de texto que servisse de guia para professores c de orientação para os alunos de colas técnicas e de Engenharia. Foi iniciado durante a presidência do Professor Ernani Sávio bral, da Universidade da Bahia, grande incentivador desta obra. A seguda edição. desdobrada dois volumes, foi revista e ampliada. Posteriormente, em face da carência de livros técnicos para profissionais de engenharia no campo dos materiais de construção, foram introduzidos s capítulos sobre: — Controle de qualidade; — Carbonatação do concreto; e — Pontes detalhes construtivos para manutenção. Nesta quinta edição, houve o acréscimo de um capítulo sobre falhas em revestimentos. E Souve também uma atualização das normas técnicas. LUIZ ALFREDO FALCÃO BAUER Ex-presidente do COPMAT Vice-presidente da APEOP Tecnologia, 1983/4 Diretor do Sindicato de Grandes Estruturas do Estado de São Paulo, 1984 Prof. de Materiais de Construção Membro “Fellow” do ACI —S>17. A Madeira como Mate 171. 17.2 173 174. SUMÁRIO al de Construção, 439 Introdução — Características das madeiras como material de construção, 439 Origem e produção das madeiras, 440 Classificação das árvores, 440 Fisiologia e crescimento das árvores, 441 Estrutura fibrosa do lenho, 444 Composição química das madeiras, 447 Identificação botânica das espécies lenhosas, 448 Produção das madeiras, 449 p 17.3.1. Fatores de alteração das propriedades físicas e mecânicas, 452 1732. Ensaios normalizados, 453 Umidade, 455 Retratilidade, 456 Densidade, 462 Condutibilidade elétrica, 463 Condutibilidade térmica, 464 Condutibilidade sonora, 464 Resistência ao fogo, 466 Propriedades mecânicas das madeiras, 467 Propriedades mecânicas e estrutura do material, 467 Resistência à compressão axial em peças curtas, 468 17421. Ensaios de qualificação das espécies quanto à compressão axial, 468 17.4.2.2. Resistência à compressão em função da umidade, 468 174.23. Resistência à compressão em função da massa específica ntemente, 471 aê 17424. ressão e defeitos, 471 17425. Elasticidade na compressão, 471 Resistência à compressão axial em peças longas: flambagem, 473 Resistência à tração axial, 476 Resistência à flexão estática, 477 174:5.1. Ensaios de qualificação das espécies quanto à flexão estática, 477 174.5.2. 174,53. Resistência à flexão em função da umidade, massa específica e defeitos, 479 174.54. Módulo de clasticidade à função, 479 Resistência à flexão dinâmica, 480 Resistência à compressão normal e oblíqua às fibras, 482 Resistência à tração normal às fibras, 483 Resistência ao fendilhamento, 485 . Resistência ao cisalhamento, 485 Resistência à penetração e ao desgaste: dureza superficial, 486 2. Resistência a cargas de grande duração: fluência, 487 . Resistência a cargas alternadas, 489 . Cotas de qualidade, 489 Defeitos e classificação das madeiras, 490 17.5.1. Principais defeitos das madeiras, 490 175.2. Classificação das madeiras, 494 17.52.1. Classificação da madeira de pinho conforme o Dec. 30.825, de 2412/1951, 495 17.522. Classificação conforme a norma alemã DIN 4 074/39, 495 17523. Classificação conforme as normas norte-americanas, 496 176. Coeficientes de segurança e tensões admissíveis, 496 17.61. Norma brasileira para cálculo e execução de estruturas de madeira, 496 17.62. Coeficientes de segurança e tensões admissíveis a partir de resultados de ensaios estruturais, 497 Coeficientes de segurança, 498 Tensões admissíveis para o pinho, 499 17.63. Coeficientes de segurança e tensões admissíveis a partir de resultados de ensaios de qualificação conforme o MB-26 (NBR 6230), 501 17.64. Coeficientes de segurança e tensões admissíveis a partir da densidade das madeiras, 503 177. Beneficiamento das madeiras — secagem, preservação e transformação, 504 177.1. Características negativas das madeiras, 504 1772. Secagem das madeiras, 505 1772). Vantagens da secagem, 505 17722. Desenvolvimento da secagem, 506 Secagem natural e em estufas, 508 o das madeiras, 509 Deterioração, 510 Principais processos de preservação, 512 Principais produtos de preservação, 515 Controles tecnológicos da deterioração e da preservação, 516 177.4. Madeira transformada, 517 Madeira laminada, 518 Colas e aglomerantes de madeira, 519 Madeira laminada compensada ou contraplacados de madeira, 520 Madeira aglomerada, 522 Madeira reconstituída, 523 17.73. 7.8. Exercícios, 524 Referências Bibliográficas, 524 —sp 18. Materiais Cerâmicos. 18.1. Generalidades, 526 18.1.1. Pedras artificiais, 526 18.12. História 18.13. Defini 18.14. Argilo-minerais, 527 . Tipos de depósitos de argila, 527 Tipos de argila, 528 Estudo rápido dos componentes, 528 18.2. Propriedades, 529 182.1. Propriedades importantes, 529 Plasticidade das argilas, 529 Reiração, 530 Efeitos do calor sobre as argilas, 530 Propriedades das cerâmicas, 530 Fatores de desagregação das cerâmicas, 531 Classificação dos materiais cerâmicos usados na construção, 531 ção da cerâmica, 531 Preparação dos materiais cerâmicos, 531 Extração do barro, 532 18.33, Preparo da matéria-prima, 532 20.5. 20.6. 20.7. 20.8. 20.9. Resistência à tração, 593 Ensaio de tração, 595 Resistência ao choque, 597 Dureza, 597 Fadiga, 599 . Ensaio de dobramento, 599 . Duração, 600 . Corrosão (ou oxidação), 600 . Corrosão química, 600 . Corrosão eletroquímica, 600 . Proteção contra a corrosão, 602 Estudo particular do alumínio, 603 20.5.1. Laminados e extrudados, 604 Ligas, 605 Acabamento das superfícies, 606 Acabamentos mecânicos, 606 Limpeza, 606 Tratamentos químicos de proteção, 606 Polimento químico, 606 Anodização, 606 Pintura, 606 . Eletrodeposição, 607 Emprego do alumínio, 607 Estudo particular do chumbo e do estanho, 608 20.6.1. Chumbo, 608 20.6.1.1. Emprego do chumbo, 608 20.62. Estanho, 609 206.3. Solda de encanador, 609 Estudo particular do cobre e do zinco, 609 20:7.1. Cobre, 609 20.7.1.1. Emprego do cobre, 610 20:72. Fios e cabos elétricos, 610 20:7.2.1. Alguns tipos de fios e cabos, 611 2013. Bronze, 612 20.74. Zinco, 612 20.74.1. Aplicações do zinco, 613 2075. Latão, 613 Ferragens, 614 20.8.1, Ferragens para esquadrias, 614 20.8.1.1. Fechos, 614 20.8.1.2. Fechaduras, 615 208.13. Dobradiças, 617 20.8.1.4. Puxadores e acessórios, 617 20.82. Mestria, 618 20.8.3. Algumas considerações de ordem geral, 618 20.84. Metais sanitários, 619 20.84.1, Válvulas, 619 20.842. Tomeiras, 620 208.43. Outros metais sanitários, 621 Normas e especificações relativas aos metais, 621 20.10. Exercícios, 622 Referências Bibliográficas, 623 21. Produtos Siderúrgicos, 624 21. 21.2. Definição e importância, 624 Obtenção, 624 212.1. Minérios, 624 21.2.2. Produtores, 625 21.23. Mineração do ferro, 625 21.24. Alto-forno, 625 212.5. Marcha da operação, 627 2126. Ferro-gusa, 628 21.2.7. Aços e ferro doce, 629 | 2128. Obtenção do aço, 629 21.2.8.1. Fomos de indução, 629 21.2.8.2. Fornos de arco, 630 212.9: Moldagem, 631 21.2.10. Fundição, 633 212.11. Forjamento, 634 21.3. Constituição, 634 213.1. Classificação dos produto: 21.3.2. Elementos constituintes das 213.3. Cristais, 635 21.34. Tratamento térmico dos metais, 638 21.3.4.1. Normalização, 639 213.42. Recozimento, 639 21.343. Têmpera, 639 213.44. Revenido, 640 Tratamento termoquímico dos aços, 640 Tratamento a frio (encruamento), 640 213.7. Ligas de ferro, 641 21.4. Propriedades, 642 214.1. Considerações gerais sobre as propriedades, 642 21.42. Descrição geral, 642 21.43. Ferro fundido branco, 642 2144. Ferro fundido cinzento, 642 21.4.5. Aço comum, 642 246. FR 214.7. Resistência à tração, 642 214.8. Resistência à compressão, 643 214.9. Resistên: o desgaste, 643 21.4.10. Resistência ao impacto (flexão dinâmica), 643 214.11. Corrosão, 643 214.12. Fadiga, 643 21.5. Aplicação dos materiais siderúrgicos, 644 21.5.1. Aço inoxidável, 644 Folha-de-flandres, 644 Chapas galvanizadas, 644 Chapas lisas pretas, 645 Perfis, 646 Trilhos e acessórios, 647 Fios e barras redondos para concretos armado, 649 Tipos de aços redondos encruados, 650 Aços para armaduras de protensão, 651 . Arames e telas, 652 Pregos, 653 Parafusos, 654 Rebites, 654 Tela “deployé”, 654 Tubos de aço para encanamentos e seus acessórios, 654 Eletrodutos, 656 Andaimes metálicos, 656 rmas relativas aos produtos siderúrgicos, 656 iderárgicos, 634 gas de ferro-carbono, 634 22. Tintas, Vernizes, La 22.1 Introdução, 659 222. Tintas, 659 222.1. Generalidades, 659 22.22. Classificação das tintas, 660 222.3. Tintas a óleo, 660 22.231. Veículos, 660 Solventes, 661 Secantes, 662 Pigmentos, 662 Pigmentos reforçadores e cargas, 663 Pulverização, 663 Tintas tixotrópicas, 663 as emulsionáveis, 664 Idéias básicas, 664 Função dos vários componentes de uma tinta plástica emulsionável, 664 222.5. Tintas para caiação, 667 22.26. Tintas especiais, 668 222.61. Tintas resistentes ao calor, 668 22.2.6.2. Tintas retardadoras de combustão, 668 22.2.63. Tintas indicadoras de temperatura, 669 22.2.6.4. Tintas anticondensação, 670 22.2.6.5. — Tintas inibidoras do desenvolvimento de organismos, 670 22.2.6.6. Tintas luminescentes, 670 Vernizes, lacas c esmaltes, 671 ão de superfícies, 673 Introdução, 673 2242. Paredes com reboco, 673 2243, Madeira, 673 e Esmaltes, 659 22.5. Métodos de aplicação, 676 Introdução, 676 Aplicação a pincel e rolo manual, 676 Nebulização a ar comprimido, 676 Nebulização sem ar, 678 Nebulização eletrostática, 678 Imersão, 679 Aplicação por jorro, 680 Aplicação por rolos, 681 Aplicação por “cortina”, 682 Estabilidade de armazenagem, 683 Estabilidade à acração, 683 Propriedades de aplicação, 683 Tempo de secagem, 684 Dureza, 684 Adesividade, 684 Citações de métodos de ensaio, 684 Exercícios, 685 as Bibliográficas, 685 23. O Plástico na Construção, 686 23.1. Introdução, 686 23.2. Histórico, 686 23.3. O uso dos plásticos, 688 26. A Carbonataç 26.1. do Concreto e sua Durabilidade, 817 Efeitos da carbonatação sobre o concreto c concreto armado, 820 Carbonatação e progressão dos desgastes, 822 A prevenção para novas obras, 823 Referências Bibliográficas, 827 27. A Concep: 2741, 212. 273. 274. » e à Durabilidade das Pontes de Concreto Protendido, 828 Objetivo, 828 o, 829 lade das pontes existentes, 829 Pontes de alvenaria, 829 Pontes metálicas, 829 Pontes de concreto armado, 829 Pontes de concreto protendido, 830 Posição atual do problema, 831 A concepção e a durabilidade das pontes de concreto protendido, 831 274.1. Ações e fenômenos que afetam a durabilidade das pontes de concreto protendido, 832 27.4.1.1. Concreto, 832 27.4.1.2. Armaduras-corrosão, 833 274.13. Fissuração do concreto, 833 274.2. Disposições construtivas que contribuem para a durabilidade das pontes de concreto protendido, 834 27.4.2.1. Pormenores que facilitam a execução da obra, 834 27422. Pormenores construtivos que evitem a precoce degradação da obra, 835 27.4.2.3. Ação de fiscalização eficiente, 838 274.24. Controle sistemático de qualidade dos materiais — concretos e aços, 838 2742.5. Montagem prévia de dispositivos que facilitem o eventual reforço da estrutura, 838 27426. Disposições que permitam uma fácil c rápida reparação ou substituição dos aparelhos de apoio, 838 21427. Utilização preferencial de componentes industrializados nas pontes, 839 27428. Exigências de inspeções particularmente minuciosas na recepção provisória e definitiva da obra, 840 2142.9. Concepção e execução de orifícios, passagens e aberturas que permitam a instalação de canalizações, 840 274.2.10. Ampla ventilação dos espaços fechados, 840 2742.11. Dispositivos que evitem ou amorteçam choques de veículos ou de barcos, 841 2143. Disposições construtivas que permitam e facilitem as ações de inspeção de manutenção e de conservação, 841 274.3, Acesso a partes interiores das obras, 842 274.32, Acesso a partes exteriores das obras, 842 274.33. Iluminação dos interiores, 842 Meios manuais de acesso, 843 Meios mecânicos de acesso, 843 mento e dispositivos de segurança do pessoal responsável nspeções e outras ações de manutenção, 845 2744. Concepção e implantação de um esquema de observação topográfica da obra a longo prazo, 845 Documentação a juntar e o dossiê da obra, tendo em vista a sua gestão futura, 845 275.1. Manual de inspeção e de manutenção, 845 274.3.6.  Referências Biblio; 27.5.2. Bases para a organização do dossiê e do cadastro da obra, 845 275.3. Propostas de soluções de tráfico alternativo, 847 2154. Conclusões, 847 cas, 847 —+ 28. Vidro, 848 281. 28.2. 28.3. 284. 28.5. 28.6. 28.7. 28.9, 28.10. 28.11. 28.12. 28.13. Introdução, 848 Produção do vidro plano, 849 282.1. Processo Libbey-Owens (com patente 1. W. Colburn) — introduzido em 1920, 850 282.2. Processo Pittsburgh, 851 Diferença entre vidro, float e cristal, 853 O vidro na arquitetura, 854 Vidros coloridos e termorrefletores, 856 Vidros impressos ou fantasia, 861 28.6.1. Processo de fabricação e características, 861 28.62. Tipos, 862 28.6.3. Aplicações, 864 28.64. Normas, 864 Vidros de segurança, 864 28.7.1. Vidro temperado, 866 28.7.1.1. -Têmpera de vidro, 866 . Aparência visual dos vidros temperados, 867 Instalações autoportantes, 871 Tipos de acabamentos, 873 Aplicações e recomendações, 873 Normas, 874 Têmpera química, 874 28.7.2. Laminado, 876 Definição e processo de fabricação, 876 Propriedades, 876 Tipos c aplicações, 878 4. Recomendações, 879 28.7.2.5. Normas, 879 28.7.3. Aramado, 880 28.73.1. Processo de fabricação c propriedades, 880 3.2. Tipos aplicações, 880 28.7.3.3. Recomendações, 881 28.7.3.4. Normas, 881 Corrosão em vidros, 881 28.8.1. Condições para corrosão, 882 Armazenamento, 883 Espelhos, 885 28.10.1. História e processo de fabricação, 885 28.10.2. Tipos e aplicações, 886 Tijolo de vidro, 887 28.11.1. História e processo de fabricação, 887 28.11.2. Tipos e aplicações, 887 28.11.3. Recomendações, 888 Fibra de vidro, 888 28.12.1. Tistória e processo de fabricação, 888 28.12.2. Propriedades e aplicações, 891 28.12.3. Recomendações, 892 O vidro do futuro, 893 Referências Bibliográficas, 894 29, Controle Total da Qualidade na Indústria da Construção Civil, 896 Referências Bibliográficas, 902 30. Falhas em Revestimentos, 903 30.1. Resumo, 903 30.2. Falhas em revestimentos, 903 30.2.1. - Descolamentos, 903 30.2.1.1. Descolamentos em revestimentos de argamassa, 903 30.2.1.2. - Descolamentos em revestimentos cerâmicos, 906 30.2.2. Fissuras, 915 30.2.2.1. Fissuras em revestimentos de argamassa, 915 30.2.2.2. Fissuras relacionadas ao cobrimento deficiente do concreto, 917 30.2.2.3, Fissuras relacionadas à deficiência de encunhamento da alvenaria, 917 30.2.2.4. Fissuras relacionadas à deformação lenta do concreto, 918 30.2.2.5. Fissuras relacionadas à argamassa de assentamento, 918 30.2.2.6. Fissuras relacionadas à ausência de vergas e contravergas, 919 30.2.2.7. Fissuras relacionadas a alguns outros fatores, 919 Vesículas, 920 Manchas, 921 Eflorescências, 921 Condições para o aparecimento de eflorescências, 921 Eflorescências provenientes da limpeza de revestimentos cerâmicos com ácido, 923 30.2.6. Falhas relacionadas à umidade, 924 30.2.6.1. Absorção capilar de água, 924 30.2.6.2. Águas de infiltração ou de fluxo superficial, 925 30.2.6.3. Formação de água de condensação, 925 30.2.6.4. Absorção higroscópica de água e condensação capilar, 926 30.2.6.5. Medidas protetoras, 928 30.2.7. Manchas de fachadas por contaminação atmosférica, 928 30.2.7.1. Partículas contaminantes, 928 30.2.7.2. Fatores que influenciam o manchamento, 929 30.2.8. Contaminação ambiental por substâncias agressivas, 931 3028.1. Danos decorrentes de absorção de água e substâncias agressivas, 931 30.3. Recomendações nas fases de projeto, execução e manutenção dos revestimentos, 932 30.3.1. Recomendações na fase do projeto, 932 30.3.1.1. Escolha dos materiais de revestimento, 933 303.12. Detalhes de projeto, 935 30.3.2. Recomendações na fase de execução, 938 30.3.2.1. Execução de revestimentos de argamassa, 938 30.3. Revestimentos cerâmicos, 940 30.3.3. Recomendações na fase de manutenção, 941 Referências Bibliográficas, 941 438 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO — apresenta boas características de isolamento térmico e absorção acústica; seco, é satisfatoriamente dielétrico; — tem facilidade de afeiçoamento e simplicidade de ligações: pode ser trabalhado com ferramentas simples; — tem custo reduzido de produção, reservas que podem ser renovadas e, quando convenientemente preservado, perdura em vida útil prolongada à custa de insigni- ficante manutenção; — em seu estado natural, apresenta uma infinidade de padrões estéticos e deco- rativos. No entanto, a madeira somente adquiriu reconhecimento como moderno material de construção, em condições de atender às exigências de técnicas construtivas recen- temente desenvolvidas, quando outros tantos processos de beneficiamento permitiram anular as características negativas que apresenta em estado natural: — a degradação de suas propriedades e o surgimento de tensões internas, decor- rentes de alterações em sua umidade, anulados pelos processos de secagem arti- fical controlada; — a deterioração, quando em ambientes que favoreçam o desenvolvimento de seus principais predadores, contornada com os tratamentos de preservação; — a marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa orientada, assim como a limitação de suas dimensões, resolvidas pelos processos de transformação nos laminados, contraplacados e aglomerados de madeira. Mas não é somente como material de construção que devem ser apresentadas as madeiras. Estreitamente relacionados e complementares a esse emprego estão suas múl- tiplas possibilidades de aproveitamento como matéria-prima. industrial. Nessa condição, devem ser examinadas a partir de seus principais empregos, que podem ser discriminados nos seguintes índices, divulgados pela FAO, referentes a um país altamente desenvolvido, os Estados Unidos (dados de 1970): Como combustível — 53%; Na construção em geral — 37%; Em outros usos industriais: papel, rayon, álcoois, resinas e plásticos — 10%; Como combustível, de fraco poder calorífico, seu consumo equivale a um subem- prego: gera apenas 4 500 calorias por quilograma, e não mais de 3 500 são aproveitadas nos fornos, fogões e lareiras; o carvão tem poder calorífico seis vezes maior. O apro- veitamenito do gás de madeira, que desprende sem aproveitamento pelas chaminés, trans- formaria a madeira em combustível valorizado: o processo dos gasogêneos, de recondução dos gases com conveniente dosagem de ar ao circuito das fornalhas, triplicaria o poder calorífico aproveitável. Como material de construção, tem a importância de ser, depois dos aços, o segundo material de maior consumo, mesmo no adiantado desenvolvimento norte-americano. Pode A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 439 participar nessa condição, provisória ou definitivamente, em todas as partes de uma construção, desde as fundações, estrutura, pavimentos, vedações e revestimentos, até 2 cobertura. É um material de construção tecnicamente adequado e economicamente competitivo para todas as obras de engenharia, desde lastro de vias férreas até galerias, torres, pontes e estruturas de coberturas em grandes vãos. Conforme ainda a FAO, tem um consumo, como material de construção em geral, sob a forma de madeira natural e derivados, estimado em 5 t por habitação, na Europa, e em.10t por habitação nos Estados Unidos. Como matéria-prima para outros usos industriais, a madeira pode ser considerada como um material bruto que permite o aproveitamento dos sucessivos fragmentos a que pode ser reduzida. Esse fracionamento sucessivo, que transforma o que antigamente era considerado resíduo em subprodutos aproveitáveis, é conduzido atualmente até os seus constituintes básicos, suas moléculas e compostos químicos. O fluxograma de seu rendimento industrial atende atualmente ao seguinte desenvol- vimento: madeira roliça madeira serrada: peças estruturais lâminas: chapas de madeira compensada aparas: chapas de madeira aglomerada fibras: chapas de madeira reconstituída o gs ROSE LIGNINA, resinas, taninos polpa: papéis moléculas: rayon compostos químicos: açúcares, álcoois, resinas etc: Toda a madeira de uma árvore, incluindo a galharia e parte das raízes, pode ser reduzida a aparas ou flocos que, reaglomerados, dão origem a uma crescente variedade de novos materiais. Estes, praticamente homogêneos e isótropos, agrupam-se sob o título de chapas e artefatos de madeira transformada. O papel, ainda o mais importante produto industrial da madeira, seria também sutro tipo de madeira transformada e reconstituída a partir das fibras dispersas em polpas de celulose. A tecnologia faz, nesse caso, uma revisão realmente drástica na constituição natural da madeira: cozinhando-se aparas de madeira com ácidos (celulose sulfite) ou com álcalis (celulose sulfato), a lignina é separada e completamente removida. No papel, substitui-se esse aglomerante natural por um processo mecânico ou um produto aglu- tinador, e as fibras são ligadas umas às outras de modo a se conseguirem as propriedades desejadas no produto acabado. A dissolução das fibras por este ou aquele processo químico põe as moléculas à disposição da moderna indústria da celulose para a criação de materiais novos: depois do 440 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO papel, o rayon e os plásticos da celulose. Sintetizada novamente em fibras artificiais, as moléculas de celulose transformam-se no rayon, que ocupam o segundo lugar na produção mundial de tecidos. E é difícil reconhecer nos filmes fotográficos, no celofane e nos inúmeros outros plásticos da celulose sua filiação às fibras de madeira. Sem esquecer outro importante derivado: a nitrocelulose, o antigo algodão-pólvora, explosivo e pro- pulsor. Se a indústria da celulose ainda mantinha essa substância e a utilizava em sua forma original de macromolécula, a moderna tecnologia da madeira abriu agora um novo campo da química: a molécula é dissociada para aproveitamento químico da celulose. O principal ponto de partida é a conversão da celulose em açúcar, o inverso do processo que sintetiza a celulose nas árvores; pela fermentação, o açúcar transforma-se em álcool de madeira; este rivaliza com O petróleo e o carvão na produção de combustíveis líquidos, óleos lubrificantes, solventes, borracha sintética, diversas espécies de plásticos, tintas, vernizes, medicamentos e cosméticos. Outras modificações na molécula de celulose produzem alimentos para o homem e ração para os animais, inclusive um alimento rico em proteínas pela ação da levedura Terula utilis. A hidrólise da celulose oferece, enfim, três valiosas alternativas: de 1 000 kg de madeira seca podem ser extraídos 500 kg de polpa e 40 litros de álcool, ou 500 kg de forragem e 80 litros de álcool, ou 240 a 320 litros de álcool. Finalmente, toda essa condição prioritária da madeira como matéria-prima impor- tante e essencial continuará sendo perenemente assegurada, em decorrência de ser um material universal, abundante e praticamente inesgotável. É um material universal mesmo no duplo sentido da palavra, pois pode atender a todas as necessidades humanas e não é privilégio de nenhuma região ou país do mundo. Diferentes espécies lenhosas adaptam-se desde as zonas tropicais até as fronteiras árticas. É abundante o suficiente para enfrentar seu desperdício espantoso: de quatro árvo- tes abatidas, menos de uma chega ao consumidor sob forma de produtos valorizados. No entanto, há reservas que cobrem 1/4 das terras emersas: 40 milhões de quilômetros quadrados, dois terços das florestas primitivas; em comparação, parecem sem significado as jazidas de petróleo e carvão. E será praticamente inesgotável, quando as reservas florestais existentes deixarem de ser consideradas simplesmente, como minas e jazidas que se esgotam e passarem a ser entendidas, definitivamente, como áreas cultivadas que podem e deverh ser renovadas. Mais do que qualquer outro recurso natural, é preciso lembrar para concluir sua vital função de suporte biológico a todos os seres vivos. 17.2. ORIGEM E PRODUÇÃO DAS MADEIRAS 17.21. Classificação das Árvores. A madeira natural é produto direto do lenho dos vegetais superiores: árvores e arbustos lenhosos. Todas as suas características como material de construção, principalmente sua heterogeneidade e anisotropia, são decorrentes dessa sua origem de seres vivos e organizados. Para o perfeito conhecimento do material interessa, portanto, considerar os diferentes tipos de árvores existentes e as alterações no tecido lenhoso que apresentam. A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 443 2 Câmbio — Comparece na seção transversal do caule como uma fina e quase invisível camada de tecidos vivos: está situado entre a casca e o lenho. É constituído por um tecido de células em permanente transformação: o tecido meristemático. Tão vitais são para o crescimento da árvore tanto o líber quanto o câmbio que o seccionamento de ambos, acidental ou provocado, ocasiona inevitavelmente a morte do vegetal. Um processo de secagem com a árvore em pé, recomendado para madeiras de difícil secagem (como algumas variedades de eucaliptos), consisteiem estrangular as árvores vivas com um forte arame de-aço — argolamento — até sua morte, seguida de perda gradual de umidade. No câmbio acontece a importante transformação dos açúcares 'e amidos em celulose £ lignina. principais constituintes do tecido lenhoso. O crescimento transversal realiza-se pela adição de novas camadas concêntricas e periféricas provenientes dessa transformação no câmbio: os anéis anuais de crescimento. Nos anéis anuais de crescimento refletem-se as condições de desenvolvimento da árvore: são largos e poucos distintos em essências tropicais de rápido crescimento; aper- tados e bem configurados nas espécies oriundas de zonas temperadas ou frias. Em cada anel que se acrescenta, ano a ano, duas camadas podem destacar-se muitas vezes niti- damente: uma.de cor mais clara, com células largas de paredes finas, formada durante a primavera e verão, e outra, de cor mais escura, com células estreitas de paredes grossas, formada no.verão-outono. A primeira camada chama-se lenho inicial e a segunda, lenho tardio. Os anéis de crescimento registram a idade da árvore e servem de referência para a consideração e o estudo da marcante característica de anisotropia da madeira. Para esse efeito, na avaliação do desempenho físico e mecânico do material serão sempre consi- derados nos ensaios três direções ou eixos principais: a direção tangencial, direção transversal tangencial aos anéis de crescimento; b. direção radial, direção transversal radial aos anéis de crescimento; c. direção axial, no sentido das fibras, longitudinal ao caule. Falsos anéis de crescimento ou descolamentos de anéis podem ser provocados por interrupções de crescimento, devido a estiagens, ataques de pragas ou abalos sofridos pela planta. Constituirão defeitos que irão provocar anomalias no comportamento do material. 3. Lenho — É o núcleo de sustentação e resistência da árvore; pela sua parte viva sobe a seiva bruta. Constitui a seção útil do tronco para obtenção, por desdobro e serragem, das peças estruturais de madeira natural ou madeira de obra. Em quase todas as espécies o lenho apresenta-se com duas zonas bem contras- tadas: 0 alburno e o ceme. O alburno externo tem cor mais clara que o cerne e está formado de células vivas e atuantes. Além da função resistente, faz-se condutor da seiva bruta, por ascensão capilar, desde as raízes até a copa. O cerne interior, de cor mais escura que o alburno, está formado de células mortas e esclerosadas. As alterações no alburno vão formando e ampliando o cerne. As alteraçõe: progressivas são processos de crescente espessamento das paredes celulares, provocados por sucessivas impregnações de lignina, resinas, taninos e corantes. Em consequência, o 444 | MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO cerne tem mais densidade, compacidade, resistência mecânica e, principalmente, mais durabilidade, pois. sendo constituído de tecido morto, sem seiva, amido ou açúcares, não é atrativo aos insetos e outros agentes de deterioração. Sua frequente impregnação por resinas e óleos torna-o tóxico ou repelente aos predadores da madeira. Contudo, é desaconselhável e antieconômica a prática rotineira de retirar todo o albúrno (branco das árvores) como imprestável para a construção; desaconselhável não só do ponto de vista econômico, pois a proporção do alburno varia, conforme a espécie, de 25 a 50% de lenho, mas também do ponto de vista tecnológico, porque o alburno é a parte que melhor se deixa impregnar por produtos antideteriorantes nos processos de preservação da madeira, além de apresentar características mecânicas satisfatórias. 4. Medula — É o miolo central da seção transversal da tora de madeira. Tem tecido frouxo, mole e esponjoso, muitas vezes já apodrecido: é o vestígio do. vegetal jovem, quando ainda constituído de tecido meristemático. Não tem nem resistência mecânica nem durabilidade; sua presença em peçás serradas constitui um defeito. 5. Raios Medulares — São desenvolvimentos transversais radiais de células lenhosas cuja função principal é o transporte e armazenamento de nutrientes. Nas seções radiais ou tangenciais de determinadas espécies aparecem como um “espelhado” de bonito: efeito estético e decorativo: carvalho, cedro, louro etc. Sua presença, quando significativa, é vantajosa na medida em que realizam uma amarração transversal das fibras, impedindo que “trabalhem” exageradamente frente a variações de teor de umidade. 17.2.3. Estrutura Fibrosa do Lenho. Para sua auto-sustentação, condução de sucos vitais e armazenamento de reservas nutritivas, o lenho está constituído por toda uma variedade de células elementares: tem uma estrutura anatômica celular. As dimensões, formas e grupamentos dessas células elementares são variáveis conforme sua localização no lenho e a espécie lenhosa. Dessa diferenciada constituição do tecido lenhoso resultam não só o heterogêneo e anisótropo comportamento físico-mecânico do material, em geral, como o desigual desem- penho de peças provenientes de espécies diferentes ou diversamente localizadas na mesma tora. É indispensável, para um razoável entendimento do comportamento do material, uma visão suficiente da diversificada estrutura fibrosa das espécies lenhosas. O lenho nas resinosas (Fig. 17.2) é composto principalmente por células alongadas de diâmetro quase constante, semelhantes a finos tubos, botanicamente denominadas traquídeos ou traqueóides. Desempenham a dupla função dé condução da seiva e suporte mecânico, Observando-se sob lente de aumento, verifica-se que, além dos tubos tongos (tra- quídeos), existem numerosas linhas finas e claras desenvolvendo-se na direção radial: são os raios medulares ou raios lenhosos. Servem para conduzir e/ou armazenar substâncias nutrientes no sentido radial do tronco. As resinosas contêm ainda os chamados canais resinosos, que podem ser observados mesmo a vista desarmada. Aparecem nas seções transversais do lenho como diminutas aberturas ou pontuações mais escuras. Estão normalmente impregnados de óleo e resinas.  FECAI A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 445 5a 538 3 Es & 768 se Eae õ 5 o a ou Esso =ó E] Zz r ad u - > E, 2 E 2 a < o O E S SF ê » E s q CORTE RADIAL (rd) 448 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO mesmas: Com o conhecimento do tecido lenhoso, no cerne do lenho, vai-se espressando aos poucos e termina por envolvê-las completamente. 17.2.5. Identificação Botânica dás Espécies Lenhosas. A estrutura anatômica e a.cons- tituição do tecido lenhoso, aproximadamente constantes em uma determinada espécie lenhosa, variam de espécie para espécie. Como consequência direta, o comportamento físico-mecânico do material será aproximadamente constante, em torno de valores médios, em uma espécie, mas variará consideravelmente de espécie para espécie. Dessa consideração decorre a indispensável necessidade de proceder-se à perfeita identificação botânica das espécies lenhosas úteis. Identificar botanicamente uma essência lenhosa significa localizá-la no reino vegetal, determinando sua família, gênero e espécie. Três procedimentos complementares conduzem à identificação das espécies lenho- - sas: a identificação vulgar, a identificação botânica e a identificação botânico-tecnológica. A identificação vulgar, uma primeira aproximação, prende-se a características notáveis da espécie, tais como: configuração do tronco e copa, textura da casca, aspecto das flores e frutos, sabor do lenho etc. É realizada por conhecedores com prática adqui- rida. A espécie fica, então, identificada pelo seu nome vulgar, normalmente relacionado a uma característica predominante: Não tem valor científico: um mesmo nome identifica espécies diferentes (canela, por exemplo) ou a mesma espécie tem, conforme a região, nomes diferentes (pau-ferro, por exemplo). São, no entanto, nomes sugestivos que tradu- zem um conhecimento íntimo da espécie, assim: açoita-cavalo (resiliência dinâmica elevada), pau-ferro (grande resistência mecânica), pau-marfim (aparência homogênea do lenho) etc. A identificação botânica, em segunda aproximação, exige confrontações com atlas de herbários, onde estão registradas e colecionadas fotografias das espécies em diferentes estágios de crescimento, exemplares de folhas, flores e frutos e sementes. Com a coleta de elementos de identificação, um botânico especializado tem condições de determinar o gênero e a espécie do exemplar. A peroba-rosa fica classificada botanicamente como Aspidosperma polyneuron; a peroba-de-campos, como Paratecoma peroba; o pinho-do- paraná, como Araucaria angustifolia etc. A identificação botânico-tecnológica é ciêntificamente exata e baseia-se no estudo comparado da estrutura anatômica do lenho, cuja constituição varia de gênero para gênero e, em muitos casos, de espécie para espécie, ainda que botanicamente afins. Conforme. esse procedimento, retira-se do lenho do exemplar a identificar um prisma de 1X 1X 4cm perfeitamente orientado em relação às fibras. Do pequeno prisma, com um micrótomo bem afiado, são extraídas três lâminas com 10 a 20 micrôme- tros de espessura: uma lâmina tangencial aos anéis de crescimento, outra no sentido radial e a terceira no sentido longitudinal-axial das fibras. As lâminas são dessecadas, coloridas, examinadas em microscópio de SO aumentos e comparadas com lâminas-padrão ou com um atlas de microfotografias. No atlas constam os elementos anatômicos típicos: gupa- mento, dimensões e forma das células lenhosas. As espécies lenhosas nacionais, industrialmente úteis, estão: relacionadas e identi- ficadas pela sua denominação vulgar e científica na T.B. 12 (Terminologia Brasileira n.º 12, da ABNT), Madeiras Brasileiras (Tab. 17.1). Tabela 17.1. A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 449 Sinonímia e Outros Nomes Vulgares de Espécies Lenhosas Nacionais AÇOITACAVALO Luhea divericata Tiiáceas CABRIÚVA-PARDA Myrocarpus frondosus Leguminosas CANELA-PRETA Mactandra mollis Lauráceas CEDRO Cedrella spp Meliáceas LOURO-PARDO Cordia trichotoma Eorsgináceas FEROBA Aspidosperma polyneuron Agocinacoac FINHO BRASILEIRO Areacaria angustifolia Mgzucariaceas Estribeiso, Iv tingui, Ivitinga, Soita-cavalo. Bálsamo, Óleo, leo-caburaíba, Óleo-pardo Canela-escura, Canela-parda, Louro-preto Cedro-rosa, Ce- dro-branco Louro, Cascudi- nho, Louro-da- serra Sobro, Peroba- amargosa Pinhodo-paraná, Araucária Desde o sul do Estado de Minas Gerais até o Rio Grande do Sul. Região costeira, desde o sul da Bahia até Santa Catari- na; comum no vale do Xa- pecó, em Santa Catarina e no vale do Rio Paraguai. Nas terras altas e vertentes das serras da Mantiqueira é do Mar, desde o Espírito Santo até Santa Catarina. Amazônia, sul da Bahia e Santa Catarina, São Paulo, Paraná e Mato Grosso. Serra de Paranapiacaba, do Estado de São Paulo até o Rio Grande do Sul, comum no vale do Xapecó em San- ta Catarina até o Rio Gran- de do Sul. Paraná, Mato Grosso, Goiás, Minas Gerais, São Paulo, é vale do Rio Doce e sul da Bahia. Estados do Paraná e Santa Catarina, nas regiões mon- tanhosas do planalto cen- tral e da vertente interior da Serra do Mar. No Rio Grande do Sul, na Zona Serrana fronteiriça a Santa Catarina. Em formações menos densas é encontrado nas regiões elevadas, acima de 100 m, em São Paulo e Minas Gerais. Móveis, acabamentos de interiores, tornea- ria, tanaria, palitos, peças para esportes, fôrmas de sapatos, compensados, imple- mentos agrícolas, postes. Móveis, acabamentos de interiores, tábuas e tacos de assoalho, tor- nearia, — marchefaria, construçõescivis, obras extemas. Móveis, acabamentos de interiores, dormen- tes. Móveis, acabamentos de interiores, caixas de charuto, constru- ção naval. Móveis, acabamentos de interiores, compen- sados, tabuados, em- barcações leves. Móveis, esquadrias, ta- cos de assoalho, carro- çarias, construções ci- vis, vigamentos. Móveis, acabamentos de interiores, compen- sados, — instrumentos musicais, — tanoaria, pasta para papel. Fomte: Benedicto Primo, IPT Publ. 857. 17.26. Produção das Madeiras. A produção das madeiras de obra, peças de madeira matural serradas, inicia-se com o corte das árvores e desenvolve-se na toragem, falque- Jemento, desdobro e aparelhamento das peças. Na exploração bem conduzida de reservas florestais, a operação de corte das árvores é sempre precedida por um levantamento dendrométrico que esclarece sobre o apro seitamento econômico adequado, avaliação e cubagem dos exemplares a serem abatidos. 450 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO O corte:ou derrubada das árvores é realizado em épocas apropriadas, geralmente durante o invemo: no Brasil é boa prática realizá-los nos meses sem “rt”. A época do corte não influi sobre a resistência da madeira, mas pode ter importância para sua durabilidade: madeiras de árvores abatidas durante o inverno secam lentamente sem rachar ou fendilhar e, por não conterem seiva elaborada nos tecidos, tornam-se menos atrativas a fungos e insetos, Á Na operação de corte são usados machados de lenhador, serras traçadoras manuais, serras traçadoras mecânicas e, como ferramentas auxiliares, cunhas, alavancas e jiraus. É recomendável iniciar um corte abrindo um “talho” ou “barriga” no lado “seco” da árvore, onde o lenho é mais resistente (lado dos ventos predominantes), e concluir com um corte de traçador pelo lado oposto: evita-se que o tronco fendilhe de alto a baixo ou tombe sobre.o operador. Na toragem a árvore é desgalhada e traçada em toras de 5 a 6m para facilitar o transporte. É comum serem descascadas ou descortiçadas nessa oportunidade. Também é frequente serem “falquejadas”: quando, a machado ou a serra, são retirados quatro costaneiras, ficando a seção grosseiramente retangular. O desdobro ou desdobramento é à operação final na produção de peças estruturais de madeira bruta. Realiza-se nas serrarias, com a utilização de serras de fita contínuas ou alternadas (serras de engenho), que podem ter uma só lâmina reforçada (serras americanas ou serras de centro) ou várias lâminas paralelas (serras francesas), dispostas horizontal ou verticalmente. A essas serras está adaptado usualmente um carro porta-toras para deslo- camento gradual e firme da tora contra o fio da serra. Pequenas serrarias de interior dispõem normalmente de uma serra americana e de uma serra francesa para operações de desdobro. Uma serra circular é também indispen- sável para acabamento das peças. No desdobro são obtidos os pranchões, pranchas ou “couçoeiras”, com espessura maior que 7 cm e largura maior que 20 cm. Dois são os principais tipos de desdobro: desdobro normal, quando as pranchas são paralelas aos anéis de crescimento, e desdobro radial, quando as pranchas são retiradas normalmente aos anéis de crescimento (Fig. 17.4). Fig. 17.4. Desdobro normal e desdobro radial. A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 453 demais propriedades do material que é possível avaliá-las com o simples conhecimento desse sua constante física: fórmulas de correlação, experimentalmente determinadas, selzcionam as propriedades do material à sua massa específica aparente; 3. a localização da peça no lenho — o resultado de qualquer ensaio sofrerá aiserações conforme o corpo-de-prova for extraído do cerne, do alburno, próximo às saízes ou próximo à copa. Como já foi visto, são notáveis as alterações do tecido lenhoso = = massa específica aparente conforme as diferentes zonas do lenho; 4. a presença de defeitos — a presença de defeitos (nós, fendas, fibras torcidas, sc), dependendo de sua distribuição, dimensões e, principalmente, de sua localização, provoca consideráveis anomalias no comportamento físico-mecânico da peça ou corpo- de-prova; 5. a umidade — a madeira está constituída por fibras de paredes celulósicas Esdrófilas. A impregnação de umidade determina profundas alterações nas propriedades do material. Assim, apresentará o máximo de resistência mecânica quando completamente secz, o mínimo quando completamente saturada e valores intermediários para diferentes szores de umidade entre esses dois extremos. São fatores tecnológicos de variação aqueles que decorrem do procedimento desen- solvido na execução dos ensaios de qualificação: forma e dimensões dos corpos-de-prova, osientação das solicitações em relação aos anéis de crescimento e velocidade de aplicação des cargas nas solicitações mecânicas. Esses fatores dizem respeito à distribuição de sensões internas nas peças, variável conforme sua forma e dimensões, e às respostas anisotrópicas do material decorrentes de sua estrutura fibrosa orientada. 173.2. Ensaios Normalizados. As considerações sobre a influência dos fatores de alte- ração nas propriedades do material conduziram os pesquisadores e tecnologistas a concluir see os corpos-de-prova destinados aos ensaios de qualificação de espécies lenhosas deveriam ser, para que os resultados fossem comparáveis: de dimensões reduzidas, extraídos de todas as zonas da seção e da altura das toras e ensaiados em condições convencionadas de teor de umidade, orientação das solicitações em relação às fibras e velocidade de carregamento. A Conférência Internacional de Tecnologia da Madeira, reali- zada em Genebra, em 1949, ratificou essas conclusões, que ficaram conhecidas como Método Monin de Ensaios de Qualificação. No Brasil é adotado o método Monin, normalizado pela ABNT no MB-26/40: (NBR 6230), Método para Ensaios Físicos e Mecânicos de Madeiras. O MB-26 tem como objetivos: a | indicar como devem ser feitas as seguintes determinações de características sicas e mecânicas dás madeiras: umidade, massa específica aparente, retratibilidade, compressão paralela às fibras, flexão estática, flexão dinâmica (choque), tração normal às Fibras, fendilhamento, dureza e cisalhamento; b. obter dados comparativos, referentes a toras de madeira, visando caracterizar as espécies. Para um conhecimento bastante exato das propriedades de uma espécie de determinada zona devem ser ensaiadas pelo menos três toras. 454 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO As Figs. 17.5 e 17.6 indicam aproximadamente: a localização na tora pára retirada dos corpos-de-prova, a maneira de retirá-los e suas dimensões, para toras de diâmetro o 140 Fig. 17.5. . Marcação dos corpos-de-prová nas seções da tora (MB-26) (NBR 6230). 2 e g o 25 5 ee sSo S SE E 255 sig E gE Ê E Ss Sb Ez £ Es E E EE e flexão — qualificação BS flexão - qualificação ET 88 8£8 verde EE seco ao ar 8e8 1 seções s,eS, LIT I , 2x 2em 430,30] 39. 255 [45 255 REM RE t RE 784 J 18 q 18, qL5y 37 47,54 7.5]7,847,84 ETR ” FR K RR TRTRTE Ra | [IIIPS cisalhamento É 8 gs aço seco So, 42 ) flexã tração — tração Do BE8 SO as O idade POL nora gureza 829 dg se St seco verde seco “o? eg DB ureza: verde Rá Y SB a choque choque 8a 2 verde 5 seco verde Fig. 17.6. Maneira de retirar os corpos-de-prova (MB-26) (NBR 6230). ig corp seções So 6x 6cm A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 455 acima de 0,50 cm e comprimento superior a 3,00 m. Sendo o diâmetro inferior, são mecessários dois trechos centrais de 1,40 my; nesse caso, a tora deve ter, no mínimo, 4.50 m de comprimento. 17.3.3. Características Físicas das Madeiras. Nas madeiras, sob o título de caracte- rísticas físicas, são normalmente examinadas: a umidade, a retratibilidade. a densidade, a condutibilidade elétrica, térmica e fônica e a resistência ao fogo. Definem o compor- tzmento do material e as alterações que sofre seu estado físico quando ocorrem variações de umidade, de temperatura ou outras em seu ambiente de emprego. A determinação de valores médios relativos às diferentes espécies, referentes a essas características, permite classificá-las sob critérios de usos e empregos recomendados ou, o que também é muito útil orientar uma escolha adequada para um emprego específico, pois é evidente que as exigências com respeito à madeira que deva ser empregada em marcenaria ou em construção naval e aeronáutica não serão as mesmas que as estabe- lecidas para simples postes telegráficos. Na construção civil em geral, analogamente, o conhecimento e a classificação segundo as características físicas permitem utilizar melhor as qualidades de cada madeira e eliminar aquelas que são desaconselháveis. 1733.1. Umidade A água, que nas árvores é condição de sobrevivência do vegetal, permanece na madeira extraída sobre três estados ou condições: água de constituição, gua de impregnação e água livre. A água de constituição está em combinação química com os principais constituintes do material lenhoso. Faz parte da sua constituição e não pode ser eliminada sem des- truição do material. Não é eliminada na secagem. Quando a madeira não contém outra umidade além da água de constituição, diz-se que está completamente seca ou seca em estufa. Basta permanecer certo tempo em estufa aquecida a 100-150ºC para atingir essa condição. A água de impregnação comparece na madeira úmida infiltrada ou impregnada nas paredes celulósicas das células lenhosas: as paredes celulósicas são hidrófilas. Essa infil- tração de água entre as fibrilas de celulose que estruturam as paredes das células provoca considerável inchamento dessas paredes; o efeito global e somatório é uma notável alte- zação de volume da peça de madeira. Todo o comportamento físico-mecânico do material fica alterado com a presença ou a variação da água de impregnação. Quando as paredes das células estão completamente saturadas de água de impreg- zação, sem que a água extravase para os vazios celulares, diz-se que a madeira atingiu o tor de umidade denominado ponto de saturação ao ar. Depois de impregnar completamente as paredes das células, a água começa a encher os vazios capilares: está na condição de água livre, água de embebição, água de capilari- dade. Nem a presença nem a retirada dessa água livre causam qualquer alteração no estado ou comportamento do material. Quando evapora por secagem apenas a água livre, a umidade do material está no ponto de saturação ao ar já definido. Esse ponto é variável conforme a espécie e em torno de 30% de umidade. Fazendo-se a secagem da madeira por exposição ao ar, começa a evaporar a água de Empregnação. Essa evaporação é provocada pela diferença de duas tensões de vapor 458 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO O coeficiente de retratilidade volumétrica significa a variação percéntual no volume para uma variação de 1% na umidade. É calculado dividindo-se a contração volumétrica parcial (Ch) pelo teor de umidade seco ao ar (h) no qual foi determinado: Ch v=. O conhecimento da retratilidade volumétrica das espécies lenhosas permite classi- las conforme essa característica e orienta a escolha de madeiras para empregos adequados. Veja-se, por exemplo, a Tab. 17.3. Tabela 17.3. Classificação das Madeiras Conforme Sua Retratilidade Retratilidade Total (8) Qualificação Exemplos Toras com grandes fendas de secagem. Devem ser rapida- 15420 Forte mente desdobradas Toras com fendas médias de secagem. Podem ser conser- 10a 15 Média vadas e usadas em forma cilíndrica (galerias de minas, pontaletes). Resinosas em geral Toras com pequenas fendas, aptas para marcenaria e la- Saio Fraca E minados O coeficiente de retratilidade permite uma classificação das espécies lenhosas semelhante à precedente. Considerando-se o coeficiente em madeiras já desdobradas em peças como tábuas, vigas etc., podem ser definidas quatro classes com diferentes possibi- lidades de utilização. Tabela 17.4. Classificação e Empregos tas Madeiras Conforme o Coeficiente de Retratilidade Gerado Oualifcaio de Exemplos de Utilização didi E mito ne aihe utilizáveis (algumas variedades 0,554 0,75 Forte Madeiras para desdobro radial 0,35 40,55 Média Madeiras de construção utilizáveis em carpintaria 0,154 0,35 Fraca Madeiras para marcenaria é laminados A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 459 2. Retratilidade Linear — Conforme o MB-26 (NBR 6230) esta característica das espécies lenhosas é determinada em pequenos corpos-de-prova de 2X 2X 3 cm, retirados tora na mesma quantidade e localização que os precedentes. Devem estar perfeitamente orientados em relação às fibras: cada dimensão corresponderá a uma das três direções prir- apais. Para a determinação das retratilidades segundo as três direções principais — tangencial aos anéis, radial aos anéis, axial no sentido das fibras —, os corpos-de-prova têm mês pares de pequenos pregos, fixados em duas faces, conforme aquelas direções. A distância entre cada par de pregos é medida, com um pálmer de precisão, nos três estágios Hmite de umidade: verde, seco ao ar e seco em estufa. As três contrações lineares são calculadas pela expressão Ln-L, c=A"0º 4,9. Lo Verifica-se, então — e isto vale para todas as espécies lenhosas em geral —, que a setratilidade axial é quase desprezível, que a tangencial é o dobro da radial e que a volumétrica é, aproximadamente, o somatório das anteriores. Em termos médios, podem ser aceitos os valores constantes na Tab. 17.5. Tabela 17.5. Valores Médios de Retratilidade das Madeiras em Geral em Porcentagem Retratilidade Verde a 0% Verde a 15% Linear tangencial 4- 14 2-7 Linear radial 2- 8 1-4 Linear axial 0,1-02 0,05 - 0,1 Wolumétrica Toy 3-10 Tal comportamento anisotrópico da retratilidade linear é consequente da existência de dois estratos de células, com desenvolvimento celular bem diferenciado, em cada anel amual de crescimento: o lenho inicial, de primavera-verão, e o lenho tardio, de verão- sutono. O lenho tardio, que está constituído de paredes celulares espessas, tem, relati- samente, movimento muito maior com as variações de umidade que o lenho inicial, constituído de fibras de paredes muito mais finas. No sentido tangencial, os estratos de lenho tardio dominam a retratilidade linear: =tuam como feixes de molas em estiramento e arrastam todo o conjunto. Na direção radial, as células dos dois estágios de crescimento alternam-se com tanta exatidão que o efeito fica atenuado. É preciso considerar, também, o efeito inibidor na setratilidade radial dos raios medulares: feixes de células, muito numerosos em certas espécies, como O carvalho e o cedro, que se desenvolvem, com efeito de amarração, no sentido radial do lenho. 460 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Esse anisotrópico comportamento da retratilidade linear desperta no lenho tensões internas também diferenciadas, causadoras de empenos, rachas e fendas de secagem; serão, mais exatamente, defeitos de secagem mal conduzida. A Fig. 17,8 mostra alguns efeitos anisotrópicos da retratilidade na seção transversal de peças de madeira diversamente situadas em relação aos anéis de crescimento. Fig. 17.8. Efeitos de retratilidade em peças de madeira. Três principais precauções impõem-se, conforme .o caso, para atenuação dos efeitos de retratilidade: a emprego de peças de madeira com teores de umidade compatíveis com o ambiente; b. emprego de desdobro adequado; ou e impregnação das peças com óleos e resinas impermeabilizantes. A primeira precaução decorre da consideração de que a umidade da madeira, por absorção e cessão de água, tende a um equilíbrio com a umidade do ambiente. Expe- riências de secagem permitem o traçado de curvas de equilíbrio higroscópico que são de grande valia para a indispensável condução escalonada da secagem artificial das madeiras em estufas. Portanto, para que as retrações e inchamentos não venham a prejudicar o desem- penho de peças de serviço — alargamento de juntas em tacos colocados, empenos em lambris e esquadrias, surgimento de tensões imprevistas em peças de estruturas —, é indispensável que sejam empregadas com o mais seco possível teor de umidade para o ambiente, e mantidas nessa situação com cuidados de proteção e arejamento. Servem como orientação tabelas de teores adequados de umidade, conforme o ambiente de emprego (Tab. 17.6). A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 463 07 kg/ dm?; nas folhosas, as densas têm valores entre 0,8 e 1,00, e as muito densas, acima de 1,00 kg/dm?. A espessura e a concentração dos anéis de crescimento permitem, por inspeção wisual, avaliar a densidade da madeira. Em especificações de qualidade para emprego estrutural de madeiras, esses índices podem estar limitados a determinados valores extremos permissíveis. Tabela 17.8. Massa Específica A parente, a 15% de Umidade, de Espécies Lenhosas Nacionais Espécies kgldm? Açoita-cavalo 0,62 Cabriúva 0,89 Canela-preta 0,63 Cedro 0,49 Eucalipto tereticornis 0,89 Louro 0,69 Peroba-rosa 076 Pinho 0,56 Fonte: ITERS, RS. 17.334. Condutibilidade Elétrica. Bem seca, a madeira é um excelente material isolante de elevada resistividade; quando úmida, é condutora, como a maioria dos materiais que contêm sais minerais. Suas características isolantes podem ser melhoradas pela impregnação, sob pressão, de resinas, baquelita etc., processos que melhoram também suas características mecânicas. Para um determinado teor de umidade, a resistividade depende da espécie lenhosa, do sentido em relação às fibras e da massa específica. É duas a quatro vezes mais fraca no sentido axial que no sentido transversal e um pouco mais fraca no radial que no tangen- cial. A madeira seca é, geralmente, um bom material isolante para instalações e equi- pamentos de baixa tensão, mas é preciso não esquecer que a umidificação pode prejudicar sua eficácia, donde a conveniência de pintura e envernizamento das peças como proteção adequada. Valores médios de resistividade transversal para as madeiras em geral, em megaohms/cm, conforme o teor de umidade, são: comh = 7% - 22000 A determinação da resistividade permite uma avaliação indireta da umidade do material. Existem no comércio diversos aparelhos que, baseados nessa correspondência, 464 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO possibilitam uma determinação fácil, rápida e suficientemente precisa do teor de umidade de peças de madeira em depósitos de exportação, usinas de tratamento e instalações de secagem em estufa. Dispõem, em geral, de duas agulhas metálicas solidárias, mas conve- nientemente distanciadas, que são introduzidas com pouca pressão no topo das peças. Entre as duas agulhas faz-se passar uma fraca corrente elétrica. Um ohmímetro inter- calado no circuito está graduado diretamente para o teor de umidade equivalente à resistência elétrica. 17.33.5, Condutibilidade Térmica. A madeira é, termicamente, um mau condutor: sua estrutura celular aprisiona numerosas pequenas massas de ar e está composta princi- palmente de celulose, que é má condutora de calor. Chama-se coeficiente de condutibilidade térmica ou de transmissão de calor de um material, o número K de quilocalorias que atravessa 1 m? de parede desse material durante uma hora, por metro de espessura e por grau de diferença de temperatura entre as duas faces da parede: 0,04 para materiais muito isolantes; 0,1 para madeiras em geral; 0,5 a 1,0 para alvenarias de tijolos, 2 a 3 para pedras naturais; 50 para o aço; 300 para o cobre. Coeficiente de resistência térmica é o inverso do coeficiente de condutibilidade térmica: igual a 1/K. Para se calcular a resistência térmica de uma parede de vedação, calcula-se sepa- radamente a resistência térmica de cada elemento, considerando-se como tal o espaço de ar aprisionado; soma-se ainda, para cada elemento, um valor fixo chamado efeito de parede. Este efeito de parede, que independe da espessura — uma parede muito fina permanece ainda barreira térmica — tem normalmente o valor de 0,2; um vazio com ar, de 4a 15 cm, vale 0,18. Uma parede de bom isolamento térmico supõe quase sempre um vazio de ar: por exemplo, uma parede dupla de alvenarias de 15 cm, com 4 cm de espaçamento, terá como resistência térmica: 12x 05 ,02+0,8 = 0,8. k 0,15 Uma parede dupla de madeira, com 2,5 cm cada elemento e um espaçamento de 4cm: = 3x 0025 1 +02 + 0,18 = 0,88. K 0,1 Conclui-se que as paredes de madeira são excelentes barreiras térmicas: as casas nos países frios são construídas ou revestidas de madeiras. 17.3.3.6. Condutibilidade Sonora. O nível-sonoro de um ruído é avaliado em decibéis (dB), unidade de intensidade fisiológica do som. O número de decibéis de um som é expresso pela fórmula: 1 i = 10 log>(dB), i og, (AB)  A'MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 465 amd= 7 é a intensidade fisiológica do som em decibéis, I, a intensidade física do som e Ly, 2 musnsidade de som correspondente ao limiar da percepção. Um relógio e um murmáúrio correspondem a 20 dB. Uma rua movimentada corres- memde 2 60 dB, um banco de ensaio de motores, a 120 dB. O nível sonoro cresce segundo ama escala logarítmica: dois ruídos não se somam, superpõem-se; o resultado é apenas muais forte que o mais alto dos dois, o mais fraco torna-se inaudível. Estreitamente relacionados com as propriedades acústicas dos materiais estão seus empregos como materiais de isolamento acústico e de absorção acústica. As madeiras, es= geral, são contra-indicadas para isolamento acústico, mas são bons materiais para tra- mementos de absorção acústica. Isolamento acústico — A propagação de um som através dé uma parede determina um» enfraquecimento do nível sonoro; esse enfraquecimento é função logarítmica do peso ds parede. Varia de 14 dB, aproximadamente, para uma parede de 1 kg/m?, até 54 dB, me== uma parede de 1 t/m?. Os materiais muito leves apresentam um isolamento da ordem d= 2.5 dB por centímetro de espessura. O valor do isolamentoacústico dos diferentes materiais é levado em consideração mes projetos de isolamento acústico, conforme a NB:101: Norma Brasileira para Isola- mento e Absorção Acústica. Fixado o nível de som compatível com o ambiente e semhecido o nível de som exterior, obtém-se, por diferença, a queda de som a realizar-se som paredes e vedações. Tabeia 17.9. Valores de Isolamento Acústico de Diversos Materiais Material Espessura dB aisenaria de tijolo maciço 30 cm 53 Comcreto, laje entre pavimentos — 68 Waéro de janela de 1,84 3,8 mm 24 Compensado de madeira 6,5 cm 20 Capas de fibra de madeira 12mm 18 A madeira, material leve, determina apenas uma pequena redução sonora quando em paredes de vedação. Mesmo os tabiques de contraplacados duplos dão um mau molamento acústico — seria preciso encher o vazio com um material pesado, como areia, por exemplo. Condicionamento acústico — No interior de um recinto, onde é emitido um som de determinado nível sonoro, certos elementos atenuam sua intensidade, ao refletirem-no: =s móveis, os ocupantes e as paredes absorvem uma parte do som. O coeficiente de absorção dos vários materiais envolvidos interessa ao cálculo de somdicionamento acústico, procedimento pelo qual se procura garantir num recinto o mmpo ótimo de reverberação e, se for o caso, também a boa distribuição sonora. Por 468 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Os feixes de fibras são os principais elementos de resistência mecânica do material. Quando os vazios das fibras são grandes, as madeiras são moles e pouco resistentes. Quando as fibras são longas, os tecidos são mais ligados e é maior a resistência à flexão. Uma grande concentração de fibras em feixes fortes confere ao lenho compacidade e rigidez; em fraca proporção e repartição regular, originam flexibilidade. Os vasos lenhosos e canais secretores constituem os principais vazios no tecido lenhoso e, portanto, pontos fracos de resistência mecânica. Os raios medulares são, também, elementos de enfraquecimento: formam planos de menor resistência, ao longo dos quais, sob carga, podem desenvolver-se fendas e deslo- camentos transversais de início de rupturas. As células de parênquimas, pouco rígidas, dão à madeira plasticidade e permitem o jogo dos outros elementos, principalmente durante a secagem: bem distribuídas, evitam o aparecimento de fendas de secagem; em grandes massas, determinam rupturas prematuras. 17.4.2. Resistência à Compressão Axial em Peças Curtas 17421. Ensaios de Qualificação das Espécies quanto à Compressão Axial. Para qua- lificar uma espécie lenhosa quanto à sua resistência mecânica à compressão axial, dispõe o método brasileiro MB-26 (NBR 6230) que devam ser ensaiadas, em cada tora, duas séries de corpos-de-prova de 2X 2X 3 cm, retirados, criteriosamente, em todo o diâmetro e ex- tensão da tora. Os corpos-de-prova serão isentos de defeitos e perfeitamente orientados em relação às fibras, isto é, a maior dimensão no sentido axial das fibras e, na seção trans- versal, uma dimensão na direção tangencial e outra na direção radial. Numa prensa de compressão os corpos-de-prova são ensaiados, até romperem sob carregamento estático e coritínuo. É anotada'a tensão de ruptura ou tensão-limite de resistência, em MPa, como índice representativo de resistência a esse tipo de solicita- ção. É ensaiado, em cada tora, um total de 80 corpos-de-prova: 40 no estado verde e 40 na condição de secos ao ar. Nesse ensaio, como nos demais ensaios de qualificação mecânica, essas duas séries têm a seguinte justificativa: — a série ensaiada verde tem por objetivo fornecer um valor médio para o cálculo das tensões admissíveis (tensões de segurança) que serão adotadas nos projetos de estruturas de madeira para dimensionamento. das peças. Os valores de tensão- limite de resistência serão obtidos para a condição mais desfavorável de umidade e, portanto, a favor da segurança; — o valor médio de tensão-limite de resistência na série ensaiada seca ao ar, depois de corrigido para um teor fixo de umidade — 15%, umidade normal —, é compa- rável aos obtidos para outras espécies lenhosas. É um resultado, portanto, qualifi- cador da espécie ensaiada. 17422. Resistência à Compressão em Função da Umidade. A influência da umidade na resistência à compressão axial da madeira é examinada com a ruptura de 40 corpos-de- prova em diferentes condições de umidade — desde verdes até secos em estufa. A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 469 Os pares de valores, umidade/tensão limite de resistência, assim obtidos permitem o “raçado de uma curva experimental representativa (Fig. 17.9). Do trecho aproximadamente retilíneo, entre 10 e 20% de umidade, calcula-se um fator de correção que permite referir as resistências obtidas na série seca ao ar para 0 teor de umidade normal de 15%, Esse fator de correção é chamado coeficiente de influência da umidade. 0ciO — ac20 10 c 100 (kg/cm?/1%). ou 10 (MPa) A fórmula de correção dos valores obtidos na série seca ao aí será oclS = och(h — 15) (kg/cm?). +10 = MPa O exame das curvas de resistência/umidade permite concluir que as madeiras apre- sentam resistência mecânica máxima quando secas em estufa; que a resistência é dire- tzmente proporcional ao teor de umidade quando secas ao ar; e que apresentam resis- “ncia mínima, quase constante, quando verdes, ou seja, com teor de umidade acima do ponto de saturação ao ar das fibras (em torno de 30%). Sobre esses valores mínimos ou, mais exatamente, sobre o valor médio da série ensaiada verde são calculadas as tensões- Emite admissíveis de segurança. 150 100 E) Limite de resistência sm MPa º no ao sjo 40 Unidade em % Fig. 17.9. Variação da resistência à compressão em função da umidade (Peroba-Rosa, IPT). “(97-AW “Ldl) seio) 007 “ojusrede volyjoadso esseus vp oBSUny uia ogssorduioo é eUgIsISor Ep OgSeuea “OULI Bi (43/65) FINITYVAV VILIIIIAST VSSVW sei 004 s4'0 osto se'o esW 470 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I0YIA VUIIOVW -SVYBIS Sy VIIIVAVS OVSSINdNOI  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 473 A carga ou solicitação é exercida de forma crescente, até próximo da ruptura. observando-se e registrando-se, simultaneamente, as deformações nos dois alongâmetros. Com os pares de valores registrados, tensões/deformações, obtém-se o primeiro resultado do ensaio: a curva experimental, traçada por pontos, do comportamento elasto- plástico do material à compressão axial em peças curtas (Fig. 17.11). Nas curvas experimentais é localizado, graficamente, o limite de proporcionalidade entre as tensões e as deformações; por definição: a tensão máxima do trecho de propor- cionalidade retilínea entre tensões e deformações até onde o material atende, em sua deformação, à lei de Hook. A tensão-limite de proporcionalidade equivale, como verificações experimentais demonstram exaustivamente, a cerca de 3/4 da tensão de ruptura. O módulo de elasticidade é, então, calculado dividindo-se a tensão no limite de proporcionalidade pela deformação unitária correspondente: % E = (kg/cm?). = 10000 =GPa p Tabela 17.11. Resistência à Compressão Axial (MB-26 — NBR 6230) em Espécies Lenhosas Nacionais, em kejem? — (ITERS). E etônci ódulo de | Limite de Pro- Espécies Pad e Resid ; Peade a (Verde) (Verde) Açoita-cavalo 332 446 116 364 265 Cabriúva 617 762 173125 478 Canela-preta 268 397 87210 199 Cedro 242 379 97 658 209 Eucalipto tereticormis 400 543 126 831 307 Louro 468 592 146521 367 Pinho 293 551 146 497 245 Peroba-rosa 430 537 112 900 296 174.3. Resistência à Compressão Axial em Peças Longas: Flambagem. A resistência à compressão paralela às fibras em peças longas — resistência à flambagem — das diferentes espécies lenhosas pode ser determinada com o ensaio de corpos-de-prova de 2X 2X al- tura variável, em cm, retirados de dois diâmetros ortogonais da parte central da tora. Os ensaios, ainda não normalizados pela ABNT, são realizados em qualquer prensa de compressão, desde que se adaptem aos pratos da máquina rótulas especiais, de maneira a considerar-se o corpo-de-prova livremente apoiado nas duas extremidades. Fazendo-se variar a altura, os corpos-de-prova terão crescentes índices de esbeltez: onde i= VI = raio de giração mínimo da seção S, sendo 1 o módulo de inércia. 474 | MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Para cada valor de índice de esbeltez determina-se, com a ruptura do corpo-de- prova, a correspondente tensão crítica de flambagem: Pa ofe ç (kg/em?). +10=MPa Com os pares de valores assim obtidos traça-se, por pontos, a curva experimental de flambagem (Fig. 17.12). Na curva experimental de flambagem estão bem distintos os três estágios carac- terísticos do comportamento do material em relação à compressão no sentido das fibras. 300 g “0º 1 I é ' NA dor ço 1 1 o 1 E 1 o ! 20) 8 de ; E T TESTS Curva experimental média gl [id ; tos $ ia ! 200 j O 1 TO EIs IN | pes o a re 1 ç 1 iso Vit i o 1 o i | inimos di Ss wu i ensgi E Vo ON 00] pd NN « : | > | ! L ! xas padmibsíve y f ! i so] E mal NN La ! 1 1 Eicidio E intêrmediárig 1 le. [ A [ 14 , 710 20 30 <0 50 60 70 80 90 100 fio 120 130 140 150 160 170 180 VALORES DA RELAÇÃO Fig. 17.12. Curva experimental de flambagem (Pinho-do-Paraná, IPT). A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 475 Trecho 1 — Corresponde a tensões críticas inferiores à tensão-limite de propor- cionalidade (op), ao qual corresponde um equivalente índice de esbeltez (ho), fácil de calcular. O Trecho 1 diz respeito às colunas longas ou peças longas, quando o material se comporta em regime de estabilidade elástica: as deformações ou flambagens ocorrem dentro do período de elasticidade do material, para tensões críticas inferiores ao seu Emite de proporcionalidade. O trecho correspondente da curva ajusta-se, muito proximamente, à hipérbole de Euler, válida para os materiais perfeitamente elásticos: 2 -1 p= O índice de esbeltez (ho), limite de aplicação da fórmula de Euler, será determinado substituindo-se na expressão a tensão crítica (aff) pela tensão no limite de proporcionali- dade (op). Essa tensão pode ser considerada, com suficiente aproximação e segurança, «gual a 2/3 da tensão-limite de resistência à compressão de peças curtas (0c): op=— dc. va fio Substituindo, portanto, na fórmula de Euler, teremos: donde ape origina uma nova expressão da fórmula de Euler, em função de Ao, desde que se ssbstitua, na mesma, o valor do denominador (4? £) pelo equivalente (É ucho?): =2 ho 42 n=5% (4). válida para este trecho de flambagem em colunas longas. Trecho 2 — Corresponde a tensões críticas superiores ao limite de proporcionali- Sede, não tendo mais, por esse motivo, validade a fórmula de Euler. Esse trecho diz respeito às colunas intermediárias, muito frequentes em estruturas de madeira, com índices de esbeltez variáveis de 40 ao. 478 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO ta) (tb) tc) Fig. 17.14. Diagramas de distribuição de tensões em peças de madeira flexionadas. Marcel Monnin, pesquisador pioneiro na tecnologia da madeira, foi o primeiro à preocupar-se com o cálculo mais acurado das tensões que realmente se exercem nas peças flexionadas. Propôs substituir as fórmulas da resistência dos materiais por fórmulas empíricas ajustadas à realidade; foi, então, conduzido a substituir a expressão do módulo de resistência das peças de seção retangular (2h?) por bh?" onde n — denominado “ín- dice de forma” — variaria com a qualidade das madeiras e em torno de um valor médio n= 10/6. A priori, a idéia pode parecer curiosa, porque não é simples: um expoente fracio- nário conduz a cálculos logarítmicos. Não resolve também, ou pelo menos completa- mente, os casos de seções não retangulares e, em particular, Os casos de seções compostas. Apresenta, todavia, a vantagem de determinar, sejam quais forem as dimensões das seções retangulares dos corpos-de-prova, uma mesma e comparável cota de qualidade. No entanto, a adoção da fórmula clássica pelas Normas Técnicas Brasileiras também tem sua vantagem, pois conduz a valores menores no cálculo das tensões-limite de segurança — portanto, a favor da segurança. Esses valores serão tanto mais afastados das tensões reais quanto menores forem as dimensões da seção da peça, o que é conveniente: a presença de qualquer defeito, um nó, por exemplo, será tanto mais prejudicial quanto mais reduzida for a seção da peça em serviço. 174.52. Cotas de Rigidez. A tensão-limite de resistência na ruptura não esclarece completamente o comportamento de uma madeira em relação à flexão estática; é preciso também determinar sua maior ou menor tendência a grandes deformações quando flexionada. Em outras palavras, é preciso determinar um índice de rigidez que caracterize a espécie lenhosa. Um material será rígido à flexão quando romper logo que for ultrapassado o limite de proporcionalidade, sem que deformações (flechas) notáveis anunciem a ruptura iminente; será flexível no caso contrário. Madeiras de espécies lenhosas diferentes, embora apresentando mesmos módulos de elasticidade e resistência, têm, sob esse aspecto, comportamento muito variado. Em algumas espécies a ruptura acontece sem que o material apresente deformações elásticas sensíveis: são as madeiras rígidas, frágeis e quebradiças como a canjerana, a canafístula e a taiuiá, por exemplo. O índice de rigidez é calculado, nos ensaios de flexão estática, dividindo-se o vão dos apoios do corpe-de-prova pela flecha que apresentar no instante da ruptura: Lif. Tem A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 473 valor constante para uma essência, seja qual for a seção do corpo-de-prova, desde que seja constante a relação L/h. Para L/h = 12 (relação existente nos ensaios de qualificação) e para a madeira seca zo ar, podem-se distinguir, conforme a cota de rigidez, as seguintes categorias: — madeiras rígidas — Llf = 40250 — madeiras pouco rígidas — L/f = 30 a 40 (madeiras de carpintaria) — madeiras flexíveis — L/f = 20 a 30 (madeiras trabalháveis). O conhecimento da cota de rigidez das diferentes essências tem grande interesse para aplicações: as madeiras muito rígidas são perigosas, rompem sem que a deformação reduzida denuncie grandes fadigas. Madeiras muito flexíveis devem, também, ser descar- tadas, pois as peças têm tendência a deformar-se exageradamente em serviço. 17453. Resistência à Flexão em Função da Umidade, Massa Específica e Defeitos. A determinação da influência da umidade na resistência das madeiras à flexão deve ser conduzida com procedimento idêntico ao da compressão: ensaio de corpos-de-prova dentro de um largo espectro de umidades, traçado da curva experimental de variação e cálculo de um coeficiente de influência da umidade com os resultados entre 10 e 20% de umidade. A experiência demonstrou que esse coeficiente de correção corresponde, para as madeiras em geral, à metade do coeficiente de influência da umidade na compressão paralela às fibras: C/2. A aplicação do coeficiente aos resultados obtidos em corpos-de- prova ensaiados secos-ao-ar permite a correção dos mesmos ao teor de umidade normal de 15%. Somente esses resultados corrigidos terão valor comparativo. No que diz respeito à influência da massa específica e dos defeitos sobre a resis- tncia à flexão, são também válidos e idênticos os procedimentos e considerações desen- xolvidos para à compressão paralela às fibras. 174.54. Módulo de Elasticidade à Flexão. Conforme o MB-26 (NBR 6230), o módulo de elasticidade à flexão das madeiras é determinado pelo ensaio de 12 corpos-de-prova verdes, retirados da parte central do lenho das toras, com dimensões de 6 X 6X 100 cm, isentos de defeitos e bem-orientados em relação às fibras. Os corpos-de-prova repousam livremente sobre apoios articulados, de modo a cons- situir um sistema estaticamente determinado. O carregamento é concentrado e central no xão de 84 cm. A aplicação da carga é feita normalmente aos anéis de crescimento, à razão de 10 MPa por minuto, As flechas, correspondentes a incrementos sucessivos de carga, são lidas em um elasticímetro, apoiado de forma a registrar o deslocamento de um ponto situado na linha neutra da peça. Com os pares correspondentes de valores registrados, tensão/flecha, são traçadas as curvas experimentais da deformação e é determinado graficamente o valor da carga no limite de proporcionalidade. O módulo de elasticidade convencional à flexão estática é, então, calculado, para a carga (P) e flecha (f) no limite de proporcionalidade, conforme a expressão clássica. 480 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO IP 4foh* (kg/em?). + 10000 = GPa 174. Resistência à Flexão Dinâmica. Para efeitos de qualificação das madeiras de diferentes espécies lenhosas quanto à flexão dinâmica, ou seja, suas propriedades de resiliência — capacidade de resistir ou absorver esforços dinâmicos ou de choque —, são ensaiados, conforme o MB-26 (NBR 6230), 24 corpos-de-prova de 2X 2X 30 cm, secos -ao-ar e retirados da parte central da tora. Na realização desses ensaios é utilizado um pêndulo de Charpy com capacidade de 10 kg/m, especialmente destinado a esse fim. O corpo-de-prova repousa sobre dois apoios, de forma a ser atingido pelo martelo sempre no meio do vão de 24 cm. A leitura do trabalho total (W) absorvido pela ruptura é realizada diretamente em uma escala graduada em kg X m, sobre a qual desliza um cursor móvel, acionado pelo próprio martelo quando descreve sua trajetória ascendente depois do impacto. A altura atingida pelo martelo é inversamente proporcional ao trabalho absorvido. Calcula-se um coeficiente de resiliência por meio da expressão K = m 1º 6 e uma cota dinâmica: K/D? (D = massa específica do corpo-de-prova no momento do ensaio). Essá cota tem significado, principalmente, para a seleção de madeiras destinadas 2 construções móveis sujeitas a choques: carrocerias, fuselagens, cavernas de barcos etc. O valor da cota dinâmica aumenta com a massa específica, pois o coeficiente (K) aumenta mais rapidamente que o quadrado da mesma. O conhecimento da cota dinâmica de uma essência permite, como mostra à Tab. 17.12, escolher o valor do coeficiente (K) a partir do qual a madeira oferece ao choque uma resistência satisfatória para utilização em construções móveis. Tabela 17.12. Classificação e Emprego das Madeiras Conforme Sua Cota Dinâmica Cota Dinâmica Categorias pi Utilização D Madeiras frágeis <0,8 Madeiras inadequadas ao emprego em construções móveis Madeiras medianamente 08-12 Madeiras para peças submetidas a choques e vibra- resilientes ções: vagões, carrocerias, transversinas, caixas eto Madeiras aptas para as utilizações anteriores e Madeiras resilientes >12 ainda com capacidade para suportar grandes solici- tações dinâmicas, como na construção aeronáutica, cabos de ferramentas, esquis, pás de ventilador etc.  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 483 apoios, por arruelas e conetores nas ligações, por trilhos em dormentes etc. — os ensaios de compressão normal não estão ainda incorporados nas Normas Técnicas Brasileiras. Podem ser conduzidos em corpos-de-prova com 6X 6X 18 cm, aplicando-se a com- pressão normal sobre uma face do corpo-de-prova através de uma chapa metálica indefor- mével com 6 cm de largura. Para determinação do limite de proporcionalidade são registradas as deformações para incrementos sucessivos de carga. Cumpre observar que, frequentemente, a compressão não é nem rigorosamente axial sem transversal. É lógico, então, fixar para compressão oblíqua valores de resistência mtermediários aos dos casos extremos. A fórmula geral é a seguinte, onde A traduz a obligiiidade do carregamento em relação às fibras: Roxio X Rnormai R = 7; oblíqua Roxio X sen? A + Raormal X COS A 174.8. Resistência à Tração Normal às Fibras. O tecido lenhoso opõe como resis- ncia, frente a uma solicitação de tração normal, apenas a aderência mútua entre as fibras. Essa aderência é muito fraca & o descolamento não exige esforços consideráveis. É recomendável, na prática, evitar esforços desse género nas peças em serviço; quando forem inevitáveis, devem ser previstos dispositivos de reforço: chapas ou estribos metá- fcos, por exemplo. Ao contrário das demais características mecânicas, não se altera conforme a massa específica da madeira: a aderência entre as fibras não está relacionada à densidade do tecido lenhoso; depende da composição química do aglomerante das fibras e da dispo- sição relativa dos elementos celulares. Tabela 17.14. Resistência à Tração Normal de Espécies Nacionais, Madeira Verde (ITERS) Espécies MPa Açoita-cavalo 6,9 Cabriúva 16,0 Canela-preta 5,9 Cedro 4,5 Eucalipto tereticomis 7,6 Louro 5,8 Peroba-rosa 11 Pimho 33 O Método Brasileiro MB-26 (NBR 6230) prevê o ensaio de 48 corpos-de-prova, secos zo ar, com formato é dimensões apropriados para receberem as garras de tração (Fig. 17.16). Os valores médios de ruptura destinam-se apenas a finalidades comparativas entre espécies. 484 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO E LS é Fig. 17.16. Forma e dimensões dos corpos-de-prova para ensaios de tração normal, fendilhamento e cisalhamento.  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO | “Es 17.4.9. Resistência ao Fendilhamento. O fendilhamento é uma característica típica de materiais fibrosos como a madeira. Traduz-se por um descolamento ao longo das fibras provocado por um esforço de tração normal às mesmas e exercido excentricamente em relação à seção considerada. Para efeito de ensaios em corpos-de-prova, o esforço é apli- cado na extremidade de uma peça entalhada, onde, por tratar-se da ação de um momento fletor, a resistência depende do braço de alavanca de aplicação da força; essas condições estão asseguradas no corpo-de-prova padronizado pelo MB-26 (NBR 6230) (Fig. 17.16). O número e a localizaçao dos corpos-de-prova, nos ensaios de qualificação, são os mesmos referentes aos ensaios de compressão-qualificação. São ensaiadas duas séries: uma verde e outra seca ao ar. Os resultados obtidos, em MPa, dividindo-se a carga de ruptura pela seção de fendilhamento, têm significado apenas convencional, pois dependem da forma e dimensões do corpo-de-prova. Servem exclusivamente como índices compara- vos da resistência ao fendilhamento entre espécies diferentes. Caracterizam, no entanto, a fissibilidade das diferentes espécies de madeira, infor- mação interessante quando se trata de utilizá-las em seções compostas ou ligações pregadas. Assim como a tração normal às fibras é uma solicitação que deve ser evitada na execução das estruturas de madeira, pode ser atenuada com a furação prévia ou o despon- tamento dos pregos nas ligações pregadas, com a colagem ou associação de peças a contrafio e com o emprego correto de conetores, cavilhas e blindagens. Tabela 17.15. Resistência ao Fendilhamento de Espécies Nacionais, Madeira Verde (ITERS) Espécies MPa Açoita-cavalo 0,8 Cabriúva &1 Canela-preta 0,6 Cedro 0,5 Eucalipto tereticomis 0,9 Louro 08 Peroba-rosa 0,9 Pinho 04 17.4.10. Resistência ao Cisalhamento. Os esforços que provocam o deslizamento de um plano sobre o outro, cisalhamento puro, podem ocorrer nas peças de madeira paralela, oblíqua ou normaimente às fibras. A resistência é mínima quando o cisalhamento se desenvolve paralelamente às fibras: é o que mais ocorre na prática, e para isso'se realizam os ensaios. Está presente nas vigas longas, onde o esforço cortante faz nascer, junto aos apoios, uma solicitação de cisalhamento longitudinal igual ao cisalhamento transversal. Ocorre em todos os tipos de Hgações, principalmente quando ensambladas ou entalhadas. A resistência ao cisalha- mento longitudinal é muito afetada pela presença de defeitos preexistentes, princi- palmente fendas e fissuras de origem variada, 488 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO São principalménte americanos os pesquisadores que mais se têm dedicado ao estudo dos fenômenos de fluência. Seus estudos mais conclusivos foram desenvolvidos sobre corpos-de-prova submetidos à flexão estática. De fato, é nesta solicitação mecânica, onde se desenvolvem simultaneamente tensões de compressão, tração e cisalhamento, que a deformação lenta se manifesta mais nítida e sensível, mesmo sob tensões vizinhas ao limite de proporcionalidade. No U. S. Forest Products Laboratory foram ensaiados numerosos corpos-de-prova submetidos a cargas constantes de longa duração e com intensidades percentuais da carga de ruptura do ensaio normal. (No ensaio normal, o carregamento é contínuo e crescente, até atingir-se a ruptura em poucos minutos.) No gráfico experimental da Fig. 17.17, de autoria de Lymann Wood, estão rela- cionadas essas cargas em correspondência com o tempo em que atuaram até produzir-se a ruptura do corpo-de-prova. Ao valor de 100% de resistência corresponde o tempo de atuação do ensaio normal, cerca de 1 minuto. Como a escala de tempo é logarítmica, a reta obtida traduz uma proporcionalidade das cargas de ruptura ao logaritmo do tempo de atuação. Outra conclusão importante, mostrada pelo gráfico, é que a carga de ruptura, ao fim de 27 anos de atuação, corresponde a 56% daquela que determinaria a ruptura no ensaio normal. Esse valor já havia sido obtido antes de se concluírem os ensaios conduzidos pelo pesquisador americano; antes que se interpretassem os dados que iam sendo colecionados, já a análise de resultados anteriormente obtidos demonstrava que a carga de ruptura de uma viga sob a ação de carregamento prolongado era sensivelmente igual à carga corres- pondente ao limite de proporcionalidade do ensaio normal: aproximadamente 9/16 = 0,56 da carga de ruptura. Esse valor será, portanto, o coeficiente de redução com o qual se multiplicará a tensão-limite de resistência dos ensaios para cálculo da tensão admissível a ser adotada em projetos de estruturas de madeira. Ou, em outras palavras, as peças das estruturas deverão ser dimensionadas para trabalhar no regime de deformações elásticas do material: com tensões inferiores ao limite de proporcionalidade, a fim de ficarem preservadas de fenô- menos de fluência. 4 minuto 1 dia tano 27 anos e 2 s PORCENTAGEM DE RESISTÊNCIA nu ouwsS esses La os 0000 0,001 001 01 1º 10 100 1000 10000 DURAÇÃO (dias) Fig. 17.17. Ensaios de fluência na flexão, porcentagem da resistência normal em função do tempo de duração do carregamento (Wood, U.S.F.P.L.).  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / ss O módulo de elasticidade não é praticamente afetado pela duração do carre- gemento. Entretanto, como as deformações aumentam continuamente, embora muito Jentas, torna-se necessário, em certos casos, reduzir a fluência do material a fim de que as deformações não excedam certos limites. Nas vigas sob carga permanente, as flechas podem atingir valores duplos dos iniciais ao fim de alguns anos de serviço. Embora tal fato =ão comprometa a segurança (permanecendo as tensões de trabalho aquém das de segurança), poderá representar sério inconveniente não.só estático como funcional para a estrutura. Nestes casos, deve-se calcular a deformação inicial com uma carga permanente dupla da prevista, ou adotar módulo de elasticidade igual à metade do indicado nas tzbelas, ou usar O recurso da contraflecha. Todos os efeitos de fluência são acentuados por condições variáveis de temperatura = umidade. 17.4.13. Resistência a Cargas Alternadas. Quando submetidos, durante um certo tempo, a solicitações alternadas ou a vibrações, os materiais podem romper sob tensões sem qualquer relação com as tensões de ruptura relativas às solicitações estáticas ou dinâmicas envolvidas. Chama-se limite de resistência à fadiga a carga unitária máxima que pode suportar, sem romper, uma peça submetida a alternância de tração e compressão. A relação entre o limite de resistência à fadiga e o limite de resistência é, para as madeiras de uso corrente em construções móveis, da ordem de 1/3: a aplicação de SO milhões de ciclos de esforços reversíveis determina uma queda de resistência a 27% do valor estático correspondente. Para resinosas densas, o Laboratório Federal de Ensaios de Materiais de Zurique indica os seguintes limites de fadiga para solicitações longitudinais, madeira seca ao ar: — compressão, esforços repetidos — 0,80 oc estático; — flexão, esforços alternados — 0,35 ofestático; — flexão, esforços repetidos — 0,80 of estático; — cisalhamento por compressão, esforços repetidos — 0,35 rc estático; — cisalhamento na flexão, esforços repetidos — 0,40 rf estático. A influência da umidade é bastante sensível: 3 a 4% de alteração na resistência, para uma variação unitária na umidade. 174.14. Cotas de Qualidade. Já foi esclarecida a estreita correlação entre as proprie- dades mecânicas da madeira e sua densidade (massa específica aparente). Isso equivale a dizer que a relação entre esses valores será aproximadamente constante, em torno de um valor médio, para cada espécie lenhosa. O estudo dessas relações, denominadas cotas de qualidade, é de relativo interesse para efeitos de qualificação do material. São normalmente calculadas uma cota de qualidade estática para peças de madeira e uma cota de qualidade específica para a espécie lenhosa. 490 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO A cota de qualidade estática de uma peça de madeira é o coeficiente entre a resistência mecânica, definida pela tensão de ruptura, e a massa específica aparente a 15% de umidade: Ros cota de qualidade estática = ———— + 100 x Dis Apresenta variações dentro de uma mesma espécie, conforme a densidade da peça ou do corpo-de-prova considerado; permite a escolha ou seleção qualitativa entre dife- rentes peças de madeira da mesma espécie lenhosa. A cota-de qualidade de resistência à compressão axial varia de 6 a 10, conforme a qualidade mecânica da amostra. A cota de qualidade especifica de uma essência, expressa pelo quociente entre a tensão-limite de resistência e o quadrado da massa específica, determinados sobre corpos- de-prova com 15% de umidade, é aproximadamente constante para cada espécie lenhosa. Qualifica uma espécie lenhosa do ponto de vista de sua resistência mecânica: Ros. 100 x D2, cota de qualidade específica = Relacionada à resistência à compressão axial, varia progressivamente de 9 a 20, conforme as espécies lenhosas: — de 184 20, para resinosas leves; — de 15a 17, para resinosas densas e folhosas leves; — de 9a 14, para folhosas densas. São também calculados outros índices ou cotas de qualidade não relacionadas à densidade: cota de rigidez na flexão estática e cota dinâmica na flexão dinâmica. Na prática, essa noção de cota de qualidade, muito útil para o aproveitamento industrial das madeiras, quase não é levada em consideração no seu emprego em estru- turas, onde o peso próprio do material é sensivelmente inferior às cargas atuantes. 17.5. DEFEITOS E CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS 17.5.1. Principais Defeitos das Madeiras. São considerados como defeitos nas madeiras todas as anomalias em sua integridade e constituição que alteram seu desempenho e suas propriedades físico-mecânicas. ] A normalização dos defeitos, ou seja, a definição exata de sua terminologia e padronização, é básica para qualquer preocupação de classificação das madeiras em categorias de qualidade, com finalidades tanto comerciais quanto tecnológicas. Somente com base na sua perfeita identificação, assim como em critérios normalizados para locali- zação, grupamento e dimensionamento dos mesmos, é que poderão ser definidas especifi-  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 483 E. Curvatura. Encurvamento longitudinal das peças provocado por operações de secagem ou defeitos de serragem. F. Curvatura lateral. Encurvamento lateral das peças. As fendas em geral, tal como os nós, são defeitos frequentes em peças de madeira, principalmente as radiais, formadas durante o processo de secagem, resultantes das sensões que se introduzem na madeira devido à desigual retração da massa lenhosa. As cemadas periféricas que secam mais depressa ficam sujeitas a esforços de tração transversal s== tendem a romper a madeira segundo planos radiais. As fendas liberam tanto essas snsões como aquelas de compressão que ocorrem no núcleo interno pelo efeito de sntamento das camadas externas. Em peças submetidas a tração axial, onde não exista desvio de fibras ou fibras cidas, as fendas, por se orientarem paralelamente ao eixo das peças, praticamente não efeito desfavorável sobre a resistência. Na compressão axial, podem ocasionar rupturas prematuras, pois separam grupos de bras onde se concentram as tensões. No cisalhamento, equivalem a uma redução da seção resistente. Pode-se dizer que este defeito é o que mais afeta a resistência ao cisalhamento. É evidente, portanto, que o efeito das fendas sobre a resistência de madeiramentos syjeitos a flexão depende da maior ou menor distância a que se encontram do plano seutro, onde as tensões de cisalhamento longitudinal são máximas. Quando situadas junto do bordo de compressão ou do bordo de tração, o seu efeito pode ser considerado z=duzido ou nulo, a menos que ocorra em zonas de fibras desviadas ou torcidas. Em geral, nas especificações de qualidade da madeira, não são permitidas fendas em zonas gróximas aos apoios até uma distância de seis vezes a altura da peça, e em uma faixa central igual à metade daquela dimensão. 3. DEFEITOS DE PRODUÇÃO. Compreendem as fraturas, rachaduras, fendas e machucaduras ocorridas no abate e derrubada das árvores, e os cantos esmoados, camadas de cortiça e fibras cortadas, introduzidos pelo desdobro e serragem das peças. Os defeitos de produção são rigorosamente limitados nas especificações de quali- dade do material, tanto para fins comerciais quanto para tecnológicos. O prejuízo causado pelos mesmos sobre a resistência das peças atende às mesmas considerações desenvolvidas para os defeitos naturais e de secagem. 4. DEFEITOS DE ALTERAÇÃO. O ataque de predadores, fungos e insetos causa, muitas vezes; reduções consideráveis na seção resistente de peças estruturais. Tem ainda um efeito de reforço e agravamento dos demais defeitos preexistentes. Pelo menos dois grandes inconvenientes recomendam sua exclusão em peças desti- nadas a estruturas: a impossibilidade de estimar-se, por inspeção visual, seu desenvol. vimento e, mesmo quando se tomam medidas de profilaxia adequada, o risco de que um ataque incipiente ou debelado de início possa desenvolver-se no futuro até comprometer a segurança. A necessidade do tratamento de conservação em peças estruturais, contra o ataque de fungos e insetos, torna-se inevitável, na medida em que é irreversível a tendência para emprego de seções resistentes cada vez mais reduzidas, pela adoção de tensões de segu- 494 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO rança mais elevadas e utilização de ligações mais eficientes. Resulta, então, uma margem menor para aceitação de defeitos que se possam agravar com o tempo, como é o caso em questão. As especificações americanas.(ASTM), considerando todos os fatores apontados, excluem-nos na maior parte: das categorias de qualidade, admitindo, no entanto, nês podres e até ardiduras em algumas categorias, desde que suas extensões sejam limitadas. Nos casos em que as estruturas se situam em ambiente propício ao desenvolvimento de deterioração, recomendam que se inspecionem regularmente as mesmas e se substituam =5 peças em que ocorram incidências. Aconselham medidas tendentes a baixar a umidade nas peças de madeira (ventilação adequada, drenagem esmerada de águas pluviais), ou que == empreguem madeiramentos tratados com produtos preservadores, ou peças de cerne de espécies lenhosas com elevada durabilidade natural. 17.5.2. Classificação das Madeiras. Para emprego das madeiras, principalmente em estruturas, é de grande conveniência a classificação tecnológica das peças, em categorias. padrão de qualidade, conforme sua resistência mecânica. Tais categorias de qualidade serão definidas por especificações que limitarão os principais defeitos em cada categoria = tipo de peça. As especificações deverão, portanto, além de tipificar os defeitos permissíveis, fixar sua localização, dimensão e grupamentos em função da redução que determinem nz resistência das peças, por comparação com a resistência de peças idênticas isentas de defeitos. Somente a classificação tecnológica das peças de madeira permite a fixação ds coeficientes de segurança adequados no cálculo de tensões admissíveis, a partir das tensões obtidas na ruptura de corpos-de-prova. A Norma Brasileira NB-11/51 (NBR 7190), “Cálculo e execução de estruturas dz madeira”, em seu Art. 49, a seguir parcialmente transcrito, define duas categorias de peças para emprego estrutural, conforme o critério de redução da resistência. “Artigo 49: a) As peças de madeira em estruturas deverão satisfazer às especificações que foram estabelecidas pela ABNT. b) As peças classificadas, de acordo com as referidas classificações, como de 2.2 categoria têm seus defeitos máximos permissíveis fixados de tal maneira que os seus característicos mecânicos sejam iguais a 60% dos valores corres pondentes, obtidos em ensaios com pequenos corpos-de-prova isentos de defeitos. c) Em casos especiais poderão ser especificadas peças altamente selecionadas, classificadas como peças de 1.2 categoria com característicos mecânicos iguais a pelo menos 85% dos obtidos nos pequenos corpos-de-prova isentos de defeitos.” Não existem, ainda, as especificações citadas nesse artigo. Recomenda-se então, = título transitório, a classificação das peças conforme critérios comerciais ou normas estrangeiras.  AMADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 495 A classificação da madeira de pinho-do-paraná para efeitos de exportação, contida =o Dec. 30 825, é um exemplo. São, também, recomendadas as classificações das normas alemãs e norte-americanas. 37521. Classificação da Madeira de Pinho conforme o Dec. 30825, de 23/12/1951. São definidas quatro categorias de qualidade para dois grupos de peças de madeira serrada: grupo 4, de sarrafos, tábuas e pranchas, e grupo B, de caibros, vigotas, gas e pranchões. Para as peças do grupo B, os principais defeitos permitidos, em inspeção visual, nas disas primeiras categorias, são os seguintes: Primeira categoria. Madeira seca ao ar, são de cor natural, corretamente serrada e de Extola uniforme, tolerando-se: a nós firmes e isolados em uma face, com os diâmetros máximos de 1 cm em selação aos caibros, 1,50 cm em relação às vigotas, vigas ou barrotes e 2 cm em relação aos pranchões; distanciados, em qualquer caso, de mais de 61 cm; b. desvio de veio, desde que seu afastamento não exceda a relação de um para doze (1/12); C: fendas retas em um ou em ambos os topos, não excedendo em cada topo o comprimento total de 15. cm, nos caibros e vigotas, e de 20 cm nas vigas e pranchões; d. | pequenas gretas ou fendilhados superficiais em duas faces, como consegiiência de secagem. Segunda categoria. Madeira seca ao ar, sã, de cor natural, corretamente serrada e de Bxtola uniforme, tolerando-se: a nós firmes e isolados em duas faces, com diâmetro máximo de 1 cm nos caibros; 1,50 cm nas vigotas e vigas e 2 cm nos pranchões; distanciados, em qualquer caso, de mais de 45,7 cm; b. - desvio de veio, desde que seu afastamento não exceda a relação de um para dez (1/10); e. fendas retas em um ou em ambos os topos, não excedendo em cada topo o comprimento total de 20 cm em relação a caibros e vigotas e 25 cm em relação às vigas ou barrotes e pranchões; d | pequenas gretas ou fendilhados superficiais em três faces, devido à secagem. 17.5.2.2. Classificação conforme a Norma Alemã DIN 4 074/39. De acordo com esta Norma, as peças de madeira serrada para emprego estrutural são classificadas em três categorias de qualidade: de alta resistência, resistência comum e baixa resistência. Os principais defeitos tolerados estão discriminados na Tab. 17.18. Nas peças de pri- meira categoria, os anéis de crescimento somente poderão apresentar espessura superior a 4 mm em área não superior a 50% da seção resistente da peça. As tensões admissíveis nas peças de primeira categoria são 30% mais elevadas que as correspondentes para peças de segunda. 498 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Visando à obtenção das tensões admissíveis básicas, indispensáveis para o cálculo dz estruturas, são recomendados os ensaios estruturais de flambagem, compressão paralela = normal às fibras, flexão estática e cisalhamento — acompanhados de determinações dz umidade e massa específica. São obtidos os valores de limite de resistência e limite de proporcionalidade para as diferentes solicitações. O valor do módulo de elasticidade pod= ser determinado no ensaio de flambagem, no ensaio de compressão de peças curtas e nº ensaio de flexão. Para a obtenção dos coeficientes de redução devido à presença de defeitos devem ser ensaiadas duas séries de corpos-de-prova: uma isenta de defeitos e outra com os mesmos, mas limitados aos aceitos em peças de segunda escolha ou segunda categoriz comercial. A segunda categoria comercial é considerada, na falta de especificações nacionais para classificação tecnológica de peças de madeira, como classificação-limite para emprego estrutural de madeira em obras de responsabilidade. O número de corpos-de-prova em cada tipo de ensaio deve ser superior a 32: parz validade estatística, cálculo de médias, desvios e coeficientes de variação. Os corpos-da prova são ensaiados normalmente verdes, na condição de umidade mais desfavorável. A realização de ensaios estruturais desenvolvidos no Instituto de Pesquisas Tecnolé gicas (IPT) de São Paulo, sob a orientação pioneira do tecnologista engenheiro Frederico Brotero, para as espécies de emprego tradicional e corrente em estruturas de madeira — pinho brasileiro, peroba, jatobá e cabriúva — permitiu as seguintes importantes corr lações: 1. que os módulos de elasticidade, calculados a partir dos ensaios de compressão simples, flexão estática ou através da fórmula.de Euler para colunas longas na flambagem. têm valores sensivelmente iguais; 2. que o limite de proporcionalidade obtido no ensaio de compressão coinciês proximamente com o obtido no ensaio de flexã proporcionalidade entre tensões = deformações no ensaio de flexão cessa quando se inicia a ruptura no bordo comprimido dz peça; 3. que foram plenamente confirmadas as relações entre os valores de limite de proporcionalidade e limite de resistência, na compressão e na flexão, recomendadas pelas normas norte-americanas: 3/4 na compressão e 9/16 na flexão. Essas correlações credenciam o ensaio de compressão simples como ensaio norma para obtenção da maior parte dos valores necessários à fixação das taxas admissíveis d= trabalho para as madeiras, principalmente em se tratando de cálculo de estruturas com madeiras de espécies ainda não conhecidas através de ensaios de laboratório, e também para lotes de peças de madeira já conhecida, mas para as quais existam dúvidas quanto = homogeneidade, procedência ou estado de conservação, ou quando para as quais existz interesse em conhecer com maior precisão os elementos essenciais ao cálculo de estra- turas. 17.6.2.1. Coeficientes de Segurança, Os ensaios estruturais permitem a apreciação detalhada dos principais fatores de variação no comportamento mecânico dos materiais =, portanto, a fixação dos coeficientes de redução que comporão o coeficiente de segurança final. Os coeficientes de segurança, ajustados a cada tipo de solicitação mecânica, redo- zirão os resultados dos ensaios a tensões admissíveis para projetos estruturais.  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 435 Nos ensaios estruturais são normalmente considerados os fatores de variação e sorrespondentes coeficientes de redução que se seguem. 1. Perda de resistência devida a defeitos. O coeficiente de redução devido a defeitos é obtido pelo confronto dos resultados em ensaios de peças isentas de defeitos com os resultados em peças portadoras dos defeitos permitidos na classificação de segunda categoria comercial. É de 3/4, para peças classificadas como médias ou regulares nas construções. 2. Duração das cargas. As cargas permanentes devem ser mantidas abaixo do Emite de proporcionalidade: as experiências demonstraram que a resistência mecânica do material não é afetada pelo tempo de duração do carregamento, quando sob tensões de sabalho inferiores a esse limite. O fator de redução a ser aplicado nas tensões-limite de resistência resultantes de ensaios será igual à relação entre o limite de proporcionalidade e o limite de resistência: 3/4 para a compressão simples e 9/16 para flexão estática, conforme conclusões fluentes dos próprios ensaios estruturais, confirmando recomendações norte-americanas. 3. Variabilidade de resultados. Nos ensaios mecânicos de corpos-de-prova de madeira, a dispersão dos resultados individuais, em relação ao valor médio, corresponde a um coeficiente de variação da ordem de 25%. Essa dispersão é devida à própria heterogeneidade do material e a fatores decorrentes da execução dos ensaios. O fator de redução geralmente recomendado, para levar em consideração essa varia- Bulidade de resultados individuais, é de 3/4, o que conduz a um valor de tensão (mínima) de segurança com uma probabilidade de ocorrência de 85% de resultados individuais supe- mores à mesma. 4. Possibilidade de sobrecargas. O coeficiente de redução é o coeficiente de se- gurança propriamente dito: corresponde às incertezas na previsão de cargas acidentais às quais ficará sujeita a estrutura em serviço. É normalmente adotado como 2/3. A seguir serão apresentados resultados de ensaios e cálculo das tensões admissíveis, desenvolvidos no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, para o pinho brasi- keiro, a título de exemplo e por interesse prático, uma vez que se trata de madeira larga- mente usada no país em estruturas provisórias ou permanentes. 17.6.2.2. Tensões Admissíveis para o Pinho. 1. Compressão axial de peças curtas. A tensão-limite de resistência média obtida no ensaio de peças de 15 X 15 X 60 cm como defeitos permissíveis para peças de segunda categoria comercial e condição de umidade verde foi de 24,2 MPa. A aplicação dos coeficientes de redução, discriminados no item anterior, conduz ao seguinte valor de tensão admissível: 0.=3/4x 3/4x 3/4x 2/3x 24,2=1/3,5 x 24,2 =7,0 MPa. 2. Fiambagem em colunas longas e médias. Foram ensaiadas peças com seção média de 10 X 10 cm e comprimentos crescentes, de 70 a 420 cm, de maneira a obterem- 500 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO se índices de esbeltez desde colunas curtas (igual a 35) até valores para os quais a flambagem, en regime elástico, se realiza conforme a fórmula de Euler. Os valores de tensão-limite de resistência permitiram o traçado da curva experimental, reproduzida na Fig. 17.12.0 valor de do, limite de aplicação da fórmula de Euler, foi 84. Colunas longas. Quando 84<A< 110, a tensão-limite de resistência pode ser cal- culada pela fórmula de Euler: PE Ko fg = Nas peças longas, como a rigidez não é afetada pela umidade e pelos defeitos admissíveis em peças de utilização corrente, foi adotado um coeficiente de segurança igual a 3, devido à variabilidade dos resultados, efeitos de possíveis curvaturas iniciais e sobre- cargas. O único dado experimental resultante dos ensaios com colunas longas que interessa para o cálculo de peças de estruturas é o módulo de elasticidade obtido pelo- emprego da fórmula: PR E ] E nas kg/em + 10.000 = GPa (P = carga crítica dos ensaios). O valor médio do módulo de elasticidade (próximo aos obtidos na compressão simples e flexão) foi E=128 GPa A tensão admissível para colunas longas atende, portanto, à expressão 2 E org = E mpa a 30x? Colunas médias. Quando 35 <A <84, a fórmula que exprime a tensão-limite de resistência em função de oç e À, proposta nos Estados Unidos e confirmada na curva experimental, é a equação da parábola de 6.9 grau: (o 4 4do O coeficiente de segurança para esse caso, colunas intermediárias, terá um valor, em função de À, entre 3, correspondente a colunas longas, e 3,5, correspondente à com- pressão simples. MPa 3. Flexão estática. Os ensaios foram realizados em peças com dimensões 15X 15 X 360 cm, com vão livre de 300 cm e duas cargas simétricas, resultando no centro do vão uma zona de cisalhamento longitudinal nulo. O resultado médio para o A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 503 9 = limite de resistência à compressão paralela às fibras da madeira verde; K = coeficiente igual a 1 no caso da extensão da carga medida na direção da fibra ser maior que 15 cm; quando essa extensão for menor que 15 e a carga estiver afastada pelo menos 7,5 cm da extremidade da peça, esse coeficiente será fornecido pela Tab. 17.19. Essa tabela aplica-se ao caso de arruelas, tomando- se como extensão da carga seu diâmetro ou lado. 6. Compressão inclinada em relação às fibras. As tensões de compressão, pro- vocadas por um carregamento oblíquo, em ângulo 4, com a direção das fibras, não deverão ultrapassar o valor: Scx gn Secos? A + On sen? A onde q, € 0 são as tensões admissíveis fixadas nos itens 1 e 5. Tabela 17.19. Extensão da Carga Normal às Fibras, Medidas Paralelamente a Estas Coeficiente fem) K 1 2,00 2 1,70 3 1,55 4 1,40 5 1,30 75 1415 10 1,10 15 1,00 7. Reduções devidas à umidade. No caso de peças de madeira permanentemente submersas, as tensões admissíveis devem ser reduzidas às seguintes porcentagens: a compressão paralela às fibras — 80%; b. flexão simples e tração axial — 80%; oi compressão normal — 60%. 17.6.4. Coeficientes de Segurança e Tensões Admissíveis a Partir da Densidade das Madeiras. Quando uma espécie lenhosa não foi ainda estudada em laboratório, mas é reputada como de boa qualidade e frequentemente utilizada em estruturas, permite a NB-11 (NBR 7190) seu emprego sob tensões admissíveis calculadas a partir de numerosas determinações de massa específica. 504 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Pára esse fim, admite-se que sua resistência mecânica seja igual a 3/4 do valor correspondente à sua massa específica média, a 15% de umidade, obtido das curvas experimentais de correlação constantes do MB-26 (NBR 6230). Essas curvas de correlação, resultantes dos ensaios de mais de 200 espécies nacionais, relacionam a resistência com a massa específica para as solicitações de compressão paralela às fibras, flexão estática, cisalhamento e módulo de elasticidade à flexão. Como exemplo, na Fig. 17.10, a curva experimental de correspondênca entre massa específica aparente e resistência à compressão. As tensões admissíveis, assim avaliadas, terão os valores que se seguem. 1. Compressão paralela às fibras — 020x3/4 0 (= 1,04 + 665D15) MPa. 2. Flexão estática e tração axial — 015x3/4 = q (- 331,8 + 161Di5) MPa. 3. Cisalhamento a — longitudinal no sentido das fibras, em vigas: 0,10 x 3/4 O” (-25,5 + 180D15) MPa; b. paralelo às fibras, nas ligações: — 015x3/4 = Emo (- 25,5 + 180D45) MPa; 4. Módulo de elasticidade Fe 2570 + 144 500Dys 10000 17.7. BENEFICIAMENTO DAS MADEIRAS — SECAGEM, PRESERVAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO 17.7.1. Características Negativas das Madeiras. Não obstante as qualidades apreciáveis das madeiras como material de construção, é indispensável, em seus múltiplos empregos, que sejam resguardadas contra suas características negativas. Sob essa denominação são comumente arroladas: a a degradação de suas propriedades e o surgimento de tensões internas, decor- rentes de alterações em sua umidade; b.. a deterioração ou alteração de sua durabilidade quando em ambientes que favoreçam a proliferação dos principais agentes de deterioração: fungos, insetos;  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 505 ca sua marcante heterogeneidade e anisotropia, próprias do tecido lenhoso, e a Emitação de dimensões nas peças de madeira natural. A madeira poderá ser efetivamente considerada um moderno e competitivo material de construção quando esses inconvenientes forem mantidos sob controle por meio de outros tantos processos de beneficiamento: q execução de secagem natural ou artificial: para emprego do material com o mínimo teor de umidade compatível com o ambiente de emprego; b. condução de processos de preservação ou tratamento, para prevenir o ataque de agentes de deterioração; e transformação do material, para alteração de sua estrutura fibrosa orientada e produção de peças com maiores e mais adequadas dimensões. Frente ao surgimento dos aços perfilados e do concreto armado, foram tais carao- terísticas negativas que relegaram as madeiras, durante certo tempo, a um plano secundário como material de construção, destinado a estruturas provisórias de breve amortização. Atualmente, a madeira seca, preservada e/ou transformada, apresenta-se, com suas insubstituíveis qualidades, como um material ajustado às exigências das modernas técnicas de construção, necessitando de precauções no seu emprego não mais complexas que as referentes aos materiais competidores. 17.7.2. Secagem das Madeiras. O emprego das madeiras, com responsabilidade de economia e segurança, exige a obtenção de um grau de umidade nas peças compatível com o ambiente de emprego e o mais reduzido possível. Esse teor de umidade, que deve ser o de equilíbrio higroscópico da umidade do material, com a provável umidade do ambiente de emprego, representa uma garantia contra o aparecimento de consequências da retratilidade (empenos, rachas) e uma maximização de suas disponibilidades de resistência mecânica. A secagem do material, portanto, além de necessária, apresenta algumas vantagens, que serão vistas a seguir. 17.7.2.1. Vantagens da Secagem. a. Diminui consideravelmente o peso do material, favorecendo o transporte e o projeto das estruturas. b. A madeira seca torna-se estável: apresentará, na pior das hipóteses, um mínimo de retração em suas dimensões. c. Na medida em que for sendo eliminada a água de impregnação do tecido nhoso, a resistência do material aumentará de maneira considerável e progressiva. d. A madeira seca é mais resistente aos agentes de deterioração, principalmente à ação de fungos, que necessitam de teores elevados de umidade para sobreviver. e. Os produtos de impregnação nos processos de preservação das madeiras, para atingirem uma penetração satisfatória, exigem determinado estágio de secagem ou, pelo menos, ausência de água livre. 508 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO — recomendada para madeiras de difícil secagem, como imbuia, canelas em geral, amendoim, caviúna, aroeiras, faveiro, taiuiá e eucaliptos. Tabela 17.20. Marchas ou Tabelas de Secagem Umidade A B c da Termômetros | Um. Termômetros | Um. Termômetros | Um. madeira doar doar doar Seco | Um | (%) | Seco | Um | (%) | Seco | Um | (% >40 so 46 80 46 42 so 40 38 85 40 s4 49 15 49 44 75 43 40 80 30 56 49 70 s2 46 70 46 41 75 25 0 s1 60 s4 46 65 49 43 70 20 s2 49 so E 46 ss 52 43 o) 15 ss 48 s0 so 46 45 54 4 so 10 70 45 25 62 41 30 E a 40 17.7.23. Secagem Natural e em Estufas. A secagem natural pretende a redução da umidade de peças de madeira a um valor mínimo compatível com as condições climáticas regionais, no menor tempo possível. É realizada em pátios junto às serrarias, onde as peças de madeira, convenien- temente entabicadas, ficam depositadas em pilhas e separadas por ruas orientadas em relação aos ventos predominantes. Como proteção contra chuvas, o material recebe coberturas provisórias. A secagem natural é mais ativa nas épocas do ano em que a temperatura é mais elevada e mais baixa a umidade relativa do ar; sua eficiência e velocidade dependem ainda da circulação do vento no interior e entre as pilhas de madeira. É difícil, portanto, predizer tempo e resultados. Nas épocas apropriadas, em secagem ao tempo e sob a forma de tábuas, a maioria das espécies perde a metade de sua umidade (água livre) em 20 a-30 dias e o restante até atingir o equilíbrio com o ambiente, num tempo 3 a 5 vezes maior. Todes os óbvios inconvenientes da secagem natural, com destaque o prejuízo decor- rente da imobilização de um capital considerável e de retorno demorado, são resolvidos pela secagem artificial em estufas, onde, se for bem conduzida, a marcha de secagem pode ser ultimada em 2 ou 3 semanas. A secagem artificial é conduzida em estufas com temperaturas crescentes e graus higrométricos adequados, conforme a tabela de secagem da espécie lenhosa. Conhecida à umidade do lote, a estufa é regulada em temperatura e grau higromé- trico para um ponto de equilíbrio imediatamente inferior à umidade de origem (veja as tabelas de secagem). Atingida essa umidade de equilíbrio no material, verificado pela retirada de pequenos corpos-de-prova, alteram-se as condições para uma nova situação, e assim por diante, até se alcançar o teor de umidade pretendido. A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 509 Todas as estufas de secagem, contínuas ou intermitentes, dispõem, indispensa- velmente (Fig. 17.19): a de uma fonte de aquecimento, normalmente serpentinas com vapor; b. de dispositivos de umidificação: borrifadores de água ou dispersores de vapor; c. | “circuladores de ar: ventiladores e exaustores; d. aparelhos para controle de temperatura: termômetros e psicômetros (ter- mômetros de bulbo seco e úmido). LTL SAGAS cr FAVA Fig. 17.19. Estufa de secagem (corte). 17.7.3. Preservação das Madeiras. A durabilidade das madeiras é a resistência que apresentam àos agentes de alteração e destruição de seu tecido lenhoso: fungos, insetos etc. Configura-se a durabilidade natural nas madeiras como uma característica extre- mamente relativa, pois depende não somente de fatores decorrentes da própria natureza do material — espécie lenhosa, cerne ou alburno, presença de taninos, óleos e resinas em seus vasos lenhosos — como também de fatores externos, relacionados às condições do ambiente de emprego: umidade, temperatura, arejamento etc. Pode, no entanto, como para os demais materiais de construção, ser-lhe incorporada vantajosamente por meio de processos adequados de tratamento e preservação. Esses processos terão complexidade e custo proporcionais à vida útil pretendida e às condições ambientais de emprego. 510 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 17.73.1. Deterioração. A madeira, como material orgânico que é, está sujeita, princi- palmente, ao ataque de outros organismos vivos que dela necessitam para sua sobrevi- vência. Dentre estes destacam-se, por serem os maiores responsáveis por sua degradação, os microrganismos, fungos e bactérias, causadores do apodrecimento e ardidura do material. Seguem, em ordem de nocividade, os insetos, que se alimentam de tecido lenhoso, e os crustáceos e moluscos, que destroem estruturas de madeira imersas em águas salobras. Devem ser ainda relacionados, como agentes de destruição das madeiras, O fogo e os agentes meteorológicos: faíscas, ventos etc. Ao contrário dos demais materiais convencionais de construção, as madeiras têm boa resistência a substâncias químicas inorgânicas, ácidos, bases e sais, que somente a atacam quando fortemente concentrados e sob ação prolongada. Microrganismos. Os fungos e bactérias vivem a expensas de outros organismos vivos na condição de parasitas ou saprófitas, porque estão privados da função clorofiliana para absorção do carbono. Os fungos são microrganismos inferiores, aeróbios, unicelulares (ficomicetos) ou pluricelulares, que se reproduzem por esporulação. Nos fungos pluricelulares diferenciam-se duas partes: o corpo vegetativo e o corpo frutífero. As células do corpo vegetativo dispõem-se sob a forma de filamentos (ifos), somente visíveis ao microscópio, que, em seu conjunto, formam uma extensa trama no interior dos tecidos lenhosos: o micélio. Este é o elemento desorganizador da madeira: retira o car- bono dos carboidratos do tecido lenhoso pela ação de enzimas ou diástases: fermentos solúveis segregados pelos seus filamentos. O corpo frutífero, também denominado aparelho esporífero, constitui o conjunto dos órgãos reprodutores. Compreende uma massa de filamentos micelianos fortemente entrelaçados: o perídio, normalmente em forma de guarda-sol. Sobre o perídio formam- se, em número considerável, os esporos de reprodução. Os esporos são pequenas partículas esféricas ou ovóides, de alguns micra de diâme- tro, que são suscetíveis de germinar e formar um novo micélio, quando, espalhados pelo vento, encontram um meio favorável ao seu desenvolvimento. A probabilidade de contaminação é considerável: os esporos são produzidos aos milhares e disseminam-se com facilidade a grandes distâncias. Os fungos cromógenos (manchadores), geralmente parasitas, vivem às custas da seiva e da albumina existente nas células de reservas nutritivas. Não alteram as condições do lenho, causando apénas manchas superficiais que desvalorizam as peças de madeira desti- nadas a exportação e marcenaria: o Ceratostomela pilifera, por exemplo, causador das manchas azuis nas peças de pinho. Os fungos xilófagos são os daninhos: destroem as paredes celulares decompondo a celulose (podridão parda) ou a lignina (podridão branca), ou ambas de uma vez. Per- tencem a essa classe os Fungi imperfecti, o Polyporus fumosus, o Fomes connatus e o Coniophora cerebela, dentre os mais agressivos e resistentes. As manchas, ardiduras, mofos, bolores e apodrecimentos correspondem às etapas progressivas de contaminação fúngica. Em estágio avançado de apodrecimento, a madeira  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 513 Conforme esses institutos, somente serão considerados tratamentos de preservação de madeiras os processos que, comprovadamente, determinarem uma impregnação nos idos lenhosos com um produto preservativo sem ocasionar lesões na estrutura lenhosa mem alterações sensíveis nas características físico-mecânicas do material. Estão excluídos, portanto, todos os procedimentos que envolvem transformação do material, endureci- mento com impregnação de resinas e plásticos, simples pinturas com tintas comuns e envernizamentos superficiais. Os principais processos de preservação podem ser classificados, conforme a profun- didade da impregnação alcançada, em: a. processos de impregnação superficial; b. processos de impregnação sob pressão reduzida; & processos de impregnação sob pressão elevada. No entanto, seja qual for o processo a ser desenvolvido, será sempre mais eficiente e sfetivo, quando não mais econômico, se precedido de uma preparação prévia das peças a serem preservadas, procedimento que é conhecido como tratamento prévio do material. O tratamento prévio das peças consiste, regra geral, em secagem a um teor adequado de umidade, remoção de cascas e cortiças, desseivagem e, em se tratando de peças estru- Furais, na execução, antes do tratamento, de todos os serviços de resserragem, furações é entalhes que importem em desbaste superficial das peças. De certo modo, o tratamento prévio pode ser entendido como um processo genérico de preservação: sua efetivação colabora para o aumento da durabilidade do material. A secagem antes do tratamento de preservação facilita a impregnação, ao mesmo iempo que previne a posterior formação de fendas. Uma fenda de secagem sempre poderá ultrapassar a profundidade de penetração do preservativo, facilitando a entrada de insetos ou a germinação de esporos fúngicos. Quando realizada em estufas, a temperaturas elevadas, esteriliza as peças portadoras de parasitas e germes de apodrecimento. O descortiçamento melhora a permeabilidade aos impregnantes e remove o veículo preferencial de muitas espécies de insetos. A desseivagem é prática antiga de beneficiamento das madeiras. Em muitos países, as toras flutuam em cursos d'água durante alguns meses, no transporte da floresta à serraria. Essa prática é excelente, pois a substituição da seiva por água melhora e acelera a secagem posterior, ao mesmo tempo que elimina um dos principais fatores de apareci- mento de fungos. A desseivagem pode ser desenvolvida rapidamente com o estufamento sob controle das peças: em vapor de água a temperaturas da ordem de 80 a 90ºC e grau kigrométrico ambiente de 100%. Dura aproximadamente 48 horas por centímetro de es- pessura das peças. É um procedimento, no entanto, que pode determinar, em algumas es- pécies, vários inconvenientes: desde alterações de coloração e empenamentos até perdas de resistência, rigidez e tenacidade nas peças tratadas. Processos de impregnação superficial Resumem-se em pinturas superficiais ou mersão das peças em preservativos adequados. São procedimentos econômicos e de circunstância, somente recomendáveis para peças de madeira seca destinadas a ambientes cobertos, protegidos e sujeitos a fracas variações higrométricas: telhados residenciais, madeiramentos de entrepisos e forros etc. 514 / MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO A imersão, mesmo rápida, em uma solução preservativa (sal de Wolmann diluído em água, a 4%, por exemplo) será sempre mais efetiva que uma simples pintura superficial. Pode ser conduzida facilmente no canteiro de obra, mergulhando-se as peças em um tanque calafetado construído com tábuas de madeira; ajustado ao tanque, um plano inclinado de tábuas em escamas permitirá o escorrimento das peças e o retorno do excesso de preservativo ao tanque de imersão. Tanto na pintura quanto na imersão, a impregnação dificilmente ultrapassará 2 a 3mm de penetração superficial; em todo caso, constitui uma película de proteção suficiente aos ataques de insetos e capaz de resistir a pequenas fendas de secagem. Processos de impregnação sob pressão reduzida. A impregnação com penetração mais ou menos profunda, impregnação de todo o alburno, por exemplo, pode ser obtida pelo aproveitamento de pressões naturais, como a pressão atmosférica, a pressão hidráu- lica, a pressão capilar e a pressão osmótica. Os processos mais importantes, conhecidos sob denominações as mais diversas, serão apresentados a seguir. A. Processo de dois banhos ou de banhos quente e frio, (Processo Shelley): um tonel contendo o impregnante onde estão imersas as peças (depositadas geralmente de topo) é aquecido até a temperatura de ebulição da água. Depois do aquecimento (4 horas), as peças são transferidas rapidamente para outro recipiente contendo o mesmo imunizante frio (20 a 30 minutos). A penetração é forçada pela pressão atmosférica sobre o vácuo relativo que se formou nos vazios do tecido lenhoso com a evaporação da água e expulsão do ar aquecido. O processo é bastante efetivo no tratamento de ambos os topos de postes, cruzetas, moirões de cercas e aramados, principalmente se a altura de imersão ultrapassar a linha de afloramento das peças quando enterradas no solo: nessa zona, onde estão reunidas as condições mais favoráveis ao desenvolvimento de fungos e ataque de insetos, é que se inicia quase sempre o apodrecimento. B. Processo de substituição da seiva: indicado para tratamento de postes, moirões e pontaletes roliços, quando ainda verdes. As peças são colocadas de pé em um recipiente, onde ficam imersas, até altura conveniente, em uma solução salina concentrada. O imunizante, por pressão capilar e osmose, sobe pelo alburno das peças, substituindo a seiva e a umidade natural-do tecido lenhoso à medida que as mesmas evaporam na secagem. O processo é demorado e depende das condições de tempo que regulam a secagem natural: no verão, em aproximadamente seis semanas, estão convenientemente tratados pontaletes roliços de 15 cm de diâmetro e 3 m de comprimento. C Processo de impregnação por osmose. Como o anterior, é também indicado para peças de madeira verde. Consiste na aplicação sobre a superfície das peças, acima e abaixo da linha de afloramento, de uma espessa camada gelatinosa de imunizante for- temente concentrado. A zona tratada recebe uma bandagem de plástico impermeável. O processo tira partido da pressão osmótica que provoca a mistura de duas soluções salinas de diferentes concentrações, separadas por uma membrana ou parede semiper- meável e porosa, através da qual se difundem. No processo, a solução salina concentrada é  A MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO / 515 > imunizante e a solução menos concentrada, a seiva mais a umidade da madeira. O tecido fnhoso é a membrana semipermeável através da qual se difunde o imunizante. A pressão esmótica é uma pressão considerável: nas células dos vegetais, alcança de 2 a 3 MPa. Processos de impregnação em autoclaves. São os processos de tratamento de preser- vação mais eficientes, ajustados a necessidades de produção industrial de postes para redes d= transmissão e distribuição de energia elétrica, cruzetas, dormentes de via férrea e pilares de madeira. Normalmente indicados para peças que deverão ficar imersas, even- malmente sujeitas ao ataque de predadores marinhos. As peças a tratar são depositadas em autoclaves cilíndricas, de grandes dimensões e perfeita vedação, que dispõem de comandos para manutenção, admissão e retirada de &munizantes líquidos sob pressões variadas. Dois são os procedimentos clássicos para tratamentos de preservação em autoclaves: o de células cheias e o de células vazias. De células cheias (Processo Bethel): Na autoclave, carregada com as peças a tratar, é feito inicialmente um vácuo de 70 cm de mercúrio, durante cerca de duas horas. A finalidade é retirar o ar e a umidade do tecido lenhoso. Seguem-se: — banho preservativo, sob pressão de 10 atmosferas, durante 3 horas aproxi- madamente, com temperatura entre 90 e 100ºC; — vácuo final, à pressão de 30 cm de mercúrio, durante 30 minutos, para retirar o excesso de preservativo. Esse processo serve tanto para preservativos oleosos como aquosos, estes últimos a De células vazias (Processo Ruepig): Faz-se uma pressão inicial de 3 atmosferas, a seco, durante mais ou menos 90 minutos, nas operações seguintes: — um banho preservativo, à pressão de 10 atmosferas, temperatura de 90/100ºC, tempo aproximado de 3 horas; — vácuo final para expulsar o preservativo contido nos vazios das células, pela expansão do ar sob pressão ali introduzido no início do processo. 17.7.3.3. Principais Produtos de Preservação. Os principais produtos imunizantes são sempre produtos tóxicos, de choque ou de contato — fungicidas, inseticidas ou anti. moluscos — normalmente diluídos em um solvente penetrante que pode ser a água ou um óleo de baixa viscosidade. Pretendem alguns produtos comerciais a polivalência, somando à sua letalidade propriedades impermeabilizantes, retardantes de fogo e inibidoras de retratilidade.