Madeira como Material de Construção

INTRODUÇÃO

A madeira é um material excepcional como material de construção além de ter qualidades muito grandes como matéria-prima para outros produtos industrializados, e que vem sendo utilizada desde os primórdios da civilização.

Diversas pesquisas têm sido desenvolvidas no sentido de tratar a madeira para a sua utilização em diversas etapas construtivas. As madeiras em seu estado natural têm características próprias que podem ser alteradas com tecnologia moderna. Algumas destas características mais importantes são:

•

apresenta resistência mecânica tanto a tracção como à compressão

•

tem resistência mecânica elevada em relação ao seu peso próprio reduzido

•

tem resistência à choques e cargas dinâmicas absorvendo impactos que

dificilmente seriam com outros materiais

•

tem fácil trabalhabilidade permitindo ligações simples

Na medida que técnicas modernas foram adoptadas na tentativa de melhoria das suas qualidades passou a ser mais utilizada visto que estes procedimentos eliminam ou m minoram os inconvenientes seguintes:

•

perda de propriedades e surgimento de tensões internas secundárias devido

a problemas de secagem e humidade

•

fácil deterioração em ambientes agressivos que desenvolveram agentes

predadores com fungos, xilófagos, mofo, cupins, etc.

•

a marcante heterogeneidade e anisotropia próprias da sua constituição

fibrosa orientada, assim como a limitação de suas dimensões

A madeira como material de construção é depois do aço o material mais utilizado. Pode ser usada em várias etapas, desde as fundações até aos acabamentos, passando tanto pela estrutura como material auxiliar. Pode ser usada também em diversos tipos de construção como travessas em caminhos de ferro, pontes, galerias, torres, coberturas, etc..

ORIGEM E FISIOLOGIA

A madeira como material de construção é um produto de beneficiamento do tronco de árvores denominado “lenho”. As características de anisotropia e heterogeneidade são decorrentes da sua origem. Suas características são também dependentes das diversas espécies existentes. A classificação é:

Endógenas

–

são de germinação interna ou quando o desenvolvimento

transversal do caule se processa de dentro para fora, pois, a parte externa do

lenho é mais antiga e mais endurecida. São pouco aproveitadas como material

de construção. Ex.: as palmeiras e bambus.

Exógenas

Morfológica e anatomicamente, diferenciam-se em dois grandes grupos:

•

Ginospermas

(Coníferas ou Resinosas): são de crescimento rápido, não

produzem frutos, têm suas sementes descobertas, apresentam folhas em

forma de agulha e possuem lenho de madeira branda (mole ou

“softwood”)

. Constituem 35% das espécies conhecidas e são típicas de

regiões de clima frio. Ex.: Pinheiro, Carvalho, etc..

Conforme a figura a seguir, no corte transversal do tronco de uma

árvore distingue-se:

1. Casca

– é a protecção do tronco além de conduzir a seiva elaborada nas folhas para o caule. A parte externa (casca externa) é morta e denominada cortiça, a parte interna (casca interna) é viva, mole e húmida, sendo por onde passa a seiva e é denominada líber ou floema.

A parte externa pode ser renovada visto que é elemento morto, não apresentando interesse como material de construção com excepção de alguns casos em que é utilizada como material de acabamento e termo acústicas.

2. Câmbio

– é uma camada muito esbelta que se situa entre a casca e o lenho, constituída de tecido vivo, sendo tão importante quanto a parte interna da casca. Seu seccionamento mata a árvore (uma maneira eficiente de permitir a secagem da árvore em pé, evitando deformações e rachaduras comuns).

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 de desempenho físico e mecânico do

material serão sempre considerados nos ensaios três direcções ou eixos

principais:

1ª)

Direcção Tangencial

–

direcção transversal tangencial aos anéis de

crescimento

3. Lenho

_–

é o núcleo de sustentação e resistência da árvore; pela sua parte

viva sobe a seiva bruta. Constitui a secção útil do tronco para obtenção, por

desdobro e serragem, do material para a construção civil.

- O

alburno

é a parte externa com cor mais clara e formada por células vivas e

atuantes que, para além da função resistente, conduz a seiva bruta por

capilaridade desde as raizes até a copa.

-O

cerne

é a parte interior, de cor mais escura que o alburno, está formado de

células mortas e esclerosadas. Este facto da-lhe maior durabilidade visto não

existir nesta região a seiva, e consequentemente não ser atractivo à insectos

e outros animais de deterioração

4. Medula

– é o miolo central da secção transversal do toro de madeira. Tem tecido mole, froxo e esponjoso, muitas vezes já apodrecido. Não tem nem resistência mecânica nem durabilidade. Sua presença em peças serradas constitui um defeito.

PRODUÇÃO DAS MADEIRAS

A produção da madeira como material de construção inicia-se no corte da árvore, passando pela toragem, falquejamento, desdobro e beneficiamento.

1º)

Corte

_– deve realizar-se em épocas oportunas, geralmente durante o inverno, pois, apesar de a época de corte não influenciar na resistência mecânica da madeira, é importante para a sua durabilidade, isto é, no inverno a secagem de árvores abatidas é lenta reduzindo as rachas e fendas e, por não conterem seiva elaborada nos tecidos, tornam-se menos atractivas aos insectos e fungos.

Na operação do corte são usados machados, serrotes manuais e mecânicos e, como ferramentas auxiliares, cunhas, alavancas, correntes, etc.. É aconselhável iniciar-se o corte com um “talho” do lado mais resistente da árvore (lado seco ou dos ventos predominantes) e concluir com um corte de traçador pelo lado oposto.

PRODUÇÃO DAS MADEIRAS

3º) Desdobro _– é a operação final na produção de peças estruturais de madeira bruta. Realiza-se nas serrações, com a utilização de serras de fitas contínuas ou alternadas, que podem ter só uma lâmina reforçada (americana) ou várias lâminas paralelas (francesa), dispostas horizontal ou verticalmente.

O desdobro radial produz peças de melhor qualidade, tendo menores rachaduras durante a secagem, menores empenamentos e defeitos provenientes da heterogeneidade. É no entanto inconveniente devido ao alto custo de produção, sendo aconselhável somente em aplicações especiais (aeronáutica, instrumentos musicais, móveis de estilo, etc.).

Em caso de se necessitar uma peça com secção transversal de maior área possível ou com o maior momento resistente, a peça pode ser usada sem estar totalmente desdobrada.

ANOMALIAS E DEFEITOS DAS MADEIRAS

1º)

Defeitos de Crescimento

– devidos a alterações no crescimento e estrutura fibrosa do material.

ANOMALIAS E DEFEITOS DAS MADEIRAS

1º) Defeitos de Crescimento – devidos a alterações no crescimento e estrutura fibrosa.

Desvio de veio _– quando há um crescimento acelerado das fibras periféricas, enquanto permanece estacionário o crescimento interno, resultando num afastamento angular das fibras em relação a uma linha paralela ao eixo ou as arestas da peça.

Fibras torcidas (fio torcido) _– resultantes de uma orientação anormal das células lenhosas que, em vez de se disporem paralelas à medula, se distribuem segundo uma espiral em torno dela. Acontecem normalmente no lenho próximo das raízes.

Gretas ou Ventas _– são deslocamentos, separações com descontinuidade, entre fibras ou entre anéis de crescimento, que foram provocados durante a vida da árvore por paralisações do crescimento, golpes (de vento) ou acções dinâmicas.

Anel largo – camadas de crescimento de espessura superior à do desenvolvimento normal característico da espécie, provocadas pelo desenvolvimento rápido devido a condições ecológicas ou tratamentos.

2º)

Defeitos de Secagem

– provocados por efeitos de retractilidade do material, quando perde a sua humidade nos processos de secagem natural ou artificial.

Ex.: Rachaduras, fendas, abaulamento ou empenamentos e encurvaturas das peças, etc..

3º)

Defeitos de Produção

_– compreendem as fracturas, rachaduras, fendas e machucaduras ocorridas no abate e derrubamento das árvores, e os cantos esmoados, camadas de cortiça e fibras cortadas, introduzidos pelo desdobro e serragem das peças. São defeitos rigorosamente limitados nas especificações de qualidade do material, tanto para fins comerciais quanto para fins tecnológicos.

4º) Defeitos de Alteração _– resultantes dos ataques de predadores, fungos ou animais xilófagos e insectos, resultando muitas vezes na redução considerável da secção resistente das peças estruturais.

Ex.: Manchas, podridões, tumores, madeiras infestadas, madeira carunchosa, etc..

Alguns defeitos das madeiras:

TRATAMENTO DAS MADEIRAS

Não obstante as qualidades apreciáveis das madeiras como material de construção, é indispensável em seus múltiplos empregos que sejam resguardadas contra os seus incovenientes, podendo ser efectivamente considerado como moderno e competitivo, através de processos de tratamento:

execução de

secagem

natural ou artificial, para emprego do material com o mínimo teor de humidade compatível com o ambiente de emprego

condução de processos de

preservação

, para prevenir o ataque de agentes de deterioração

SECAGEM DAS MADEIRAS

O emprego das madeiras, com responsabilidade de economia e segurança, exige a obtenção de um grau de humidade nas peças compatível com o ambiente do emprego e o mais reduzido possível.

A secagem das madeiras, além de necessária, apresenta algumas vantagens:

•

Diminui consideravelmente o peso próprio do material favorecendo o

transporte e o projecto das estruturas

•

A madeira seca torna-se estável, apresentando um mínimo de retracção em

suas dimensões

•

A resistência mecânica aumenta com a diminuição de água de impregnação

do tecido lenhoso

•

Seca, a madeira é mais resistente aos agentes de deterioração, que

necessitam de teores elevados de humidade para sobreviver

•

A madeira seca, pelo menos com ausência de água livre, é mais acessível a

impregnação com os preservantes

•

A madeira precisa estar seca para receber pintura ou envernizamento de

protecção

A secagem da madeira pode ser natural (ao ar livre) ou artificial (em estufa). A secagem natural dura cerca de 2 a 6 meses até a madeira atingir o equilíbrio com o meio ambiente. A secagem artificial pode ser concluida em 2 ou 3 semanas.

PRESERVAÇÃO DAS MADEIRAS

A durabilidade das madeiras é a resistência que apresentam aos agentes de alteração e distruição do seu tecido lenhoso: microrganismos e insectos.

A durabilidade natural das madeiras é uma característica extremamante relativa, dependente de dois factores:

-

Natureza do material (espécie lenhosa, cerne ou alburno, presença de

taninos, óleos e resinas em seus vasos lenhosos, etc.),

Principais Processos de Preservação

Os principais processos de preservação podem ser classificados, conforme a profundidade de impregnação, em: Superficial, Sob Pressão Reduzida e Sob Pressão Elevada. No entanto, seja qual for o processo a ser desenvolvido, será sempre mais eficiente e efectivo, quando não mais económico, se precedido de uma preparação prévia das peças a serem preservadas (tratamento prévio do material).

O tratamento prévio do materia consiste em, regra geral, secagem a um teor adequado de humidade, remoção de cascas e cortiças, desseivagem e, em se tratando de peças estruturais, na execução antes de tratamento, recorerer-se ao desbaste superficial da peça.

a)

Processo de Impregnação superficial

– resume-se em pinturas superficiais ou imersão das peças em preservativos adequados.

São procedimentos económicos e de circunstância, somente recomendáveis para peças de madeira seca destinadas a ambientes cobertos, protegidos e sujeitos a fracas variaçãoes hiigrométricas (telhados residenciais, madeiramentos de entrepisos, tectos falsos, etc.).

b)

Processo de impregnação sob pressão reduzida

– é de penetração mais ou menos profunda, de todo o alburno, por exemplo, obtida pelo aproveitamento de pressões naturais (atmosférica, hidráulica, capilar e osmótica).

Para este tipo de impregnação recorrem-se a três tipos procedimentos:

— Dois Banhos (Processo Shelley) – através de um banho quente num impregnante até

a temperatura de ebulição da água seguido de um banho frio, em que a penetração é forçada pela pressão atmosférica sobre o vácuo criado nos vazios do tecido lenhoso com a evaporação da água e expulsão do ar aquecido.

— Substituição da Seiva – indicado para madeira ainda verde. As peças são imersas em

pé até certa altura em um recipiente com uma solução salina concentrada. O imunizante por capilaridade vai subindo pelo alburno das peças substituindo a seiva e a humidade natural do tecido lenhoso à medida que as mesmas evaporam na secagem.

— Osmose – também indicado para peças de madeira verde, consiste na aplicação sobre

c) Processo de impregnação sob pressão elevada _– são os processos de tratamento de preservação mais eficientes, ajustados a necessidade de produção industrial de peças que estarão sujeitas a meios ambientes muito agressivos (postes eléctricos, travessas de caminhos de ferro, pilares de madeira, peças submersas no mar, etc.).

As peças a tratar são colocadas em autoclaves cilíndricas, de grandes dimensões e perfeita vedação, que dispõem de comandos para manutenção, admissão e retirada de imunizantes líquidos sob pressões diferentes.

Seguem-se dois procedimentos clássicos para tratamentos em autoclaves:

— De Células Cheias (Processo Bethel) – faz-se inicialmente um vácuo de mercúrio para

retirar o ar e humidade do tecido lenhoso, passando por um banho com preservante a 100ºC e depois é feito o vácuo final para retirar o excesso de preservativo.

— De Células Vazias (Processo Ruepig) – faz-se uma pressão inicial a seco, passando por

Principais Produtos de Preservação

Os principais produtos imunizantes são sempre produtos tóxicos, de choque ou de contacto (fungicidas, insecticidas ou anti-moluscos), normalmente diluídos por um

solvente penetrante que pode ser a água ou um óleo de baixa viscosidade.

Os preservantes devem apresentar os seguintes características:

• Alta toxidez aos organismos xilófagos

• Alto grau de retenção no tecido lenhoso

• Alta difusibilidade através do tecido lenhosos

• Estabilidade

• Incorrosível para os metais e para a própria madeira

Os preservativos podem ser classificados em:

•

Óleos preservativos:

creosoto de destilação da hulha de alcatrão, de óleos ou madeira;

•

Soluções de salinas hidrossolúveis: à base de cobre, crómio e boro (CCB), à

base de crómio e arsénio, em solução amoniacal (ACA), à base do cobre, crómio e

arsénio (CCA), etc.;

TRANSFORMAÇÃO DAS MADEIRAS

A excelência das madeiras está no seu tecido lenhoso de fibras resistentes e unidirecionalmente orientadas, mas também, há os prejuízos decorrentes da sua heterogeneidade e, principalmente, da sua anisotropia geradora de tensões internas.

Os processos de transformação das madeiras são os que buscam uma reestruturação do material com rearranjo de suas fibras resistentes – material homogéneo – resultando em beneficiamentos definitivos e extremos dos seguintes tipos:

—

Madeira Laminada:

quando as tábuas de fraca espessura são associadas por colagem resistente, de maneira a compor peças com secções adequadas;

— Madeira Laminada Compensada (contraplacado): quando diversas lâminas finas de madeira são coladas, umas sobre as outras, de maneiras que as fibras de uma se disponham normalmente às das lâminas vizinhas.

—

Madeira Aglomerada:

quando fragmentos menores de madeira são aglomerados com cimentos minerais ou resinas, sob pressão variada.

É importante que todos os processos de transformação das madeiras obtenham na prática, ainda que de maneira relativa, as seguintes vantagens:

• Satisfatória homogeneidade de composição e razoável isotropia no comportamento físico-mecânico

• Possibilidades ampliadas de secagem e tratamentos efectivos de preservação quando o material, antes da aglomeração, está reduzido a lâminas finas ou pequenos fragmentos

• Melhoria, em relação a madeira natural, de determinadas características físicas ou mecânicas, por meio de alternativas nos processos de fabricação

• Fabricação de blocos e chapas cm dimensões adequadas à moderna tecnologia de pré-fabricação modulada