UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP ENGENHARIA CIVIL MATERIAIS NATURAIS E

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS Prof. Dr. FERNANDO CRUZ BARBIERI S. J. dos Campos 1

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL B 2 2

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL 3

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL • A 1 – Introdução madeira é um dos materiais de utilização mais antiga nas construções, no oriente ou ocidente. • Com a revolução industrial a Inglaterra, como grande potência impõe a arquitetura em metal. • Com a invenção do concreto armado os engenheiros concentraram esforços no estudo do novo material, desprezando a utilização da madeira. 4

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL • O 1 – Introdução uso da madeira como constituinte principal da estrutura de edificações, não é a principal aplicação como o concreto e o metal, mas tem sido usada em diversas etapas das construções desde de fundações até acabamentos. • A madeira é empregada na construção civil, de forma temporária, na instalação do canteiro escoramentos e nas fôrmas. de obras, nos andaimes, nos • De forma definitiva, é utilizada nas esquadrias, nas estruturas de cobertura, nos forros e nos pisos. • No Brasil, a madeira serrada ainda é o principal dos produtos de madeira empregados na construção civil, enquanto que em países desenvolvidos os painéis poliméricos têm participação mais significativa. 5

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Vantagens do uso da madeira • Alta resistência mecânica (tração e compressão); • Baixa massa específica; • Boa elasticidade; • Baixa condutibilidade térmica; • Isolante elétrico e acústico; • Baixo custo; • Encontra-se em grande abundância; • Facilmente cortada nas dimensões exigidas; • Material natural de fácil obtenção e renovável; • Grande diversidade de tipos; 6

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Desvantagens do uso da madeira • Higroscopiscidade (absorve e devolve umidade); • Combustibilidade; • Deterioração; • Retratilidade (alteração dimensional, de acordo com a umidade e a temperatura); • Anisotropia (estrutura fibrosa, propriedade direcional); • Limitação dimensional (tamanhos padronizados); • Heterogeneidade na estrutura. Anisotropia: característica que uma substância possui em que uma certa propriedade física varia com a direção. A madeira é um exemplo de material anisotrópico com propriedades mecânicas que dependem da disposição das suas fibras. A madeira expande-se ou retrai-se de forma diferente às variações de umidade no ambiente, consoante sejam considerados os sentidos relativos de suas fibras. No sentido longitudinal ao eixo de uma tora, por exemplo, a variação é mínima (0, 1%) e no sentido radial, cerca de 5%. 7

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Classificação das arvores Endógenas: • Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de dentro para fora como os bambus e as palmeiras. • São pouco aproveitadas na produção de madeiras para fins estruturais. 8

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Classificação das arvores Exógenas: • Aquelas em que o desenvolvimento do caule se dá de fora para dentro, com adição de novas camadas em forma de anel. • Esses anéis são chamados de anéis anuais de crescimentos • Compreendem o grande grupo de árvores aproveitáveis para a produção de madeira para a construção e são classificadas como angiospermas e gimnospermas 9

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Classificação das arvores Gimnospermas: São arvores coníferas e resinosas, tendo as folhas em forma de agulhas e não fornecem frutos • São madeiras de lenha mole e correspondem a 35% das espécies conhecidas Exemplos: pinheiros, araucárias, pinhos etc. Angiospermas: são arvores frondosas que podem possuir grandes diâmetros nos seus troncos, onde se encontra a lenha e representam 65% das espécies conhecidas. Exemplos: cedro, jatobá, imbuia e etc. 10

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Estrutura da madeira • A lenha encontra-se no tronco da árvore (madeira) que é a parte da arvore que nos interessa como material de construção. • A figura abaixo mostra a constituição e suas partes são: 11

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Estrutura da madeira Casca: É a proteção do tronco além de conduzir a seiva elaborada nas folhas para o tronco. • A parte externa é morta portanto não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica. 12

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Estrutura da madeira Câmbio: tecido que sob ação de hormônios é estimulado a dividir as camadas de crescimento tanto em direção ao centro do tronco como em direção a casca da árvore, constituindo os anéis de crescimento Lenho: Consiste no núcleo de sustentação da árvore. Compreende as células que crescem para o centro do tronco denominadas de alburno e cerne. 13

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Estrutura da madeira O lenho é composto por vários polímeros: • Celulose: molécula linear de açúcar (polissacarídeo), compõem cerca de 45% do peso molecular. • Hemicelulose: difere da celulose pelo grau de polimerização e peso molecular. • Lignina: molécula polifenóica tridimensional: possui estrutura complexa alto peso molecular e resistências mecânica. 14

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Estrutura da madeira Alburno: é a parte mais permeável do caule e apresenta maior importância para a trabalhabilidade. É a parte mais atacada pelos insetos, fungos e outros microorganismos. Cerne: é constituído de células mortas. permeabilidade e durabilidade mais elevada. Apresenta baixa 15

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeira foram grupados em: a) Construção civil pesada interna • Engloba as peças de madeira serrada na forma de vigas, caibros, pranchas e tábuas utilizadas em estruturas de cobertura, onde tradicionalmente era empregada a madeira de peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron). 16

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeiras b) Construção civil leve externa e leve interna estrutural • Reúne as peças de madeira serrada na forma de tábuas e pontaletes empregados em usos temporários (andaimes, escoramento e fôrmas para concreto) e as ripas e caibros utilizadas em partes secundárias de estruturas de cobertura. • A madeira de pinho-do-paraná (Araucária) foi a mais utilizada, durante décadas, neste grupo. 17

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeiras c) Construção civil leve interna de utilidade geral • São os mesmos usos descritos na leve externa e leve interna estrutural , porém para madeiras não decorativas. 18

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeiras d) Construção civil leve, em esquadrias • Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada, como portas, venezianas, caixilhos. • A referência é a madeira de pinho-do-paraná (Araucária). 19

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeiras e) Construção civil assoalhos domésticos • Compreende os diversos tipos de peças de madeira serrada e beneficiada como: tábuas corridas, tacos e tacões. 20

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Classificação das madeiras f) Construção civil leve interna decorativa • Abrange as peças de madeira serrada e beneficiada como: forros, painéis, lambris e guarnições, onde a madeira apresenta cor e desenhos considerados decorativos. 21

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 7 – Propriedades físicas 7. 1. Umidade • O teor de umidade a madeira tem uma grande importância, pois influência nas demais propriedades desse material. • A umidade considerada normal para a madeira é de 15%, quando ela atinge a estabilidade com a umidade do ar. 7. 2. Retratilidade • A retratilidade é a perda de volume provocada pela redução da umidade da madeira. • É variável conforme o sentido das fibras. • Para amenizar os efeitos da retratilidade, recomenda-se: secagem adequada, impermeabilização superficial, pintura ou envernizamento. 22

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 7 – Propriedades físicas 7. 3. Massa específica • A massa específica real da madeira é constante em todas as espécies, e é igual a 1, 5 g/cm³. • A massa específica da madeira pode variar de acordo com a sua localização no tronco e com o teor de umidade. 7. 4. Dilatação térmica • A dilatação térmica que a madeira é alterada pela retratilidade contrária, devido à perda de umidade que acompanha o aumento da temperatura. 23

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 7 – Propriedades físicas 7. 5. Condutibilidade térmica • A madeira é mau condutor de calor. • Varia segundo o grau de umidade e também segundo a direção de transmissão do calor: é maior paralelamente que transversalmente às fibras. 7. 6. Condutibilidade elétrica • Quando a madeira está bem seca, ela é praticamente um isolante. • Quando tem um determinado grau de umidade, a resistividade elétrica depende da espécie e da massa específica. 24

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 7 – Propriedades físicas 7. 7 Dureza • A dureza é a resistência que a madeira oferece à penetração de outro corpo. • Trata-se de uma característica importante em termos de trabalhabilidade, e na sua utilização para determinados fins. • Os diversos tipos de madeira apresentam variados graus de dureza. • As madeiras de lei apresentam dureza alta, pois provêm de cerne bastante desenvolvido. 25

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 8 – Características madeira 26

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Propriedades mecânicas As propriedades mecânicas dependem das propriedades físicas da madeira, principalmente a umidade e o peso específico. transversal 27

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Propriedades mecânicas 9. 1. Aos esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: • Compressão: provoca a separação das fibras e ruptura por flambagem; • Tração: produz contrações transversais, aumentando a aderência das fibras; • Flexão dinâmica ou resiliência: capacidade da madeira de resistir aos choques; • Cisalhamento: esforço que provoca deslizamento de um plano sobre o outro. 28

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Propriedades mecânicas 9. 2. Aos esforços secundários, exercidos transversalmente às fibras, relacionadas com sua coesão transversal: • Compressão: esforço de compressão no sentido normal às fibras, após a fase das deformações elásticas, a madeira pode sofrer esmagamento; • Torção: tende a torcer um corpo em torno de um eixo; • Fendilhamento: esforço de tração aplicado na extremidade de uma peça a fim de descolar as fibras. 29

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 10 – Seções industriais 30

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 11 – Tipos de madeiras Madeira Laminada • Tábuas sobrepostas e coladas entre si, de maneira a compor peças com seções adequadas • As peças podem ser retas ou curvas, de qualquer largura e comprimento, de seção constante tratadas e prontas para o uso ou variável, produzidas, • Constituem vigas ou peças rígidas de madeira em estruturas préfabricadas, formando pórticos ou arcos para quaisquer vãos e flechas 31

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 11 – Tipos de madeiras Madeira Compensada • Diversas lâminas finas de madeira, coladas uma sobre as outras, de maneira que as fibras de uma lâmina perpendicularmente sobre as da outra lâmina; se disponham • Restrição da retratibilidade, relativa isotropia de comportamento mecânico; • Os compensados de três folhas são indicados apenas para serviços de marcenaria e revestimentos; • Aplicados em móveis e formas para concreto 32

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 11 – Tipos de madeiras Madeira Aglomerada • Aglomeração de pequenos fragmentos de madeira, utilizando-se como aglomerante materiais minerais (cimento, gesso) ou resinas sintéticas; • Reduzida retratibilidade, isolamento térmico e acústico e relativa resistência mecânica (dependendo da densidade); • Podem ser utilizadas para a fabricação de móveis, esquadrias, pisos, divisórias, escadas, telhados 33

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 11 – Tipos de madeiras OSB (Chapas de partículas orientadas) • Composta de três camadas de partículas com orientação alternada de 90°; • Melhor comportamento à flexão e estabilidade dimensional; • Mesmas aplicações dos aglomerados, além de formas escoramentos, divisórias e tapumes. e 34

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 11 – Tipos de madeiras MDF (Média Densidade de Fibras) • Chapas confeccionadas com fibras lignocelulósicas ligadas por adesivos sob determinadas condições de pressão e temperatura; • Satisfatório desempenho à flexão, homogeneidade, estabilidade dimensional, trabalhabilidade; • Aceita todo o tipo de acabamento; • Utilizado como integrante de divisórias, forros e outros componentes da edificação. 35

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 12 – Aplicação 36

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 12 – Aplicação 37

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 12 – Aplicação 38

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 12 – Aplicação 39

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista madeira 1) Como que a madeira é empregada na construção civil (temporária e definitiva)? 2) Quais são as principais vantagens e desvantagens? 3) O que são arvores endógenas, exógenas, gimnospermas e angiospermas? 4) Como é a estrutura da madeira (partes)? 5) A madeira foi agrupada em 6 tipo para construção civil. Dê exemplo de cada grupo dizendo a aplicação e um tipo de arvore utilizado? 6) Quais são as principais propriedades físicas da madeira? 7) As propriedades mecânicas na madeira é uma característica muito importante na construção civil como são os esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal e transversal do material? 8) Explique: Madeira laminada Madeira compensada Madeira aglomerada OSB MDF 40

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL ALVENARIA NA CONSTRUÇÃO CIVIL 41

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 1 – Introdução Definição: Entende por alvenaria, um conjunto coeso e rígido, de tijolos ou blocos (elementos de alvenaria) unidos entre si por argamassa. A alvenaria pode ser empregada na confecção de diversos elementos construtivos (paredes, abóbadas, sapatas, etc. . . ) e pode ter função estrutural, de vedação etc. . . Quando a alvenaria é empregada na construção para resistir cargas, ela é chamada Alvenaria resistente, pois além do seu peso próprio, ela suporta cargas (peso das lajes, telhados, pavimentação superior, etc. . . ) 42

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 1 – Introdução Quando a alvenaria não é dimensionada para resistir cargas verticais além de seu peso próprio é denominada alvenaria de vedação As paredes utilizadas como elemento de vedação devem possuir características técnicas que são: • Resistência mecânica • Isolamento térmico e acústico • Resistência ao fogo • Estanqueidade • Durabilidade 43

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Denominação de alvenaria Denominações de algumas alvenarias: a) alvenaria ciclópica - executada com grandes blocos de pedras, trabalhadas ou não sem que haja, entretanto, uso de argamassa ou cimento para fixá-las; 44

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Denominação de alvenaria b) alvenaria insossa - executadas com pedras ou blocos cerâmicos, assentados sem argamassa, denominadas também de “alvenaria seca“; 45

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Denominação de alvenaria c) alvenaria com argamassa - executadas com argamassa de ligação entre os elementos, sendo também denominadas: • alvenaria hidráulica - executadas com argamassas mistas 1: 4: 8 (argamassa básica de cimento, cal e areia); • alvenaria ordinária - executadas com argamassas de cal 1: 4 (argamassa de cal e areia). 46

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Denominação de alvenaria d) alvenaria de vedação - painéis executados com blocos, entre estruturas, com objetivo de fechamento das edificações. 47

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Denominação de alvenaria e) alvenaria de divisão - painéis executados com blocos ou elementos especiais (drywall – gesso acartonado), para divisão de ambientes, internamente, nas edificações. 48

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria Produto industrializado, de formato paralelepipedal, para compor uma alvenaria, podendo ser: 3. 1 Tijolos de barro cozido a - Tijolo comum (maciço, caipira): São blocos de barro comum, moldados com arestas vivas e retilíneas (Figura 4. 1), obtidos após a queima das peças em fornos contínuos ou periódicos com temperaturas das ordem de 900 a 1000°C. • dimensões mais comuns: 21 x 10 x 5 • peso: 2, 50 kg • resistência do tijolo: 20 kgf/cm² • quantidades por m²: parede de 1/2 tijolo: 77 un parede de 1 tijolo: 148 un 49

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria b - Tijolo furado (baiano): Tijolo cerâmico vazado, moldados com arestas vivas retilíneas. São produzidos a partida cerâmica vermelha, tendo a sua conformação obtida através de extrusão. • dimensões: 9 x 19 cm • quantidade por m²: parede de 1/2 tijolo: 22 un parede de 1 tijolo: 42 un • Peso ≅ 3, 0 kg • resistência do tijolo ≅ 10 kgf/cm² • resistência da parede ≅ 45 kgf/cm² 50

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria A seção transversal destes tijolos é variável, existindo tijolos com furos cilíndricos e com furos prismáticos. As faces do compromete a revestimento, saliências, que tijolo sofrem um processo de vitrificação, que aderência com as argamassas de assentamento e por este motivo são constituídas por ranhuras e aumentam a aderência. 51

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria c - Tijolo laminado (21 furos): Tijolo cerâmico utilizado para executar paredes de tijolos à vista. O processo de fabricação é semelhante ao do tijolo furado. • dimensões: 23 x 11 x 5, 5 cm • quantidade por m²: • • • parede de 1/2 tijolo: 70 un parede de 1 tijolo: 140 un peso aproximado ≅ 2, 70 kg resistência do tijolo ≅ 35 kgf/cm² resistência da parede: 200 a 260 kgf/cm² 52

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria 3. 2 Tijolos de solo cimento: Material obtido pela mistura de solo arenoso - 50 a 80% do próprio terreno onde se processa a construção, cimento Portland de 4 a 10%, e água, prensados mecanicamente ou manualmente. Assentados por argamassa mista de cimento, cal e areia no traço 1: 2: 8 ou por meio de cola • dimensões: 20 x 10 x 4, 5 cm • quantidade: a mesma do tijolo maciço de barro cozido • resistência a compressão: 30 kgf/cm² 53

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Elemento de alvenaria 3. 3 Blocos de concreto: Peças regulares e retangulares, fabricadas com cimento, areia, pedrisco, pó de pedra e água. • O equipamento para a execução dos blocos é a presa hidráulica. • O bloco é obtido através da dosagem racional dos componentes, e dependendo do equipamento é possível obter peças de grande regularidade e com faces e arestas de bom acabamento. 54

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista alvenaria 1) Qual a definição de alvenaria? 2) Quais as características técnicas que as paredes utilizadas como elemento de vedação devem possuir? 3) Comente sobre algumas denominações de alvenarias? 4) Como é classificado os elementos de alvenaria e quais são os tipos colocando suas características (dimensão, resistência e etc)? 55