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Teoria Sobre Madeiras

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alguns conhecimentos teoricos sobre a madeira

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ANLISE E DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE MADEIRA EMANUEL ANDR SOARES CORREIA Relatrio de Projecto submetido para satisfao parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL ESPECIALIZAO EM ESTRUTURAS Orientador: Professor Doutor Rui Manuel Carvalho Marques de Faria FEVEREIRO DE 2009 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2008/2009 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446 [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 [email protected] http://www.fe.up.pt Reprodues parciais deste documento sero autorizadas na condio que seja mencionado o Autor e feita referncia a Mestrado Integrado em Engenharia Civil -2008/2009 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009. As opinies e informaes includas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, no podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relao a erros ou omisses que possam existir. Este documento foi produzido a partir de verso electrnica fornecida pelo respectivo Autor. Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira memria do meu Pai, e da minha irm Rosrio Quem fica no vale jamais atingir o topo da colina. Thomas Fuller Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira i AGRADECIMENTOS Este trabalho culmina todo um longo e difcil caminho percorrido, com a ajuda de inmeras pessoas, s quais no posso deixar de dar uma palavra terna de agradecimento - minha famlia, Me, Isabel, Av, Albina, Antnio, Carlos, Emlia, Manuel, como expoente mximo da minha vida, no esquecendo a forma como me abraaram e impulsionaram a continuar o meu percurso acadmico, num momento particularmente difcil da minha vida; - ao meu orientador Professor Rui Faria, pela sua permanente disponibilidade e compreenso, constituindo para mim um exemplo a todos os nveis; - aos meus amigos e colegas, dos quais destaco a Ana Lusa, Bruno Cunha, Nlson Ribeiro, Isabel Fernandes, Teresa Cruz, Ana Carneiro, Christian Moreira e Jorge Guimares, pela intensa e terna amizade; - a si, meu Pai, por todo o amor que me deu, por tudo o que me ensinou, por tudo o que lutou, no h agradecimento suficiente - a ti, minha irm Rosrio, para sempre no meu corao. Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira ii Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira iii RESUMO A madeira macia e/ou derivados de madeira, tm vindo a manter ou mesmo a aumentar a sua cota de utilizao pela indstria da construo. Verifica-se, assim, a sua reaco a um conjunto de limitaes que lhes so frequentemente apontadas (qualidade, durabilidade e estabilidade) e forte concorrncia de outros materiais tradicionais (beto ou ao) ou no tradicionais (compsitos no envolvendo madeira). Em grande medida, esta situao deriva da modificao ocorrida, nomeadamente na ltima dcada, na percepo por parte da indstria de construo em Portugal acerca da possibilidade de utilizao de madeira. A realizao de obras emblemticas, o desenvolvimento de um conjunto alargado de regulamentao e normalizao (designadamente o Eurocdigo 5 com toda a normalizao associada) e surgimento de novos produtos base de madeira, tais como o MDF (medium density fibreboard) e o OSB (oriented strand board). O presente trabalho pretende, sintetizar no essencial o contexto actual da madeira, nos aspectos referentes ao conhecimento das suas caractersticas e comportamento estrutural, bem como dar nfase a aspectos normativos, mormente o Eurocdigo 5, que regula o dimensionamento de estruturas de madeira, efectivando a aplicao do mesmo a dois casos concretos. Apontando-se algumas insuficincias, no conhecimento actual do comportamento da madeira. Numa primeira parte, so cobertas todas as questes relacionadas com a estrutura interna e propriedades inerentes madeira. Em seguida, so discutidos aspectos relativos a bases de dimensionamento previstos no Eurocdigo 5 (EC 5). O trabalho termina com uma aplicao prtica do EC 5, por meio de duas estruturas comuns de madeira. PALAVRAS-CHAVE: anlise estrutural, resistncia ao fogo, asnas, EC 5. Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira iv Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira v ABSTRACT The solid wood and / or engineered wood products have been maintained or even increased their share of use by the construction industry. There is, its reaction to a set of constraints which are often mentioned (quality, durability and stability) and the strong competition from other traditional materials (concrete or steel) or non-traditional (not involving composite wood). In a large extent, this derives from the change occurred, particularly in the last decade, the perception by the construction industry in Portugal about the use of wood. The symbolic execution of works, the development of a set of regulations and standards (including the Eurocode 5 with all the associated standards) and emergence of new products made of wood such as MDF (medium density fibreboard) and OSB (oriented strand board). This paper aims, in essence, summarize the current context of the timber, in aspects related to knowledge of their structural characteristics and behavior, and emphasize the normative aspects, including the Eurocode 5, which governs the design of structures of wood, the enforced application in two cases. And identify fields that require further scientific research, in order to increase the knowledge of the behavior of wood. In the first part, are covered all the issues related to internal structure and properties inherent in wood. In the next part, discussed aspects of the design bases specified in Eurocode 5 (EC 5). The work ends with a practical application of EC 5, in two structures of wood. KEYWORDS: structural analysis, fire resistance, truss, EC 5. Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira vi Anlise e Dimensionamento de Estruturas de Madeira vii NDICE GERAL AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................... i RESUMO ................................................................................................................................. iii ABSTRACT ............................................................................................................................................... v 1. INTRODUO .................................................................................................................... 1 1.1. CONTEXTO ACTUAL DA MADEIRA ENQUANTO MATERIAL ESTRUTURAL ....................................... 1 1.2. ENQUADRAMENTO NORMATIVO ...................................................................................................... 2 1.3. OBJECTIVOS E ORGANIZAO DO TRABALHO .............................................................................. 3 2. A MADEIRA MATERIAL ESTRUTURAL ............................................. 5 2.1. INTRODUO .................................................................................................................................... 5 2.2. A GNESE DA MADEIRA ................................................................................................................... 6 2.2.1. A RVORE E A MADEIRA SERRADA ...................................................................................................... 6 2.2.2. ESTRUTURA MACROSCPICA DA MADEIRA .......................................................................................... 7 2.2.3. ESTRUTURA MICROSCPICA E COMPOSIO QUMICA ......................................................................... 9 2.2.4. CARACTERSTICAS NATURAIS DA MADEIRA ...................................................................................... 11 2.2.4.1. Ns ............................................................................................................................................ 11 2.2.4.2. Fio da Madeira .......................................................................................................................... 12 2.2.4.3. Madeira de Reaco ................................................................................................................. 12 2.2.4.4. Lenho Juvenil ............................................................................................................................ 13 2.2.4.5. Secagem da Madeira ................................................................................................................ 13 2.3. PROPRIEDADES FSICAS DA MADEIRA .......................................................................................... 14 2.3.1. ASPECTOS GERAIS .......................................................................................................................... 14 2.3.2. CARACTERSTICAS FSICAS DA MADEIRA .......................................................................................... 15 2.3.2.1. Humidade .................................................................................................................................. 16 2.3.2.2. Densidade ................................................................................................................................. 17 2.3.2.3. Retractilidade ............................................................................................................................ 17 2.3.2.4. Resistncia ao Fogo .....................