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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°87 - FEVEREIRO DE 2005

Estruturas

Madeiras tropicais para uso estrutural

A tendncia contempornea da relao entre naes est sendo caracterizada pela introduo do conceito da globalizao econmica. Nela, entre outros aspectos, se experimenta a associao de pases com interesses comuns para garantir a manuteno dos mercados e buscar sua expanso, num cenrio fortemente marcado pela competitividade e, por conseguinte, pela inadivel necessidade de alcanar solues inovadoras para os mais variados problemas.

No caso brasileiro, uma das alternativas mais promissoras para a abertura de novos mercados, bem como para o decorrente aumento da atividade econmica, o incentivo ao desenvolvimento de polticas que envolvam o setor florestal, que tem contribudo de forma pouco expressiva na composio de nosso produto interno bruto.

No Brasil, a madeira empregada, com freqncia, para fins estruturais, na soluo de problemas relacionados a coberturas (residenciais, comerciais, industriais), cimbramentos (para estruturas de concreto armado e protendido), travessia de obstculos (pontes, viadutos, passarelas para pedestres), armazenamento (silos verticais e horizontais), linhas de transmisso (energia eltrica, telefonia), benfeitorias rurais, entre outros.

Tal emprego vem se mantendo crescente, apesar dos conhecidos preconceitos inerentes madeira, sempre relacionados insuficiente divulgao das informaes j projetos especficos, desenvolvidos por profissionais habilitados. Tem sido o usual, mas no disponveis acerca de seu comportamento sob as diferentes condies de servio e falta de o ideal, que as estruturas de madeira sejam concebidas por carpinteiros, muitas vezes bem intencionados, mas no preparados para esta tarefa.

Os problemas da decorrentes incentivam a formao de uma mentalidade distorcida por parte dos usurios. So muito comuns estruturas de madeira construdas deste modo, contaminadas pelo menosprezo ao material e pela inexistncia de projeto.

Ao mesmo tempo, outras idias errneas so divulgadas, como a que associa o uso da madeira devastao de florestas, fazendo parecer que o referido uso se constitui numa perigosa ameaa ecolgica. No est sendo defendida, aqui, a explorao irracional e predatria. O que se almeja a aplicao de um manejo silvicultural inteligente, fundamentado em tcnicas h muito tempo dominadas por engenheiros florestais e profissionais de reas correlatas, que poder garantir a perenidade de nossas reservas florestais. Trata-se de procedimento largamente difundido nos chamados pases de primeiro mundo.

importante ser lembrado, tambm, que o crescimento, a extrao e o desdobro de rvores envolvem baixo consumo de energia, alm de no provocarem prejuzo ao meio ambiente, desde que providenciada a respectiva reposio. Outros materiais estruturais, como o ao e o concreto armado, so produzidos por processos altamente poluentes, antecedidos por agresses ambientais considerveis para a obteno de matria-prima.

Os referidos processos requerem alto consumo energtico e a matria-prima retirada da natureza jamais ser reposta. O Contrrio se verifica com a madeira, que se renova mesmo sob rigorosas condies climticas. Outro aspecto que favorece a madeira sua alta resistncia em relao densidade.

Alm disto, a madeira apresenta aspecto visual muito interessante e pode ser processada sem maiores dificuldades, o que viabiliza a definio de diversificadas formas e dimenses, as quais so limitadas apenas pela geometria das toras a desdobrar.

Apesar de sua inflamabilidade, as peas estruturais de madeira evidenciam um conveniente desempenho a altas temperaturas, melhor que o de outros materiais em condies severas de exposio. Na realidade, a carbonatao superficial das peas se transforma numa espcie de barreira de isolao trmica. Sendo a madeira um mau condutor de calor, a temperatura interna cresce mais lentamente, no provocando maior comprometimento da regio central das peas que, deste modo, podem manter-se em servio nas condies onde o ao, por exemplo, j teria entrado em colapso, mesmo no sendo um material inflamvel.

Embora susceptvel ao apodrecimento e ao ataque de organismos xilfagos em circunstncias especficas, a madeira tem sua durabilidade natural prolongada quando previamente tratada com substncias preservativas. Mais ainda, a madeira tratada requer cuidados de manuteno menos intensos. Deve ser salientada, neste ponto, a importncia do projeto estrutural ser desenvolvido de modo a serem previstos detalhes construtivos que garantam maior durabilidade madeira impregnada, evitando-se a exposio excessiva aos raios solares e umidade proveniente da gua da chuva.

Diante do exposto, possvel concluir que a madeira tem significativo potencial para emprego na construo civil, particularmente na construo de estruturas. evidente que a disseminao das estruturas de madeira est condicionada garantia de sua competitividade com outros materiais.

Todavia, isto poder ser conseguido com o domnio dos conhecimentos relativos ao comportamento da madeira sob solicitaes mecnicas, com a elaborao de projetos adequadamente fundamentados nos conceitos mais atualizados de segurana estrutural, e com a construo obedecendo aos critrios de qualidade envolvendo material e mo-de-obra, j adotados para as estruturas de ao e de concreto armado.



Conferas

As rvores so plantas superiores, de elevada complexidade anatmica e fisiolgica. Botanicamente, esto contidas na Diviso das Fanergamas. Estas, por sua vez, se subdividem em Gimnospermas e Angiospermas.

Nas Gimnospermas, a classe mais importante a das Conferas, tambm designadas na literatura internacional como softwoods, ou seja, madeiras moles.

Nas rvores classificadas como Conferas, as folhas em geral so perenes, tm formato de escamas ou agulhas. So rvores tpicas dos climas temperados e frios, embora existam algumas espcies tropicais. As conferas constituem, em particular no Hemisfrio Norte, grandes reas de florestas, fornecendo madeira para mltiplos usos, seja na construo civil, seja na indstria dos mais diferentes segmentos.

Mais de quinhentas espcies de conferas j foram classificadas. Na Amrica do Sul se encontra uma Confera tpica: o Pinho do Paran (Araucaria angustifolia). Situa-se no Brasil uma parte expressiva da zona de crescimento dessa espcie, englobando os estados do Paran, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul.

O consumo interno e a exportao em larga escala promoveram grave reduo das reservas nativa do Pinho do Paran. Entretanto, experincias conduzidas em algumas reas do oeste paranaense evidenciaram a possibilidade de reflorestamento com esta essncia, e os resultados tm sido animadores.

O gnero Pinus, com algumas dezenas de espcies, tambm pertence s Conferas. Sua introduo no Brasil vem obtendo sucesso, com destaque para o Pinus elliottii, o Pinus taeda, o Pinus oocarpa, algumas variedades do Pinus caribaea (hondurensis, bahamensis, caribaea, cubanensis), entre outras.

Nas Angiospermas, os mais organizados vegetais, distinguem-se as Dicotiledneas, usualmente designadas na literatura internacional como hardwoods, ou seja, madeiras duras. Produzem rvores com folhas de diferentes formatos, renovadas periodicamente, e constituem a quase totalidade das espcies das florestas tropicais.

No Brasil, diversas essncias das Dicotiledneas so consagradas no mercado madeireiro, mencionando-se algumas delas: Aroeira do Serto (Astronium urundeuva), Peroba Rosa (Aspidosperma polyneuron), Ip (Tabebuia serratifolia), Mogno (Swietenia macrophylla), Cedro (Cedrella fissilis), Imbuia (Ocotea porosa), Cavina (Machaerium scleroxylon), Pau Marfim (Balfourodendron riedelianum), Cerejeira (Torrosea acreana), Cabriva (Myroxylon balsamum), Amendoim (Pterogyne nitens), Jacarand da Bahia (Dalbergia nigra), Virola (Virola surinamensis), Jequitib Rosa (Cariniana legalis), Copaba (Copaifera langsdorffii), Pau Brasil (Caesalpinia echinata), Peroba do Campo (Paratecoma Peroba), Sucupira (Bowdichia nitida). Os nomes cientficos foram retirados do trabalho de MAINIERI [15].

Tambm pertence s Dicotiledneas o gnero Eucalyptus, com suas centenas de espcies. Originrias da Austrlia, dezenas delas esto perfeitamente aclimatada nas regies sul e sudeste do Brasil, com predominncia do Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna, Eucalyptus citriodora, Eucalyptus paniculata, Eucalyptus tereticornis, Eucalyptus dunii, Eucalyptus microcorys, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus deglupta.



Formao da madeira

Dada a complexidade da madeira, o exame de sua constituio molecular se d a partir das substncias que a constituem. Sendo seres vivos e participando como um dos fatores fundamentais no equilbrio biolgico da natureza, as rvores so consideradas como os vegetais do mais alto nvel de desenvolvimento.

Na quase totalidade dos vegetais, incluindo as rvores, a partir de soluo aquosa com baixa concentrao de sais minerais, a seiva bruta, retirada do solo pelas razes, e de gs carbnico do ar atmosfrico, na presena de clorofila contida nas folhas e utilizando calor e luz solar, ocorre a sntese de hidrato de carbono, monossacardeo com elevado potencial de polimerizao.

Nesta reao, chamada de fotossntese, so considerados catalisadores os sais minerais, a clorofila, a luz e o calor. O oxignio liberado proveniente da gua retirada do solo. O hidrognio remanescente se combina com o gs carbnico, forma o CH2O e regenera uma molcula de gua.

Reaes de polimerizao subseqentes originam os acares que, por sua vez, formam as substncias orgnicas constituintes da estrutura anatmica dos vegetais. As mais importantes so a celulose, a hemicelulose (ou poliose) e a lignina.

A celulose um polissacardeo linear, de alto peso molecular, no solvel em gua, provavelmente o composto qumico mais abundante no planeta. Trata-se do principal componente estrutural da madeira. Possui cadeia longa e sem ramificaes, caracterizado por regies cristalinas em grande parte de seu comprimento, entrecortadas por zonas amorfas (consideradas descontinuidades fragilizantes quando se avaliam os fenmenos de ruptura da madeira sob solicitaes mecnicas).

No que se refere hemicelulose, deve ser observado que o termo no designa um nico composto qumico definido, mas sim um conjunto de componentes polimricos presentes em vegetais fibrosos, possuindo cada componente propriedades peculiares.

As hemiceluloses so polmeros amorfos, constitudos de uma cadeia central qual se somam cadeias laterais. Alm de atuarem como uma "matriz" onde esto imersas as cadeias de celulose (nas pareces celulares dos elementos anatmicos que constituem a madeira, conforme ser discutido mais adiante), as hemiceluloses so os componentes mais higroscpicos das paredes celulares. A associao de um grupo de cadeias de celulose "envolvidas" por molculas de hemicelulose pode ser chamada de microfibrila.

A lignina definida como um polmero tridimensional complexo, de elevado peso molecular, amorfo, que trabalha como material incrustante em torno das microfibrilas, conferindo rigidez s paredes celulares dos elementos anatmicos, tornando-as resistentes a solicitaes mecnicas.

Consideradas constituintes secundrios, diversas substncias podem ser extradas da madeira por intermdio da gua, de solventes orgnicos ou por volatilizao. So os extrativos, que abrangem taninos, leos, gomas, resinas, corantes, sais de cidos orgnicos, compostos aromticos, depositados preponderantemente no cerne (ver outros comentrios adiante), conferindo-lhe colorao mais acentuada e maior densidade.



Estrutura macroscpica

Considera-se estrutura macroscpica da madeira aquela visvel a olho nu ou, no mximo, com o auxlio de lentes de dez aumentos. Neste nvel so possveis algumas distines.

Na regio central do tronco se localiza a medula, resultante do crescimento vertical inicial da rvore. Tem caractersticas especficas, em geral menos favorveis em relao madeira propriamente dita. A partir da medula, as camadas de crescimento se dispem em arranjos concntricos.

O desenvolvimento da rvore no ocorre de modo uniforme ao longo do ano. Em funo das estaes, a disponibilidade de luz, calor e gua experimenta grandes variaes, fazendo com que os anis de crescimento sejam constitudos por duas pores distintas. Uma delas mais clara, mais porosa, menos resistente: trata-se da madeira crescida em condies favorveis de luz, calor e gua.

A outra mais escura, menos porosa, mais resistente: trata-se da madeira crescida em condies menos favorveis de luz, calor e gua. As camadas externas e mais jovens de crescimento constituem o alburno. So responsveis pela conduo da seiva bruta desde as razes at as folhas. Tratam-se de camadas com menor resistncia demanda biolgica, tm colorao mais clara, aceitando com maior facilidade a aplicao de tratamentos preservativos.

As camadas mais internas do tronco o cerne so mais antigas, tendem a armazenar resinas, taninos e outras substncias de alto peso molecular, tornando-se mais escuras, com maior resistncia demanda biolgica.

Revestindo o lenho, entendido como a composio de medula, cerne e alburno, encontra-se a casca. Sob esta, existe uma finssima pelcula do cmbio vascular (a chamada parte "viva" da rvore) que origina os elementos anatmicos integrantes da casca (floema) bem como do lenho (xilema).

Na descrio "macroscpica" da madeira, interessante a referncia s suas trs direes principais, indispensveis para se compreender a natureza anisotrpica do material: longitudinal ou axial, radial e tangencial.

Neste nvel de aumento tambm se distinguem as clulas de parnquima, distribudas de forma e concentraes diversas, em geral funcionando como depsitos de amido. Os padres da distribuio das clulas de parnquima so de extrema utilidade para a descrio da anatomia da madeira e para auxiliar na identificao das espcies.

Em publicaes do Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo IPT , da Secretaria da Indstria, Comrcio, Cincia e Tecnologia do Estado de So Paulo, da Superintendncia do Desenvolvimento da Amaznia e do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renovveis, so apresentadas fotografias macrogrficas de cortes transversais de amostras de diferentes espcies de madeira, com os padres particulares de distribuio das clulas de parnquima.

A correta interpretao das referidas fotos um subsdio fundamental para entender a contribuio imposta pelas clulas de parnquima na variabilidade das caractersticas da madeira.