Trabalho Sobre Madeira

MADEIRA LAMINADA COLADA

(MLC)

Trabalho apresentado ao professor da matéria de Estruturas de Madeira do Curso de Arquitetura e Urbanismo, Roberto Motta Bez, realizando esta pesquisa o papel de servir como trabalho final para o segundo semestre de 2014.

FLORIANÓPOLIS

2014

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 3

2 MADEIRA LAMINADA COLADA 4

2.1 HISTÓRICO E CONCEITO 4

2.2 CARACTERÍSTICAS 4

2.3 APLICAÇÕES.........................................................................................................5

2.4 MADEIRAS UTILIZADAS 6

2.5 VANTAGENS 6

2.6 PROCESSO DE FABRICAÇÃO 7

2.7 CRITÉRIOS DE PRÉ-DIMENCIONAMENTO PARA

ELEMENTOS ESTRUTURAIS.....................................................................................9

3 ESTUDO DE CASO..................................................................................................11

3.1 OBRA: NINE BRIDGES COUNTRY CLUB………………………………….........11

3.2 SÍNTESE FORMAl E FUNCIONAL DA ESTRUTURA/ FUNCIONAMENTO E TIPO DE SISTEMA ESTRUTURAL ……………………………………………………..…….12

3.3 DIMENSÕES GERAIS E CARREGAMENTOS…………………………………...15

3.4 REAÇÕES DE APOIO E SEUS FUNCIONAMENTOS………………………..…16

4 CONCLUSÃO………………………………………………………………………..…17

REFERÊNCIAS............................................................................................................18

1 INTRODUÇÃO

Para elaboração e desenvolvimento do trabalho, foram realizadas pesquisas, a fim de transmitir as informações e conhecimentos sobre Madeira Laminada Colada (MLC), de maneira clara e objetiva. Trazendo para sala de aula uma visão mais aprofundada do uso deste material, através do estudo de caso de um clube de campo de golfe, o Nine Bridges Country Club, próximo a Seul, na Coréia do Sul.

A estrutura deste clube é feita de Madeira Laminada de Colada, e é através dela, que será analisado este tipo de material. Entendendo também que a MDL é ecologicamente menos agressiva, por ser composta de madeira, um material de recurso renovável, nos fornece a possibilidade também de vencer grandes vãos, além da criação de diversas formas, como arcos, presentes também no edifício que será apresentado no decorrer do trabalho.

2 MADEIRA LAMINADA COLADA

2.1 HISTÓRICO

Com base nos dados obtidos através das pesquisas realizadas, chegamos ao século XIX, época em que iniciou-se o uso da madeira laminada colada.

Quando a técnica começou a ser implantada as lâminas, sobrepostas uma sobre a outra, eram mantidas por ligações mecânicas. Apenas em 1906 surgiu propriamente a Madeira Laminada Colada (MLC), através da obtenção de colas de alta resistência. Com o decorrer dos anos as colas aprimoraram-se, por volta da década de 40 surgiram as colas sintéticas e consequentemente a MLC progrediu ainda mais.

Podemos definer Madeira Laminada Colada como peças de madeira, laminas (tábuas) de dimensões consideravelmente pequenas se comparadas à dimensão resultante da peça final. São fixadas umas as outras por colagem, posicionadas de forma em que suas fibras fiquem paralelas entre si.

2.2 CARACTERÍSTICAS

Dentre as características concedidas às estruturas de madeira pela técnica do laminado-colado, podemos citar:

• A alternativa de poder vencer grandes vãos livres;

• A possibilidade da fabricação de peças com comprimento limitado somente pelas situações de transporte;

• A alternativa de se conseguir peças com raio curvo reduzido, variável e também em planos distintos;

• A possibilidade do tratamento tábua por tábua da madeira, trazendo maior eficiência e uma garantia contra os insetos e fungos e insetos de até 50 anos;

• A alternativa de obter seções de peças em madeira, não sendo limitadas pela geometria e dimensões dos troncos das árvores;

• A facilidade de montagem e desmontagem, além da possibilidade de ampliação, proporcionadas pela leveza das estruturas em MLC;

• A redução de tempo na montagem da obra devido a sua vantagem de pré-fabricação do material;

• Redução na dispersão estatística de seus valores e ganho nas tensões médias de ruptura.

Fonte: ebah.com

2.3 APLICAÇÕES

A utilização de elementos em madeira laminada colada em estruturas além de possuir uma função estrutural muito importante, como a de alcançar amplos vãos livres, valoriza a aparência da obra e amplia a linguagem arquitetônica empregada na mesma. Isso faz com que a obra se torne mais agradável e interessante esteticamente.

Com relação ao emprego de grandes pés direitos e aplicação de vãos livres extensos nas obras, pode-se dizer que os elementos em MLC são bem versáteis. As construções podem ser marcadas visualmente pela utilização de vigas e pilares do mesmo material, sendo eles retos, curvos e até mesmo de 20 metros.

A aplicação pode acontecer de diversas formas em uma estrutura. O seu emprego varia desde pequenas contruções como escadas e passarelas até estruturas de grandes portes. A seguir foram pontuados alguns exemplos de aplicações:

• Em espaços públicos com a construção de aparelhos urbanos, como por exemplo, em rodoviárias, bibliotecas, aeroportos, teatros, entre outros;

• Em arenas esportivas, como pistas de patinação, quadras de tênis, ginásios esportivos em geral, …

• Em residências onde pode ser feito terraços, pergolados, varandas e até mesmo a estrutura principal da casa.

• Em pavilhções industriais devido ao fato de venceram vãos livres imensos.

2.4 MADEIRAS UTILIZADAS

Podemos dizer que as mais recomendáveis são as Coníferas, e as mais utilizadas são: o Eucalípto, Pinus, Cerejeira, a Muricatiara. Estas que se ajustam no perfil da Madeira Laminada Colada.

Além de existir diferentes tipos de madeira em estrutura em MLC que podem ser praticamente todas coladas, algumas necessitam de colas exclusivas que podem ter modificações de acordo com o uso nas madeiras.

Além disso, resaltamos que o estudo da região aonde será implantada a Madeira, deve ter elementos que se integram com as características da mesma, como a adaptação do clima. Pois a escolha da cola estará precisamente ligada as condições da estrutura exposta.

2.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS

A Madeira Laminada Colada, além de associar muitas características da Madeira Maciça, tem um melhor desempenho de caráter mecânico. Visto que exige-se uma quantidade menor de ligações, uma vez que são previstos para grandes dimensões. Ela também tem um menor defeito em relação as alterações de umidade, como por exemplo o empenamento.

Podemos resaltar que a Madeira Laminda Colada oferece ainda mais vantagens, como a sua perfeição em projetos arrojados e inovadores; atinge enormes vãos livres perceptíveis; tem uma ótima flexibilidade e resistência considerável; auxilia nos isolamentos acústicos e térmicos; é um material renovável e contribui no consumo de CO2.

2.6 PROCESSO DE FABRICAÇÃO

Os elementos em MLC utilizados nas estruturas são compostos pela junção de lâminas (tábuas) de madeira através da colagem, onde segundo o ponto de vista técnico, a cola usada se comporta como um aglomerante das lâminas. Basicamente, a função da cola é de proporcionar uma ligação mecânica entre os dois planos de fibras que seja próxima a da ligação natural já existente entre as fibras da madeira originária.

Quando fala-se na produção de elementos em MLC de alta qualidade é importante saber da necessidade que tem-se de uma indústria especializada para a fabricação desta madeira. Porém, é possível sua composição de forma artesanal, ou seja, no canteiro de obras, desde que os elementos a serem produzidos não tenham dimensões grandes e nem sejam em alta quantidade. Entretanto, tratando-se da fabricação industrial destacam-se seis etapas no processo de produção das estruturas em madeira laminada colada:

• 1° Etapa- Estabilização ou Secagem:

É importante lembrar que a madeira deve ser armazenada em pranchas e também é nesta etapa que os valores requeridos de sua umidade são alcançados. Estes irão depender se a madeira foi tratada anteriormente ou não e do seu tipo. O teor de umidade das tábuas deve estar entre 7 e 14%.

• 2° Etapa- Limpeza, corte e ligação topo a topo:

Nesta etapa as peças que contribuirão as lamelas serão cortadas, rejeitando os nós, os defeitos de secagem e as bolsas de resina. Depois, os topos no formato desejável para os entalhes são cortados e é feita a união das peças de topo a topo até se alcançar o comprimento requerido da lamela.

• 3° Etapa- Aplainamento das lamelas:

24 horas antes da colagem as lamelas de madeira devem ser aparelhadas até obterem a dimensão escolhida.

• 4° Etapa- Colagem das lamelas:

A colagem é apresenta duas fases: a fase montagem em aberto, onde a aplicação da cola sobre as lamelas é feita sem as sobrepor e a fase de montagem em fechado. Nesta fase a posição das lamelas são montadas de forma definitiva para receber a aplicação de pressão de colagem. Para que tenha-se uma colagem segura, a expansão da cola ajuda a compensar em até 2mm as irregularidades das superfícies.

• 5° Etapa- Colagem sob pressão:

A pressão aplicada no elemento deve ser a necessária para obter-se um ótimo contato das faces a serem coladas, além de garantir a exsudação do excesso de cola. A colagem constante deve dar por volta de 7kgf/cm² para madeiras resinosas, sendo o mínimo 6,2kgf/cm².

• 6° Etapa- Aplainamento, preservação e acabamento:

Nesta etapa a espessura necessária da madeira é obtida pelos aplainamentos. Após este processo, é feito o linchamento e regularização das superfícies, para obtenção de uma superfície macia e lisa, ou seja, sem falhas. Depois a aplicação de produtos preservadores é dada por meio do processo de autoclave. E por último são aplicadas as ceras e os vernizes para melhor aparência e proteção da madeira.

ESQUEMA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DA MADEIRA LAMINADA COLADA

Fonte: Madeiralaminada.com

2.7 CRITÉRIOS DE PRÉ-DIMENCIONAMENTO PARA ELEMENTOS ESTRUTURAIS

• Vigas de Madeira Laminada Colada:

As vigas de madeira possuem princípios de dimensionamento similares aos de outros materiais estruturais. Devem-se considerar alguns fatores, que estão relacionados de modo direto com o dimensionamento da peça a ser empregada. Estes são: cisalhamento, flexão e deflexão. Na maioria dos casos a tensão de flexão é o fator que se dá maior importância de avaliação, sendo os outros fatores somente verificados.

As vigas em MLC podem ser encontradas em diversas formas para atenderem as exigências estruturais ou arquitetônicas e para efetuarem maiores seções transversais já existentes. Por serem produzidas por dois ou mais pedaços de madeira unidos para gerar uma viga simples, são consideradas vigas compostas.

• Tabuleiros de Madeira Laminada Colada:

Os tabuleiros são produzidos a partir de painéis com dimensões que variam de 100 à 150 cm de largura e 10 à 20 cm de espessura. Os mesmos são utilizados em duas direções: longitudinal e transversal, apoiados sobre vigas metálicas ou de MLC.

Nos anos 70, em Forest Products Laboratory, Madison, nos EUA foram elaborados os primeiros critérios de dimensionamento para os painéis em MLC com duas configurações, conectados e não conectados. (Figura 1)

Os painéis conectados são unidos com pinos metálicos com o objetivo de diminuir os deslocamentos distintos nas juntas entre os painéis e favorecer a distribuição de cargas. Possuem também um alto custo na construção e fabricação, porém originam painéis mais esbeltos, aprimorando os estados de suporte para o revestimento superficial utilizado no asfalto. Já os painéis não conectados são dispostos lado a lado, não havendo entre os painéis adjacentes solidarização.

Antes do tratamento preservativo os painéis de MLC são totalmente produzidos e pré-furados, chegando a uma vida útil de 50 anos ou mais. Conclui-se então, que estes são muito mais rígidos e resistentes com relação aos pregados ou de pranchas. Isto é possível devido à dispersão das qualidades de resistência da MLC e também pela uniformidade do adesivo que as lâminas apresentam.

Tabuleiros de Madeira Laminada Colada

Fonte: manual de projeto e construção de ponte de madeira

Disponível em: http://www.usp.br/agen/wp-content/uploads/Manual-de-Pontes-de-Madeira.pdf

3 ESTUDO DE CASO

A análise deverá conter:

Apresentação da obra escolhida: apresentada através de imagens e acompanhada de um texto descritivo com as principais informações sobre o projeto.

Síntese formal e funcional da estrutura: dimensões gerais da edificação; representação dos carregamentos atuantes (cargas concentradas e distribuídas) e sua natureza; reações de apoio; funcionamento/tipo do sistema estrutural; soluções utilizadas para as ligações

3.1 OBRA: NINE BRIDGES COUNTRY CLUB

Arquitetos: Shigeru Ban Architects

Localização: Yeoju-gun , Gyeonggi-do, Coréia do Sul

Arquiteto responsável: Shigeru Ban colaborador: Kaci International, Inc.

Área: 20.977m²

Ano: 2009

Fotografias: Hiroyuki Hirai

Cliente: Grupo CJ

Fonte: Archdaily; Foto: Hiroyuki Hirai

Nine Bridger Country Club, em Yeoju-gun na Coréia do Sul, é composto de três edifícios: o principal é um clube para membros que frequentam regularmente. O outro edifício se compõe de uma área para os VIP’s e por fim, o terceiro dispõe de acomodações para os membros VIP’s.

3.2 SÍNTESE FORMAL E FUNCIONAL DA ESTRUTURA/ FUNCIONAMENTO E TIPO DE SISTEMA ESTRUTURAL

Fonte: alternative11.livejournal.com

Segundo Walter Pfeil e Michéle Pfeil (2003) sendo a madeira um material utilizado há muitos séculos, uma grande variedade de sistemas estruturais e madeira pode ser observada, os quais vem evoluindo em função dos diversos produtos industrializados. Talvez o sistema estrutural mais tradicional seja o sistema treliçado utilizado em coberturas, assim como o Nine Bridges Country Glub.

Cada edifício é composto por um sistema estrutural diferente e são modernos comparados aos métodos de construção tradicionais na Coréia do Sul. Foram utilizados três elementos principais na estrutura: aço, concreto e madeira, sendo esta última como o único material renovável.

O edifício “Clubhouse” – dos membros regulares, é composto por uma estrutura de telhado de madeira hexagonal shell grade que abrange todo o edifício.

No edifício onde possui as acomodações para os VIP’s, a estrutura é de aço e no que dispõe de uma área para os mesmos, a estrutura é concreto armado.

Fonte: Archdaily; Foto: Hiroyuki Hirai

Na foto acima, nota-se que o átrio da sede do clube principal é composto por colunas de madeira laminada e telhado com um envelope de vidro, proporcionando um espaço com maior iluminação natural.

O pódio inferior é uma grande parede de pedra, construído para remeter-se a pedra tradicional da Coreia do Sul.

Fonte: Archdaily; Foto: Hiroyuki Hirai

Acima, percebe-se a transparência e abertura do elemento utilizado com madeira, formando assim um espaço de recepção, sala dos membros e salão de festas.

A estrutura de madeira é identificada como material de acabamento interior, e recebeu aprovação do departamento de incêndio, pois os elementos de madeira agem como material à prova de fogo. O calor e a textura da madeira são perceptíveis no interior de todo o edifício.

O teto hexagonal do edifício principal mede 36 x 72 metros.

Fonte: Archdaily; Foto: Hiroyuki Hirai

3.3 DIMENSÕES GERAIS E CARREGAMENTOS

Cargas concentradas:

As cargas se concentram apoiadas nas 21 "árvores" como são chamados os pilares de apoio do edifício principal, que se distribuem em 7 fileiras e 3 colunas.

Cargas distribuídas:

Na imagem abaixo se pode observar os principais apoios da estrutura, em marrom, são eles os pilares que constituem as "árvores" e vigas transversais que sustentam a estrutura de claraboias acima.

3.4 SOLUÇÕES UTILIZADAS PARA AS LIGAÇÕES

Para a formação da malha hexagonal sobre a qual foi instalada uma cobertura para proporcionar uma proteção contra as intempéries, além de fornecer luz natural, foram utilizadas ligações do tipo aparafusadas. Esta foi a solução encontrada para sustentar a estruturas.

Fonte: alternative11.livejournal.com

3 CONCLUSÃO

A partir deste estudo é possível concluir que as vantagens da Madeira Laminada Colada ou MLC, são muitas, principalmente quando falamos em sua aplicação na construção civil. Infelizmente a MLC não é muito divulgado no Brasil, além de se ter pouca produção e ainda poucas empresas que investem nisso, fazendo com que tenhamos um mercado que pouco trabalha com a MLC de forma estrutural.

Das grandes qualidades da Madeira Laminada Colada pode-se destacar as suas formas de produção, a qual permite grandes envergaduras, pois graças ás juntas e emendas, não se restringe pela distância a ser produzida.

Entretanto em razão ao seu processo lento de fabricação, as lâminas passam por rigorosos tratamentos contra fungos e insetos, o custo de produção aumenta, sendo este um dos seus poucos pontos negativos.

Outra qualidade importante da MLC é a preocupação de colocar as madeiras defeituosas, que podem apresentar resistência menor, nos locais que a estrutura se encontra menos sobrecarregada, como as partes mais internas na região da linha neutra, onde os esforços são menores que nas áreas onde estão sujeitas a compressão tração. Para aumentar a resistência da MLC eventualmente, aplicam-se fibras de vidro ou fibras de carbono em sua produção.

Em virtude ao custo alto da fibra de carbono a fibra de vidro vai oferecer um custo benefício melhor que a fibra de carbono. Estas fibras vão ser acomodadas na ultima emenda de cola, onde esta se encontra suscetível a maior tração, logo com estas características suportarão uma maior carga.

Sobre a obra estudada podemos concluir que o uso da madeira laminada colada possibilita elaboração de uma estrutura que dificilmente poderia ser elaborada em outros materiais ou sistemas estruturais. Na obra, além de função estrutural a MLC possui função estética e é o principal elemento de destaque no edifício.

Enfim conclui-se que a Madeira Laminada Colada pode ser utilizada como elemento estrutural e também trazer elegância a obra, entretanto há alguns fatores em seu modo de produção que encarece- a, aumentando assim o custo da obra.

REFERÊNCIAS

PFEIL,Walter;PFEIL Michèle.Estruturas de Madeira. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2003

MANUAL DE PROJETO E CONSTRUÇÃO DE PONTES DE MADEIRA. Disponível em: <http://www.usp.br/agen/wp-content/uploads/Manual-de-Pontes-de-Madeira.pdf> Acesso em 20 de Novembro de 2014.

HAESLEY NINE BRIDGES GOLF CLUB HOUSE - Korea, 2010. Disponível em <http://www.shigerubanarchitects.com/works/2010_haesley-nine-bridges/index.html>

Acesso em 25 de Novembro de 2014.

NINE BRIDGES COUNTRY CLUB / SHIGERU BAN ARCHITECTS.

Disponível em http://www.archdaily.com.br/br/01-189060/nine-bridges-country-club-shigeru-ban-architects

Acesso em 25 de Novembro