O Material - Equipe Ponte Nova

A madeira é um material orgânico com origem no tecido formado pelas plantas lenhosas. É um material naturalmente resistente e relativamente leve, o que permite a sua utilização para fins estruturais e de sustentação de construções.

Relativamente a outros materiais utilizados na construção civil, a madeira apresenta maior complexidade e quanto à sua utilização esta requer conhecimentos técnicos e científicos específicos. É necessário ter em conta o grau de variabilidade dentro da própria espécie e as propriedades distintas que condicionam aplicações específicas.
As propriedades organolépticas como a cor, a textura, o desenho, o odor, o brilho e o peso são variáveis de espécie para espécie. Ao mesmo nível existem propriedades físicas como a densidade, a dureza, a resistência mecânica, a permeabilidade e a trabalhabilidade que também são características da espécie de madeira.

As características de elementos de madeira que sejam da mesma espécie podem variar de árvore para árvore, e na mesma árvore se for obtida de locais diferentes da mesma.
Existem no entanto propriedades que são comuns a todas as espécies de madeira, tais como a estrutura celular de origem biológica, a natureza anisotrópica e a higroscopia. O facto de ser inflamável quando seca e a susceptibilidade ao ataque dos agentes xilófagos, como fungos e insectos, é uma característica que também está presente em todas as espécies de madeiras.

Pela sua disponibilidade e características a madeira foi sendo sempre utilizada pelo Homem, sendo um dos primeiros materiais a ser explorado pelo Homem. Apesar do aparecimento de materiais sintéticos, a madeira continua a manter uma imensidade de usos directos e serve de matéria-prima para uma grande quantidade de produtos. A madeira está presente na origem de indústrias como a papeleira ou a marcenaria e a carpintaria. É igualmente um material que assume um papel relevante na construção de diversas estruturas fora do domínio da engenharia civil como sejam, por exemplo os navios.

A madeira, dentro de certos limites para as acções actuantes, pode ser considerada como um material com comportamento elástico, isto é, assume a sua forma original quando as tensões actuantes são removidas. Este comportamento verifica-se até ao limite elástico, o que implica que os carregamentos que não atingem o limite elástico provocam apenas deformações recuperáveis. Caso seja excedido este limite, passa a existir uma parcela de deformação irrecuperável que teve origem nos danos da estrutura interna do material.

Natureza elástica de uma peça de madeira (Brandon)

A Figura 1 ilustra a relação entre a tensão/carga e a deformação/deslocamento num elemento genérico de madeira à compressão. Deste gráfico é possível inferir algumas propriedades importantes do material, tais como o módulo de elasticidade, se o material é dúctil ou frágil e se as deformações irão ser recuperadas depois de remover o carregamento, ou se a deformação que resulta é permanente.

Neste caso é possível verificar que o material tem comportamento elástico na primeira parte da curva (Elastic zone). Esta zona divide-se numa parte onde a deformação é directamente proporcional ao carregamento e noutra onde tal já não se verifica. Com o aumento da carga atinge-se o limite de proporcionalidade (Limit of proportionality), após o qual a deformação continua a aumentar, mas agora num regime não proporcional ao carregamento. Contudo até ser atingido o limite elástico (Elastic Limit) as deformações são recuperáveis, após a remoção da carga aplicada, tal como já referido.

Se o valor da carga aplicada continuar a aumentar o material assume um comportamento plástico. No ponto de carregamento máximo (Maximum Load) o material entra rapidamente em cedência e colapsa, a menos que a carga seja substancialmente reduzida.

Na Figura 2 está representado um diagrama que relaciona a tensão com a deformação no caso de um elemento de aço estrutural, submetido à tracção. Através da observação do andamento do diagrama é possível reconhecer algumas diferenças substanciais relativamente ao caso da madeira. O aço é um material que admite um comportamento plástico mais prolongado, sendo capaz de endurecer por deformação plástica e de absorver grandes deformações inelásticas após a cedência. Este material revela desta forma um comportamento bastante dúctil. O facto de a madeira apresentar deformações plásticas reduzidas mostra uma ductilidade bastante menor, comparativamente ao aço, ainda assim é um material com uma ductilidade não desprezável. É ainda possível identificar uma zona, o patamar de cedência, em que o aço aumenta a sua deformação sem ser necessário um acréscimo de carga. O mesmo não se verifica no caso da madeira.

Diagrama tensão-deformação do aço (sem escala) adaptado de Buffoni, 2008