Painéis Estruturais de Madeira: Definição, Tipos e Aplicações

• Painéis estruturais de madeira, também conhecidos como painéis de madeira engenheirada, são amplamente usados em residências e escritórios hoje, pois dão aparência moderna ao espaço. Madeira engenheirada refere-se a variedade de produtos derivados de madeira criados pela união ou fixação de fibras, folheados ou tábuas de madeira com adesivos ou outras técnicas de fixação para criar material composto. Neste artigo, as seguintes perguntas sobre painéis estruturais de madeira serão discutidas:
  O que são painéis estruturais de madeira?
• Quais são as aplicações dos painéis estruturais de madeira?
• Quais são as propriedades da madeira engenheirada?
• Quais são os tipos de painéis estruturais de madeira?
• Quais são os benefícios e limitações da madeira engenheirada?

Vamos mergulhar!

O que são painéis estruturais de madeira?

Madeira engenheirada, também conhecida como madeira maciça (mass timber), madeira composta, madeira artificial, ou painel produzido, refere-se a variedade de bens derivados de madeira criados pela união ou fixação de fibras, folheados ou tábuas de madeira com adesivos ou outros fixativos para criar material composto.

Painel estrutural de madeira é descrito como "painel produzido a partir de folheados; ou fios ou wafers de madeira; unidos com resinas sintéticas à prova d'água ou outras técnicas de ligação aceitáveis" no Código Residencial Internacional (IRC) de 2018, publicado pelo Conselho Internacional de Código (ICC). Compensado, OSB (oriented strand board) e painéis compostos são alguns tipos de painéis estruturais de madeira.

Os painéis podem ter qualquer espessura entre poucos milímetros e 410 mm (16 polegadas) ou mais quando feitos de madeira laminada cruzada (CLT), e seus tamanhos variam de algumas polegadas a 19,5 por 2,4 m (64 por 8 pés) ou mais. Para garantir uniformidade e previsibilidade em seu desempenho estrutural, estes itens são engenheirados para requisitos precisos de projeto, testados para satisfazer normas nacionais ou internacionais, e então produzidos.

Quais são as aplicações dos painéis estruturais de madeira?

Tipicamente, as mesmas madeiras duras e macias usadas para produzir madeira serrada são empregadas para criar produtos de madeira engenheirada. Madeira engenheirada feita de fibras ou partículas de madeira pode ser feita de aparas de serraria e outros resíduos de madeira, mas folheados como compensado, MDF (fibra de média densidade) e aglomerado são tipicamente feitos de toras completas. OSB (oriented strand board), produto de madeira engenheirada, usa árvores da família do choupo, espécie comum mas não estrutural.

Painéis estruturais de madeira são usados em muitas aplicações diferentes, incluindo bens industriais, edifícios comerciais e construção residencial. Em muitos projetos de construção, os produtos podem ser usados no lugar de aço para vigas e travessas. Classe de materiais de construção que podem substituir montagens de concreto são chamados de madeira maciça. Nas próximas décadas, adoção generalizada de madeira maciça e sua substituição por aço e concreto em novos projetos de construção de média altura pode ajudar a reduzir mudança climática.

As seguintes são as aplicações de painéis estruturais na construção:

• Pisos
• Paredes
• Telhados

Pisos

O painel estrutural de madeira mais típico usado como contrapiso e base em aplicações de piso comuns tem 23/32 polegadas de espessura, instalado a 24 polegadas no centro. Estes painéis oferecem superfície resistente, rígida e sólida sobre a qual vários tipos de piso de acabamento (como carpete e almofada) podem ser colocados diretamente, com apoios a 24 polegadas no centro ou menos. Muitas aplicações também usam sistema de piso de duas camadas, consistindo de camada de base e camada estrutural de contrapiso.

Paredes

Painéis estruturais de madeira impedem empenamento nas paredes (causado por terremotos e vento) e mantêm paredes eretas. Em outros casos, o sistema de contraventamento de painel estrutural é substituído por revestimento de parede de papelão, espuma plástica ou outros materiais.

Telhados

Sob vários sistemas de impermeabilização, painéis estruturais de madeira são frequentemente usados como revestimento de telhado em telhados inclinados e planos. Suportam peso de pessoas, equipamentos mecânicos e cargas de gravidade de neve, chuva e telhados acabados, enquanto também protegem edifícios de tensões laterais causadas por ventos fortes ou terremotos. 7/16" e 15/32" são as espessuras de painel mais populares usadas em telhados. Treliças tipicamente espaçadas a 24" no centro os suportam. Normas de construção frequentemente permitem painéis estruturais de madeira finos como 3/8" em telhados com apoios até 24" em regiões com pouca ou nenhuma carga de neve.

Quais são as propriedades da madeira engenheirada?

Existem numerosas formas de usar madeira para atender requisitos físicos na indústria, porém a maioria opera em macroescala e não altera microestrutura ou qualidades do material. Para atingir simultaneamente alta resistência mecânica e moldabilidade aceitável, ocorre falha. Existem métodos para criar madeira que seja altamente durável mecanicamente e moldável.

Madeira natural é parcialmente desliginificada e amolecida no processo, e então suas fibras e vasos são encolhidos por secagem. Finalmente, o material é "choqueado" com água para abrir seletivamente os vasos. Choque de água cria paredes de células de fibra amassadas e capilares parcialmente abertos. Devido à sua microestrutura, a madeira pode flexionar e moldar. Usando microscopia eletrônica de varredura (SEM), é possível ver que as fibras da madeira moldável estão firmemente empacotadas e alguns vasos abriram parcialmente como resultado do processo de choque de água.

As propriedades mecânicas de painéis engenheirados ou madeira incluem teste de flexão, resistência à tração e resistência à compressão.

Quais são os tipos de painéis estruturais de madeira?

As seguintes são os tipos comuns de painéis estruturais de madeira:

• Compensado (Plywood)
• Madeira densificada (Densified Wood)
• Fibra de madeira / Chapa de fibra (Fibreboard)
• Aglomerado / Painel de partículas (Particle Board)
• OSB (Oriented Strand Board)
• Madeira laminada colada (Laminated Timber / Glulam)
• Folheado laminado (Laminated Veneer / LVL)
• Madeira laminada cruzada (Cross Laminated Timber / CLT)

Compensado (Plywood)

O primeiro produto de madeira engenheirada é às vezes conhecido como compensado, um painel de madeira estrutural. Folhas de folheado cruzado são usadas para criar compensado, coladas com adesivos fortes e resistentes à umidade usando calor e pressão. "Orientação cruzada", ou alternar a orientação do veio dos folheados de camada para camada, aumenta resistência e rigidez do painel em ambas as direções. Painéis compostos estruturais e OSB são exemplos de outros painéis de madeira estruturais.

Madeira densificada (Densified Wood)

Fibras de madeira são comprimidas mecanicamente em prensa quente para aumentar densidade por fator de três, criando madeira densificada. Espera-se que este aumento de densidade melhore proporcionalmente a resistência e rigidez da madeira. Pesquisas iniciais apoiaram estes achados, incluindo aumento de três vezes na resistência mecânica.

Chapa de fibra (Fibreboard)

Para criar chapa de fibra de média densidade (MDF) e chapa de fibra de alta densidade (hardboard), madeira residual de madeira dura ou macia é convertida em fibras de madeira, misturadas com cera e ligante de resina, antes de serem formadas em painéis sob alto calor e pressão.

Aglomerado (Particle Board)

Cavacos de madeira, aparas de serraria, ou até serragem, junto com resina sintética ou outro ligante adequado, são prensados e extrudados para criar aglomerado. Materiais similares são usados em OSB, às vezes chamado de flakeboard, wafer board ou chipboard, mas usa flocos de madeira usinados para maior resistência. Quando economia é mais importante que resistência e aparência, aglomerado substitui madeira padrão e compensado, pois é mais barato, mais denso e mais uniforme. Aglomerado tem desvantagem significativa: é bastante suscetível a expansão e descoloração relacionadas à umidade, especialmente se não for pintado ou selado.

OSB (Oriented Strand Board)

Painel estrutural de madeira conhecido como OSB é feito de fios de madeira retangulares orientados longitudinalmente, em camadas, dispostos em esteiras e unidos com adesivos resistentes à umidade e curados a calor. Para dar resistência e rigidez ao painel, camadas individuais podem ser orientadas cruzadamente. Porém, a maioria dos painéis OSB é mais fortemente entregue em uma direção. Normalmente, a direção mais forte da placa alinha-se com os fios de madeira na camada mais externa em ambos os lados. A direção mais forte da placa frequentemente é indicada por setas no produto (a altura, ou dimensão mais longa, na maioria dos casos). OSB é produto de painel sólido de qualidade consistente feito em enormes esteiras contínuas sem sobreposições, lacunas ou cavidades.

Madeira laminada colada (Laminated Timber / Glulam)

Madeira laminada colada (glulam) é material estrutural que pode ser usado como vigas ou pilares horizontais ou verticais. É composta por numerosas camadas de madeira dimensional coladas com adesivos resistentes à umidade. Além disso, glulam pode ser feito em formas curvas, fornecendo ampla flexibilidade de design.

Folheado laminado (Laminated Veneer / LVL)

Finados folheados de madeira são colados juntos em grande bilhete para criar madeira de folheado laminado (LVL). Todo folheado no bilhete LVL tem veio paralelo à direção longa. O resultado oferece gama mais ampla em largura, profundidade e comprimento que madeira padrão devido a propriedades mecânicas melhoradas e estabilidade dimensional. Nos mesmos usos estruturais que madeira serrada tradicional, como caibros, cabeceiras, vigas, vigotas, pranchas de borda, montantes e colunas, LVL é membro da família de madeira composta estrutural (SCL) de produtos de madeira engenheirada.

Madeira laminada cruzada (Cross Laminated Timber / CLT)

Painel multicamadas composto de madeira serrada chamado CLT é adaptável e durável. Para maior rigidez e resistência, tábuas são dispostas transversalmente umas às outras. Vãos longos e todas as montagens, como pisos, paredes ou telhados, podem ser construídos com CLT. Como painéis são produzidos e finalizados fora do local e entregues prontos para encaixar e parafusar como projeto de montagem flat-pack, CLT tem vantagem de prazos de construção mais rápidos.

Painéis Estruturais Isolados (SIPs)

Painéis estruturais isolados (SIPs) são compostos de material de espuma de poliestireno expandido (EPS) colocado entre painéis estruturais de madeira. SIPs são usados para construir telhados, paredes e pisos. SIPs são utilizados devido à sua eficiência energética. Tipicamente, EPS é coberto com peles de OSB de 7/16". O EPS em SIPs pode ter até 30 cm de espessura, tornando-os perfeitos para áreas frias. As passagens elétricas e hidráulicas já estão no lugar, todas as aberturas e formas são pré-cortadas, e SIPs são fabricados em fábrica. O edifício pode ser fechado em dois ou três dias após fundações prontas. Então, exatamente como edifício construído em campo, drywall é aplicado na superfície interna dos SIPs.

Quais são os benefícios e limitações da madeira engenheirada?

As seguintes são as vantagens e desvantagens dos painéis estruturais de madeira ou painéis engenheirados em suas diversas aplicações:

Vantagens:

• Madeira engenheirada pode ser fabricada para atender requisitos de desempenho de aplicação específica porque é feita pelo homem. Requisitos de árvore de origem não são determinados por formas e dimensões requeridas (comprimento ou largura da árvore)
• Por serem flexíveis e virem em ampla gama de espessuras, larguras, graus e classificações de durabilidade exposta, painéis estruturais de madeira são perfeitos para uso em ampla gama de projetos de construção, industriais e domésticos.
• Produtos de madeira engenheirada são criados de forma que maximiza resistência e rigidez que a madeira naturalmente possui. Alguns itens têm mais resistência estrutural que materiais de construção de madeira normais e são muito estáveis.
• Madeira laminada colada (glulam) é mais rígida e resistente que madeira dimensional comparável, e é mais forte que aço libra por libra.
• Mais opções de design sem perder requisitos estruturais são fornecidas por alguns produtos de madeira engenheirada.
• Painéis de madeira engenheirada são simples de lidar com ferramentas comuns e conhecimento fundamental. Podem ser unidos, fresados, cortados, furados, colados e fixados. Sem perder resistência, compensado pode ser dobrado para fazer superfícies curvas. Tamanho grande de painel também acelera construção minimizando manuseio e instalação por peça.
• Painéis estruturais de madeira usam madeira mais eficientemente. Podem ser produzidos de espécies pouco usadas, madeira com defeitos, ou pequenos pedaços de madeira.
• A flexibilidade de vãos amplos de treliças de madeira e altas relações resistência-peso permitem uso em variedade de aplicações de telhado e piso.
• Diz-se que madeira engenheirada tem benefícios estruturais para construção de casas.
• Uso de madeira engenheirada, que pode ser feita de árvores relativamente pequenas, é aconselhado por defensores de design sustentável em oposição a grandes peças de madeira dimensional sólida, que requerem corte de árvore grande.

Desvantagens:

• Comparado a madeira sólida, exigem mais energia primária para criar.
• Adesivos de alguns objetos podem ser prejudiciais. Liberação de formaldeído de várias resinas no produto final, que frequentemente ocorre com produtos colados com ureia-formaldeído, é causa de preocupação.
• Alguns produtos podem expor trabalhadores a produtos químicos prejudiciais quando cortados ou manuseados de várias formas.
• Comparados a madeiras sólidas equivalentes, alguns produtos de madeira engenheirada, como os destinados a uso interno, podem ser mais fracos e mais suscetíveis a empenamento induzido por umidade. Devido à propensão a absorver água, a maioria dos painéis baseados em partículas e fibras são inadequados para uso externo.

Conclusão

Revestimento feito de painéis estruturais de madeira preserva a resistência estrutural da casa e permite que paredes sejam isoladas a valores R mais altos, criando sistemas de parede de alta resistência acessíveis e convenientes para construtores. Este artigo discutiu as seguintes perguntas sobre painéis estruturais de madeira:

• O que são painéis estruturais de madeira?
• Quais são as aplicações dos painéis estruturais de madeira?
• Quais são as propriedades da madeira engenheirada?
• Quais são os tipos de painéis estruturais de madeira?
• Quais são os benefícios e limitações da madeira engenheirada?

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