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Leandro Dussarrat Brito
RECOMENDAÇÕES PARA O
PROJETO E CONSTRUÇÃO DE
ESTRUTURAS COM PEÇAS ROLIÇAS
DE MADEIRA DE REFLORESTAMENTO
Dissertação apresentada ao Departamento de
Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia
de São Carlos da Universidade de São Paulo,
como parte dos requisitos necessários para
obtenção do título de Mestre em Engenharia de
Estruturas.
Área de concentração: Engenharia de Estruturas
Orientador: Prof. Dr. Carlito Calil Jr.
São Carlos
2010
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5
___________________________________________________________________
Dedico este trabalho à minha mãe Nadia, ao meu pai Brito, ao meu irmão Adriano à
minha irmã Letícia, aos meus sobrinhos Gabriel e Luísa, e a minha esposa Juliana,
pela compreensão, força e incentivo aos estudos em mais esta etapa da minha vida.
6
7
AGRADECIMENTOS
À DEUS, pela saúde e sabedoria concedida em todas as etapas da minha vida.
Ao professor do LaMEM/SET, e amigo Dr. Carlito Calil Junior, pela orientação nesse
trabalho, e pelos anos de companheirismo.
À Montana Química, pelo apoio financeiro, sem o qual esta pesquisa não poderia ter sido
realizada, e aos funcionários que colaboraram direta ou indiretamente nas minhas
pesquisas, em especial o diretor comercial Rogildo Gallo, o gerente comercial Humberto
Tufolo Netto, o consultor técnico Dr. Ennio Silva Lepage, o supervisor comercial Silvio José
de Lima e a secretária Dalva Oliveira.
Aos professores do LaMEM/SET, Dr. Antônio Alves Dias, Dr. Francisco Antônio Rocco Lahr,
e do SET, Dr. José Samuel Giongo e Dr. Libânio Miranda Pinheiro pela amizade e pelas
disciplinas ministradas, em que muito me dediquei.
A toda equipe de funcionários e pesquisadores do Laboratório de Madeira e Estruturas de
Madeira e do Departamento de Engenharia de Estruturas, pelo profissionalismo e pela
amizade, e que de alguma maneira, contribuíram para a realização dessa conquista.
Ao profissional e amigo, Arquiteto Dennis Deffense da Usina de Preservação de Madeira
Tramasul, que contribuiu com as coletas de dados e fotos das obras de sua autoria, em
Campo Grande (MS).
Ao arquiteto André Costa que colaborou com as informações e fotos das obras de sua
autoria, em Campo Grande (MS).
Ao eng°. civil Alan Dias, da Callia Estruturas de Madeira, de São Paulo (SP), que colaborou
com as informações dos dados da ficha técnica do projeto da torre de sua autoria.
Ao profissional engenheiro civil Luiz Fernando Bressan, da empresa IRPA em São Carlos
(SP), que contribuiu com o fornecimento de materiais.
Ao proprietário Sr. Valdecyr Milton Pozzae e aos funcionários da Usina de Preservação de
Madeira Petras, em Ivaté (PR), que colaboraram com a autorização de fotos da usina e com
informações dos processos de tratamento da madeira utilizados na empresa.
Aos professores da PUC-Minas de Poços de Caldas, M.Sc. Paulo Cesar Domingues e
M.Sc. Silvete Mari Soares, que acreditaram no meu potencial e apoiaram para o ingresso no
curso de mestrado.
Ao Eng. Milton Malheiros Filho, gerente comercial da Gang-nail, por colaborar com
informações técnicas sobre as conexões G-NIAL para madeira roliça.
Aos amigos Don Duane Williams, idealizador do projeto do Parque Ambiental ALCOA -
Poços de Caldas, e ao coordenador Paulo Fernando Junqueira, pela colaboração.
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“A toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade”
ISAAC NEWTON
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11
RESUMO
BRITO, Leandro Dussarrat (2010). Recomendações para o Projeto e Construção de
Estruturas com Peças Roliças de Madeira de Reflorestamento. Dissertação
(Mestrado) – Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de
São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010.
Este trabalho tem por finalidade a proposta de um manual com recomendações para
o projeto e construção de estruturas com peças roliças de madeira tratada, oriunda
de madeiras de reflorestamento no Brasil. Para isso foram realizados estudos
teóricos e experimentais de elementos estruturais e de ligações em madeiras
utilizando peças roliças. Foram classificadas e caracterizadas peças roliças
estruturais de madeira, visualmente e mecanicamente, e apresentados diretrizes de
projetos de pontes e de galpões com sistemas estruturais e construtivos em peças
roliças de madeira de reflorestamento. Os resultados serão compilados em um
manual de projeto e construção de estruturas de madeira utilizando peças roliças. O
estudo teve, além disso, o objetivo de divulgar, por meio de catalogações em 124
fichas técnicas, alternativas na área de estruturas e na construção civil, utilizando
madeiras com peças roliças, tais como estacas de fundações, passarelas, pontes,
quiosques, galpões rurais, edificações residenciais, estabelecimentos comerciais,
hotelarias, igrejas, instituições de ensino, sedes de parques ecológios e ambientais,
estruturas de locais de eventos, coberturas especiais, estruturas de arquibancadas,
parques turísticos e com brinquedos infantis, terminal de aeroporto, torres de
observação, estruturas provisórias de cimbramentos para formas de estruturas de
concreto, defensas de rodovias, barreiras acústicas, entre outros, construídos no
Brasil e no exterior. Estes sistemas estruturais proporcionam a economia e
favorecem o meio ambiente de forma sustentável, e principalmente promovendo o
ciclo de geração das novas florestas, imprescindíveis para o seqüestro de carbono.
Palavras-chave: Estruturas de Madeira; Sistemas Estruturais e Construtivos;
Ligações entre Elementos Estruturais; Peças Roliças de Madeira Tratada;
Construções Sustentáveis.
12
ABSTRACT
BRITO, Leandro Dussarrat (2010). Recommendations for Design and Construction of
Structures with Roundwood from Tree Farms. Thesis (MA) - Department of Structural
Engineering, School of Engineering of São Carlos, Universidade de São Paulo, São
Carlos, 2010.
The object of this work is to propose the draft for a handbook with recommendations
for the design and construction of structures using treated roundwood originating
from forest farming in Brazil. Roundwood structures were classified and
characterized visually and mechanically. Guidelines were presented for the design of
bridges and barns with structural and building systems using roundwood timber
harvested from reforestation projects. Results will be compiled into a manual of
design and construction of timber structures using roundwood. The study also had
the purpose to publicize through the cataloging in 124 fact sheets of the alternatives
for wooden structures in civil construction work with roundwood, such as poles for
foundation piling, walkways, bridges, kiosks, farm barns, residential housing,
business stores, hotels, churches, schools, ecological and environmental parks,
structures for public shows and events, special covered structures, bleachers, tourist
parks and playgrounds, airport terminal, observation towers, forming wood for
concrete structures, highway barriers, noise barriers, among others, to be built in
Brazil and abroad. These systems provide financial savings and are good for the
environment in a sustainable manner, especially by promoting the cycle of generation
of new forests that are crucial for carbon sequestration.
Keywords: Wood Structures; Structural Systems and Constructions; Linkages
between Structural Elements; Roundwood from Treated Timber, Sustainable
Buildings and Constructions.
13
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABPM - Associação Brasileira de Preservadores de Madeira
ABRAF - Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas
ANSI - American National Standards Institute
ASTM - American Society for Testing Materials
BCE - Beaudette Consulting Engineers Inc.
CCA - Cobre Cromo Arsênio
CCB - Cobre Cromo Boro
CP - Corpo-de-prova
CPs - Corpos-de-prova
EBRAMEM - Encontro Brasileiro da Madeira e das Estruturas de Madeira
EC5 - Eurocode 5
EESC - Escola de Engenharia de São Carlos
ELS - Estado Limite de Serviço
ELU - Estado Limite Último
EPFL - École Polytechnique Féderale de Lausanne
FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations
FPL - Forest Products Laboratory
IBAMA - Instituto Brasileiro de Aparo ao Meio Ambiente
IBDF - Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal
IBRAMEM - Instituto Brasileiro da Madeira e das Estruturas de Madeira
INMET - Instituto Nacional de Meteorologia
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
LaMEM - Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira
LPF - Laboratório de Pesquisas Florestais
LPSA - Light Post-tensioned Segmented Arch
MEL - Método dos Estados Limites
NBR - Norma Brasileira Registrada
PDA - Pile Driving Analyser
SET - Departamento de Engenharia de Estruturas
STCP - Engenharia de Projetos Ltda.
UPM - Usina de Preservação de Madeira
USDA - United States Department of Agriculture
USP - Universidade de São Paulo
14
LISTA DE SÍMBOLOS
Letras romanas maiúsculas
A - Área da seção transversal; linha de afloramento, ponto de superfície do poste na seção
superior do engastamento; linha de afloramento, ponto médio na seção superior do
engastamento
B - topo do poste, aresta; topo do poste, ponto médio
C - circunferência na seção de engastamento; comprimento de barras de aço; classe de
resistência da madeira; centro; nomenclatura de coluna
CG - Centro de Gravidade
C
máx
-
curvatura máxima
CO
2
-
Dióxido de Carbono
CV - coeficiente de variação
D - é o diâmetro do topo ou da base para determinar abertura de racha; amortecimento;
diâmetro do furo da broca de fundação; diâmetro inicial estimado da viga roliça de madeira
D
mím
-
diâmetro mínimo
D
s
-
Diâmetro da seção média das partes sinuosas
E -
módulo de elasticidade; módulo de deformação longitudinal.
E
c
-
módulo de elasticidade secante à compressão do concreto, NBR 6118:2003
E
c0
- m
ódulo de elasticidade longitudinal pelo ensaio de compressão paralelo às fibras
(E
L
)
eq
- módulo de elasticidade à flexão longitudinal da placa ortotrópica equivalente
(E
T
)
eq
- módulo de elasticidade à flexão transversal da placa ortotrópica equivalente
E
w
= E
M,ef -
módulo de elasticidade à flexão efetivo da madeira
F - ações (em geral); forças (em geral)
F
a
-
força de empuxo ativo
F
d
-
valor de cálculo das ações
F
E
-
força de euler
F
k
-
valor característico das ações
F
p
-
força de empuxo passivo
F
w
-
força de ação do vento
G -
ação permanente; módulo de deformação transversal
G
d
-
valor de cálculo da ação permanente
G
k
-
valor característico da ação permanente
(G
LT
)
eq
-
módulo de elasticidade à torção da placa ortotrópica equivalente
GPa -
Giga Pascal
15
H -
altura
H
máx
-
altura máxima
H
u
-
comprimento útil do poste (altura total descontada da área de engastamento e aplicação
da carga)
Hz -
Hertz
I -
momento de inércia
K -
constante; rigidez da mola; módulo de deslizamento da ligação
K
E
-
parâmetro de flambagem da barra em função das vinculações impostas nas
extremidades
K
ser
-
módulo de deslizamento da ligação para verificar o estado limite de serviço
K
u -
módulo de deslizamento da ligação para verificar os estado limite útimo
L -
vão; comprimento (em substituição a l para evitar confusão com o número 1)
L/d -
relação vão pelo diâmetro
L
m
-
comprimento médio
L
0
-
comprimento de flambagem da barra
M -
momento (em geral, momento fletor); massa da mola
M
d
-
momento de cálculo
M
gk
-
momento característico devido à carga permanente
M
Lg,k
-
momento fletor máximo longitudinal devido à carga permanente da pavimentação
asfáltica
M
Lq,k
-
momento fletor máximo longitudinal devido à carga acidental
M
qk
-
momento característico devido à carga acidental
M
r,d
-
momento resistente de cálculo
M
T1q,k
-
momento fletor máximo positivo transversal devido à carga acidental
M
T2q,k
-
momento fletor máximo negativo transversal devido à carga acidental
M
x,d
-
momento de cálculo em relação ao eixo x
M
1d
-
momento de cálculo devido à carga permanente
M
2d
-
momento de cálculo devido à carga variável
MOE -
Módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio à flexão
MOR -
Módulo de resistência obtido no ensaio à flexão
MPa -
Mega Pascal
N -
força normal (N
d
, N
k
, N
u
); Newton
N
d
-
Força Normal de cálculo
P -
carga de ruptura; carga concentrada; perímetro
16
P
0
-
força de estação igual a zero
Q -
carga concentrada de ação variável
Q
g,k
-
cortante máxima devido à carga permanente
Q
q,k
-
cortante máxima devido à carga acidental
R
d
-
valor de cálculo da resistência; reação de apoio de cálculo
R
g,k
-
reação de apoio devido à carga permanente
R
q,k
-
reação de apoio devido à carga acidental
S -
comprimento do trecho onde existe sinuosidade; momento estático
S
d
-
valor de cálculo da solicitação
S
3
- fator probabilístico da NBR 6123:1988
U - umidade
U
amb
- umidade relativa do ambiente
U
eq
- umidade de equilíbrio da madeira
V -
cortante; velocidade de deformação
V
d
-
cortante de cálculo
V
gk
-
cortante característica devido à carga permanente
V
qk
-
cortante característica devido à carga acidental
V
y,d
-
cortante de cálculo em relação ao eixo y
V
0
-
velocidade básica conforme a NBR 6123:1988
X
d
-
valor de cálculo da amostra
X
k
- valor característico da amostra
X
m
- valor médio da amostra
W -
carga do vento, módulo de resistência à flexão; massa da viga
Letras romanas minúsculas
a -
comprimento
b -
largura
c - conicidade; circunferência no ponto de aplicação de carga
cm -
centímetro
cm/m -
centímetro por metro
cm/min
centímetro por minuto
d -
diâmetro; desvio entre eixos
daN -
deca Newton
17
d
base
-
é o diâmetro da base das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em
função do comprimento da circunferência na base do poste
d
eq
-
é o diâmetro equivalente de cálculo das peças roliças de madeira com seção variável,
situado à L/3 da extremidade mais delgada da peça, desde que
2eq
d5,1d
d
eq,c
- corresponde ao diâmetro equivalente da coluna
d
eq,v
- corresponde ao diâmetro equivalente da viga
d
eq,t
- corresponde ao diâmetro equivalente da terça
d
m
-
diâmetro médio das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em função
do comprimento da circunferência da tora em (L/2)
d
máx
-
corresponde ao diâmetro máximo (base da peça roliça)
d
mín
- corresponde ao diâmetro mínimo (topo da peça roliça)
dp -
distância entre pórticos
d
topo
-
é o diâmetro do topo das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em
função do comprimento da circunferência no topo do poste
dt -
variação em relação ao tempo
dx -
variação em relação à coordenada x
d
1
-
é o diâmetro da base das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em
função do comprimento da circunferência na base do poste (maior diâmetro da peça), alguns
autores o denominam como
d
máx
d
2
-
é o diâmetro do topo das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em
função do comprimento da circunferência no topo do poste (menor diâmetro da peça), alguns
autores o denominam como
d
mín
e -
excentricidade; comprimento de engastamento
e
a
-
excentricidade acidental mínima
e
c
-
excentricidade suplementar de primeira ordem que representa a fluência da madeira
e
d
-
excentricidade de cálculo
e
i
-
excentricidade de primeira ordem decorrente da situação de projeto
e
1,ef -
excentricidade efetiva de primeira ordem
f -
abertura da racha
f
c0
-
resistência à compressão paralela às fibras
f
c0,d
-
resistência de cálculo à compressão paralela às fibras
f
c0,k
-
resistência característica à compressão paralela às fibras
f
ck,28
-
resistência à compressão característica do concreto aos 28 dias
f
r
-
freqüência de ressonância
f
v
-
resistência ao cisalhamento
18
f
v0
-
resistência ao cisalhamento paralelo às fibras
f
v0,d
-
resistência de cálculo ao cisalhamento paralelo às fibras
f
yk -
resistência característica de escoamento do aço
g -
aceleração da gravidade de 9,8 m/s2; carga distribuída permanente
h -
altura
ha -
hectare
h
u
-
braço de alavanca
h1
- altura da cobertura
i -
raio de giração
i
mim
-
raio de giração mínimo
kg -
quilograma
kgf -
quilograma força (MKS)
kg/m³ -
quilogramas por metro cúbico
k
mod
-
coeficiente de modificação
k
mod,1
- leva em conta a classe de carregamento e o tipo de material empregado conforme
apresentado na tabela 6.4
k
mod,2
-
leva em conta a classe de umidade, que pode ser analisado conforme o mapa da
figura 6.7 e o tipo de material empregado na tabela 6.5
k
mod,3
-
leva em conta a categoria da madeira utilizada
kN -
quilo Newton
l
- vão; comprimento; (pode ser substituído por L para evitar confusão com o número 1)
m
- metro
mm
- milímetros
mm/h
- milímetros por hora
n -
número de corpos-de-prova da amostra ensaiados
n
v
-
número de vigas de madeira roliça
q -
carga acidental distribuída
t -
tempo de aplicação da força; espessura de elementos delgados
t
eq
-
espessura da placa equivalente
u
g,k
-
flecha máxima característica, devido à carga permanente
u
Lim
-
deslocamento limite
u
y
-
deslocamento em relação ao eixo y
x
- coordenada longitudinal
y -
posição linha neutra
19
Letras gregas minúsculas
α
(alfa) – ângulo; coeficiente
β
(beta) – ângulo; coeficiente, razão
γ
(gama)
-
coeficiente de segurança; peso específico; (pode ser substituído por g);
deformação tangencial específica
γ
g
-
coeficiente de majoração das ações permanentes
γ
q
-
coeficiente de majoração das ações variáveis
γ
w
-
coeficiente de minoração da resistência da madeira
γ
wc
- coeficiente de minoração da resistência da madeira à compressão paralela às fibras
γ
wt
- coeficiente de minoração da resistência da madeira à tração paralela às fibras
γ
wv
- coeficiente de minoração da resistência da madeira ao cisalhamento paralelo às fibras
δ
(delta) – coeficiente de variação
δ
g,k
- flecha máxima devido à carga permanente
δ
q,k
- flecha máxima devido à carga acidental
λ (lambda)
- índice de esbeltez
= L
0
/i
π
(pi) - emprego matemático ~ 3,1416
ρ
(ro) - massa específica (densidade)
ρ
12%
- massa específica a 12% de umidade
σ (
sigma) - tensão normal
(σ
d
,σ
k
, σ
u
)
F
σ -
limite de resistência da madeira na seção de engastamento
σ
Nd
- tensão normal de cálculo
σ
Md
- tensão máxima de cálculo devido à componente de flexão
σ
Mx,d
- tensão máxima de cálculo devido à componente de flexão, em relação ao eixo x
σ
1wg,k
-
tensão normal máxima de compressão característica na face superior da viga de
madeira roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco
σ
2wg,k
-
tensão normal máxima de tração característica na face inferior da viga de madeira
roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco
τ
(tau) - tensão tangencial
(τ
d
, τ
k
, τ
u
)
τ
d
-
tensão tangencial de cálculo
ω
(omega) - freqüência de estação igual a zero
ϕ -
coeficiente de impacto vertical
Ф
(fi) - diâmetro de barras de aço
# -
espessura de chapa de aço
20
21
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................27
1.1 J
USTIFICATIVA ................................................................................................28
1.2 O
BJETIVO.......................................................................................................28
1.3 N
ORMAS TÉCNICAS .........................................................................................29
1.4 C
LASSIFICAÇÃO DAS ÁRVORES.........................................................................30
1.5 F
ASES DE CRESCIMENTO DA ÁRVORE................................................................31
1.6 E
VOLUÇÃO DAS FLORESTAS PLANTADAS DE EUCALIPTO E PINUS NO BRASIL ........32
1.7 P
RINCIPAIS CARACTERÍSTICAS .........................................................................34
2 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL ...............................37
2.1 C
LASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL ..........................................................................37
2.1.1 Classificação visual ...............................................................................38
2.1.1.1 Curvatura............................................................................................40
2.1.1.2 Sinuosidade........................................................................................41
2.1.1.3 Fendas ...............................................................................................42
2.1.1.4 Rachas ...............................................................................................43
2.1.1.5 Nós ou cordões ..................................................................................43
2.1.1.6 Veios inclinados ou espiralados .........................................................44
2.1.1.7 Razão crescimento nas coníferas ......................................................45
2.1.1.8 Abertura entre os anéis de crescimento.............................................46
2.1.2 Classificação mecânica .........................................................................46
2.1.2.1 Ensaio estático ...................................................................................47
2.1.2.2 Ensaio pela vibração transversal........................................................51
2.2 C
ARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL.......................................................................53
2.2.1 Ensaios à compressão de peças roliças estruturais..............................53
2.2.3 Ensaios de peças roliças estruturais realizados no LaMEM..................54
2.2.3.1 Caracterização da espécie de Eucalipto Alba (d
m
=7cm) ....................55
2.2.3.2 Caracterização da espécie de Eucalipto Alba (d
m
=7,5cm) .................56
2.2.3.3 Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=7cm)...............56
2.2.3.4 Caracterização da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=26,4cm).......58
2.2.3.5 Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=34,3cm)..........59
2.2.3.6 Caracterização da espécie de Pinus Oocarpa (d
m
=42cm) .................60
22
2.2.3.7 Caracterização da espécie de Eucalipto Camaldulensis ................... 60
2.2.3.8 Caracterização da espécie de Eucalipto Cloeziana........................... 64
3 DURABILIDADE E TRATAMENTO DA MADEIRA........................................... 65
3.1 D
ETERIORAÇÃO DA MADEIRA ........................................................................... 66
3.2 S
ISTEMA DE CLASSES DE USO E PRESERVAÇÃO DA MADEIRA ............................. 70
3.2.1 Sistema de Classe de Uso.................................................................... 71
3.2.2 Seleção da espécie da madeira............................................................ 73
3.2.3 Quanto ao uso e tratamento de madeiras de reflorestamento .............. 73
3.2.4 Escolha do método de tratamento e do produto preservativo............... 75
3.2.4.1 Produtos preservativos ...................................................................... 76
3.2.4.2 Métodos de tratamento...................................................................... 77
3.2.4.3 Penetração e retenção do produto preservativo ................................ 78
3.2.4.4 Precauções gerais ............................................................................. 80
3.3 S
ECAGEM DA MADEIRA.................................................................................... 81
4 LIGAÇÕES ........................................................................................................ 83
4.1 L
IGAÇÕES POR ENTALHES ............................................................................... 85
4.2 L
IGAÇÕES COM CAVILHAS DE MADEIRA ............................................................. 85
4.3 L
IGAÇÕES COM BARRAS ROSQUEADAS, ARRUELAS E PORCAS............................. 86
4.4 L
IGAÇÕES COM BARRA ROSQUEADA E PINO METÁLICO (DOWEL-NUT)................... 87
4.5 L
IGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS EXTERNAS PARAFUSADAS ........................... 88
4.6 L
IGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS INTERNAS PARAFUSADAS ............................ 89
4.7 L
IGAÇÕES COM CONSOLES METÁLICOS PERFURADOS E PARAFUSADOS ............... 90
4.8 L
IGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS GALVANIZADAS PERFURADAS E PREGADAS ... 90
4.9 C
HAPAS METÁLICAS GALVANIZADAS COM DENTES ESTAMPADOS ......................... 92
4.10 L
IGAÇÕES PARA NÓS DE TRELIÇAS ESPACIAIS ................................................... 93
4.11 L
IGAÇÕES COM CINTAS METÁLICAS ENTRELAÇADAS........................................... 96
4.12 L
IGAÇÕES COM ANÉIS, BARRAS DE AÇO, ARRUELAS E PORCAS............................ 97
4.13 L
IGAÇÕES COM CONECTORES DE AÇO PARA ESTRUTURAS MISTAS .................... 101
4.14 L
IGAÇÕES NA INTERFACE DA ESTRUTURA DE MADEIRA COM A ALVENARIA .......... 101
4.15 L
IGAÇÕES DE SISTEMAS PARA CONSTRUÇÕES DE PAREDES AUTOPORTANTES.... 102
4.16 L
IGAÇÕES EM PEÇAS COMPRIMIDAS ............................................................... 102
4.17 L
IGAÇÕES NAS BASES DAS COLUNAS.............................................................. 105
23
5 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS ............................................112
5.1 P
OSTES DE LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ..............................112
5.2 E
DIFICAÇÕES RURAIS ....................................................................................113
5.3 F
UNDAÇÕES COM ESTACAS DE MADEIRA ROLIÇA..............................................114
5.4 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS DE MUROS DE CONTENÇÕES DE TERRA .......................116
5.5 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE BARREIRAS ACÚSTICAS...............117
5.6 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS DE DEFENSAS...........................................................118
5.7 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE PONTES E PASSARELAS ..............120
5.7.1 Pontes compostas por vigas................................................................121
5.7.2 Pontes compostas por vigas treliçadas ...............................................123
5.7.3 Pontes compostas por pórticos............................................................124
5.7.4 Pontes em placas mistas de madeira roliça e concreto armado..........125
5.7.5 Pontes pênseis ....................................................................................127
5.7.6 Passarelas estaiadas...........................................................................129
5.7.7 Passarelas compostas por pórticos e treliças......................................130
5.7.8 Passarelas rainbow bridge ..................................................................131
5.8 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE EDIFICAÇÕES .............................132
5.8.1 Sistemas estruturais de viga-coluna para edificações.........................133
5.8.2 Sistemas estruturais de pórticos para edificações...............................135
5.8.3 Sistemas estruturais compostos por painéis de paredes autoportantes....
..............................................................................................................138
5.9 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE COBERTURAS.............................140
5.9.1 Coberturas compostas por treliças planas...........................................140
5.9.2 Coberturas compostas por tensoestruturas.........................................141
5.9.3 Coberturas compostas por treliças espaciais (tridimensionais) ...........141
5.9.4 Coberturas do tipo parabolóide hiperbólica .........................................142
5.9.5 Coberturas de pontos de ônibus de linhas urbanas.............................142
5.10 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE TORRES ....................................143
5.10.1 Torres compostas por estruturas em treliças.......................................143
5.10.1.1 Torre de diagonal única, parafusada ou pregada (a)...........................144
5.10.1.2 Torre de diagonais cruzadas, parafusadas ou pregadas (b) ...............144
5.10.1.3 Torre com semi-diagonais dispostas em forma de triângulo equilátero
com as bases horizontais (c) ............................................................................145
24
5.10.1.4 Torre com diagonais em losango (d)................................................... 145
5.10.1.5 Torre treliçada estaiada (e) ................................................................. 146
5.11 S
ISTEMAS ESTRUTURAIS DE CIMBRAMENTOS .................................................. 146
6 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO ........................................................... 149
6.1 C
LASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS.......................... 149
6.1.1 Elementos estruturais ......................................................................... 149
6.1.1.1 Elementos estruturais lineares (estruturas reticuladas) ................... 149
6.1.1.2 Elementos estruturais de superfície (estruturas laminares) ............. 150
6.1.1.3 Elementos estruturais de volume (estruturas volumétricas) ............ 151
6.2 C
RITÉRIOS PARA O DIMENSIONAMENTO .......................................................... 151
6.2.1 Propriedades de Resistência e Rigidez .............................................. 152
6.2.2 Propriedades a serem consideradas no Projeto Estrutural ................. 153
6.2.3 Critério de cálculo para o dimensionamento da seção da peça roliça 157
6.2.4 Propriedades geométricas da seção transversal de peças roliças...... 158
6.2.5 Limites de Esbeltez para peças de madeira ....................................... 163
6.2.6 Peças submetidas à flexão ................................................................. 163
6.3 E
XEMPLOS DE APLICAÇÃO............................................................................. 165
6.3.1 Exemplo de peça roliça solicitada por compressão axial .................... 165
6.3.2 Exemplo de uma terça de madeira roliça de seção variável ............... 173
7 DIRETRIZES PARA PROJETO....................................................................... 176
7.1 P
ONTE EM VIGAS COM PEÇAS ROLIÇAS DE MADEIRA......................................... 176
7.1.1 Esquema geral da ponte ..................................................................... 177
7.1.2 Hipóteses de cálculo ........................................................................... 178
7.1.3 Etapas de dimensionamento............................................................... 179
7.1.4 Tabelas práticas de pré-dimensionamento ......................................... 185
7.1.5 Recomendações construtivas ............................................................. 186
7.2 P
ONTE EM PLACA MISTA DE MADEIRA ROLIÇA E CONCRETO ARMADO ................. 187
7.2.1 Esquema geral da ponte ..................................................................... 188
7.2.2 Hipóteses de cálculo ........................................................................... 189
7.2.3 Etapas de dimensionamento............................................................... 190
7.2.4 Tabela prática de pré-dimensionamento............................................. 198
7.2.5 Recomendações construtivas ............................................................. 198
7.3 P
ROJETO DE GALPÃO TIPO PÓRTICO RÍGIDO.................................................... 199
25
7.3.1 Esquema geral do modelo de galpão tipo pórtico rígido......................199
7.3.2 Hipóteses de cálculo............................................................................204
7.3.3 Etapas de dimensionamento ...............................................................205
7.3.4 Tabelas práticas de pré-dimensionamento..........................................209
7.3.5 Recomendações construtivas..............................................................214
8 CONCLUSÕES ................................................................................................215
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................216
10 ANEXO: FICHAS TÉCNICAS DE PROJETOS E CONSTRUÇÕES ............227
26
27
1 INTRODUÇÃO
A utilização de elementos estruturais de madeira no Brasil tem crescido ao longo dos
últimos anos em virtude das pesquisas realizadas, no sentido de torná-la um material
mais competitivo com relação a outros materiais empregados com função estrutural,
tais como o aço e o concreto. A madeira é abundante, versátil e facilmente obtida.
Sem ela, a civilização como conhecemos teria sido impossível. Quase metade da
área do Brasil é coberta por floresta. Se tecnologicamente manipulada e protegida
de desastres naturais causados por fogo, erosões, insetos e doenças, as florestas
irão garantir condições de sobrevivência para as gerações futuras.
O plantio e o abate de árvores reflorestadas são efetuados em processo de ciclo de
regeneração. Conforme as árvores mais velhas são retiradas, elas são substituídas
por árvores novas para reabastecer a oferta de madeira para as gerações futuras. O
ciclo de regeneração, pode facilmente superar o volume que está sendo utilizado,
garantindo a sustentabilidade.
Há a necessidade de se desenvolver estudos para encontrar alternativas de
materiais viáveis economicamente e que atendam os requisitos da construção
sustentável. As construções com peças roliças de madeira, usada em construções
civis, construções rurais, pontes, passarelas, defensas e postes de linha de
transmissão de energia elétrica, aparecem como opção a este grande desafio por
conciliar aspectos de sustentabilidade social, econômica e ambiental.
Embora a madeira seja suscetível ao apodrecimento e ao ataque de insetos sob
condições específicas, ela é um material muito durável quando utilizada com
tecnologia, pois pode ser efetivamente protegida contra deterioração por período de
50 anos ou mais. Além disso, a madeira tratada com preservativos requer pouca
manutenção e pinturas.
Neste estudo, são abordados, as principais características de Madeiras de
reflorestamento com Peças Roliças Tratadas, os principais tipos de caracterização,
classificações, propriedades de resistência e elasticidade, e as classes de
tratamento de preservação da madeira, para garantir o aumento da vida útil das
estruturas. Também são apresentados os principais tipos de ligações usuais entre os
elementos estruturais com peças roliças. E por fim, são apresentados por meio de
catalogações em 124 fichas técnicas, possíveis alternativas na área de estruturas e
na construção civil, de sistemas estruturais e construtivos utilizando madeiras com
28
peças roliças, tais como estacas de fundações, passarelas, pontes, quiosques,
galpões rurais, edificações residenciais, estabelecimentos comerciais, hotelarias,
igrejas, instituições de ensino, sedes de parques ecológios e ambientais, estruturas
de locais de eventos, coberturas especiais, estruturas de arquibancadas, parques
turísticos e com brinquedos infantis, terminal de aeroporto, torres de observação,
estruturas provisórias de cimbramentos para formas de estruturas de concreto,
defensas de rodovias, barreiras acústicas, entre outros, construídos no Brasil e no
exterior.
1.1 JUSTIFICATIVA
Grande parte das construções com peças roliças de madeira no Brasil não são
projetadas e construídas por técnicos e construtores especializados em madeiras.
Isso resulta em estruturas caras, inseguras e de baixa durabilidade refletindo num
quadro negativo no uso da madeira como um material estrutural. A utilização
tecnológica da madeira como material para a construção civil apresenta inúmeras
vantagens, por mais que ainda persista a equivocada idéia de que a madeira tem
pequena vida útil. A resistência da madeira roliça, baixo peso, baixo consumo
energético para processamento, sua disponibilidade e seu fácil manuseio fazem com
que ela se torne um material altamente competitivo e sustentável. A baixa densidade
da madeira, se comparada com outros materiais, traz um alívio às estruturas de
fundações assim como sua resistência faz com que as estruturas sejam mais
esbeltas. Ela é capaz de suportar sobrecargas de curta duração sem efeitos nocivos.
Sua disponibilidade, baixo consumo energético e fácil manuseio fazem com que os
custos sejam reduzidos, que seja desnecessária o emprego de mão-de-obra
altamente especializada e a execução de sua construção seja efetivamente rápida.
1.2 OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo a apresentação de recomendações para o “Manual
de Projeto e Construção de Estruturas com Peças Roliças de Madeira de
Reflorestamento”, a fim de oferecer a estudantes e profissionais das áreas de
Engenharia Civil e Arquitetura informações tecnológicas para projeto e construção
de diversos sistemas estruturais e construtivos utilizando peças roliças de madeira.
29
1.3 NORMAS TÉCNICAS
As normas técnicas referentes às especificações tem o intuito de fornecer uma base
comum para a comunicação entre compradores e produtores de madeiras roliças de
reflorestamento. Já as normas de tratamento para preservação e conservação,
servem de subsídios para garantir o uso adequado do tratamento químico da
madeira para assegurar a durabilidade. As normas de projeto oferecem
procedimentos para que os projetistas possam promover a imagem dos elementos
estruturais de engenharia e assegurar uma boa performance com o tempo,
garantindo a segurança e durabilidade de acordo com o sistema estrutural envolvido.
Na América do norte, as referências normativas mais utilizadas para madeira roliça
são publicadas pela American Society for Testing Materials (ASTM):
- ASTM D2899, Standard methods for establishing design stress for round timber
piles;
- ASTM D25-99 (2005), Standard especification for round timber piles;
- ASTM D3200-94, Method for establishing recommended design stress for round
timber construction poles;
- ASTM D3957-80, Establishing stress grade for structural members in log buildings.
- ASTM D198-97. Standard Test Methods of Static Tests of Lumber in Structural
Sizes.
Também são utilizadas normas da American National Standards Institute (ANSI):
- ANSI O5.1-1992, American national standard for wood poles: specification and
dimensions;
- ANSI C2, National electric safety code, Institute of Electrical and Electronics
Engineers.
Segundo WOLF e HERNANDEZ (1999), dentre essas a ASTM 25-98 e ANSI O5
publicaram especificações de madeira roliça, recomendando requisitos mínimos de
qualidade e classificações de tamanho para aplicações em fundações e postes
respectivamente.
Já, no Brasil, pesquisas com madeira roliça, são estudos ainda recentes, não
existindo uma norma específica para projetos e construções com peças roliças de
madeira de reflorestamento. No entanto, as referências normativas existentes para
madeira roliça, publicadas na ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas,
são:
30
- ABNT, NBR 6231:1980 - Postes de madeira - Resistência à flexão – Método de
ensaio;
- ABNT, NBR 6232:1973 - Penetração e retenção de preservativo em postes de
madeira;
- ABNT, NBR 8456:1984 - Postes de eucalipto preservado para redes de distribuição
de energia elétrica – Especificação;
ABNT, NBR 8457:1984 - Postes de eucalipto preservado para redes de distribuição
de energia elétrica – Dimensões;
- ABNT, NBR 7190:1997 – Projeto de estruturas de madeira. Esta norma está
fundamentada essencialmente às madeiras serradas em geral. Porém é válida para
o dimensionamento das peças roliças de madeira de seção variável, com indicativos
especiais, no item 7.2.8 para o critério de cálculo do diâmetro equivalente (d
eq
).
1.4 CLASSIFICAÇÃO DAS ÁRVORES
Botanicamente as árvores são classificadas como Fanerogamas, que constituem um
grupo de plantas superiores, de elevada complexidade anatômica e fisiológica. O
grupo das Fanerogamas se subdivide em Gimnospermas e Angiospermas, CALIL et
al (2009).
Dentro do grupo das Gimnospermas destacam-se as Coníferas, conhecidas
internacionalmente como madeiras moles ou
“softwoods”. Constituem
principalmente no hemisfério norte por grandes florestas e fornecem madeiras das
mais empregadas na indústria e na construção civil. Na América do Sul destacam-se
os Pinus e a Araucária.
O grupo das Angiospermas se divide em duas categorias: Monocotiledônias e
Dicotiledôneas.
Na categoria das Monocotiledôneas encontram-se as palmas e gramíneas. As
palmas são madeiras que não apresentam boa durabilidade, mas podem ser
utilizadas de modo satisfatório em estruturas temporárias, como escoramentos e
cimbramentos. Nas gramíneas destaca-se o bambu, que não é madeira no sentido
usual da palavra, mas tendo em vista a sua boa resistência mecânica associada à
sua baixa densidade, presta-se para a construção leve.
Já as Dicotiledôneas são usualmente designadas como madeira dura ou
“hardwoods”. Nesta categoria encontram-se as principais espécies utilizadas na
construção civil no Brasil, atualmente, CALIL et al (2009).
31
1.5 FASES DE CRESCIMENTO DA ÁRVORE
O crescimento principal da árvore ocorre verticalmente. Esse crescimento é
contínuo, apresentando variações em função das condições climáticas e da espécie
da madeira. Além desse crescimento vertical, ocorre também um aumento do
diâmetro do tronco devido ao crescimento das camadas periféricas responsável pelo
crescimento horizontal (câmbio), CALIL et al (2009). No corte transversal de um
tronco de árvore estas camadas aparecem, anualmente, como anéis de crescimento.
Em cada anel, existe uma madeira mais clara, que é menos densa e resistente,
proveniente do crescimento mais acelerado que ocorre na primavera/verão, ao
contrário da madeira de outono/inverno. Como pode ser observado na figura 1.1,
esta diferença é mais pronunciada para a conífera, por ser proveniente de regiões
nas quais as diferenças entre as estações do ano são bem pronunciadas. Nesta
figura, também pode ser observado, que o cerne, região mais escura formada pelo
depósito de substâncias ao longo da vida da árvore, é mais pronunciado no caso
das dicotiledôneas (folhosas).
(a) conífera (b) dicotiledônea (folhosa)
Figura 1.1 - Exemplos de seções transversais de troncos de árvore. Fonte: CALIL et al (2009).
A figura 1.2 mostra as diversas camadas constituintes da seção transversal, do
ponto de vista macroscópico.
32
Figura 1.2 - Elementos macroscópicos da seção de uma árvore (fonte: RITTER, 1990).
Podem ser observadas as seguintes características: medula, que é a madeira
proveniente da fase inicial do crescimento da árvore, geralmente a madeira mais
fraca ou defeituosa; lenho, formado pelos anéis de crescimento, se apresentando
recoberto por um tecido especial chamado casca; entre a casca e o lenho existe
uma camada extremamente delgada, aparentemente fluida, denominada câmbio.
A seiva bruta, retirada do solo, sobe pela camada periférica do lenho, o alburno, até
as folhas, onde se processa a fotossíntese produzindo a seiva elaborada que desce
pela parte interna da casca, o floema, até as raízes. Parte desta seiva elaborada é
conduzida radialmente até o centro do tronco por meio dos raios medulares.
As substâncias não utilizadas pelas células como alimento são lentamente
armazenadas no lenho. A parte do lenho modificada por essas substâncias é
designada como cerne, geralmente mais densa, menos permeável a líquidos e
gases, mais resistente ao ataque de fungos apodrecedores e de insetos. Em
contraposição, o alburno, menos denso, constituído pelo conjunto das camadas
externas do lenho, mais permeáveis a líquidos e gases está mais sujeito ao ataque
de fungos apodrecedores e insetos.
1.6 EVOLUÇÃO DAS FLORESTAS PLANTADAS DE EUCALIPTO E PINUS NO BRASIL
No Brasil, a partir de 1966, o governo instituiu um programa de incentivos fiscais
para aumentar a área plantada de Eucalipto e Pinus no país. Em poucos anos, a
área com plantações de Eucalipto saltou de 400 mil para 3 milhões de hectares.
Atualmente, no país, existe uma grande disponibilidade destas espécies. A tabela
1.1 apresenta as áreas de florestas plantadas com Eucalipto e Pinus em alguns
estados no Brasil no período entre 2004 e 2008.
33
Tabela 1.1 - Área de florestas plantadas com Eucalipto e Pinus no Brasil (2004 a 2008).
Fonte: ABRAF (2009).
Com destaque histórico, as áreas de florestas plantadas no Brasil acumularam em
2008 o total estimado de 6.126.000 ha com eucalipto e pinus. Este total representa
um acréscimo de cerca de 282.000 ha plantados em relação ao total estimado do
ano anterior (5.844.367 ha). Constata-se crescimento de 7,3% na área plantada com
eucalipto e queda de 0,4% no pinus, o que resulta em aumento de 4,38% da área
com florestas plantadas acumulada até 2008, em relação a 2007, conforme
estatística da ABRAF (2009).
O gráfico 1.1 retrata a evolução da área com florestas plantadas no Brasil entre 2004
e 2008, por espécie, com suas respectivas taxas anuais de crescimento e no
período. Observa-se que a área plantada com pinus apresenta pequena queda a
partir de 2007, enquanto o eucalipto está em contínuo crescimento.
Eucalipto: Taxa média de Crescimento Anual de 7,4%. Pinus: Taxa média de Crescimento Anual de 1,4%.
Taxa de Cresc. de 33,1% no Período de 2004 a 2008. Taxa de Cresc. de 5,9% no Período de 2004 a 2008.
Gráfico 1.1: Evolução da área com florestas plantadas de Eucalipto e Pinus no Brasil (2004-2008).
Fonte: ABRAF e STCP (2009).
No gráfico 1.2 observa-se o percentual da distribuição das florestas plantadas, entre
Eucalipto e Pinus, nos principais estados brasileiros.
34
Gráfico 1.2: Distribuição das florestas plantadas com Eucalipto e Pinus no Brasil por estado em 2008.
Fonte: ABRAF e STCP (2009).
Na atualidade, a utilização da madeira de reflorestamento Eucalipto e Pinus para fins
estruturais na construção civil, como uma alternativa às espécies tropicais é uma
solução adequada. As peças estruturais são normalmente utilizadas roliças ou
serradas com tratamento preservativo.
1.7 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
A utilização de peças roliças de madeira de reflorestamento como material para a
construção civil apresenta inúmeras vantagens, por mais que ainda persista a
equivocada idéia de que a madeira tem pequena vida útil. A resistência da madeira
roliça, o baixo peso, o baixo consumo energético para processamento, a sua
disponibilidade e o seu fácil manuseio fazem com que ela se torne um material
altamente competitivo, com custos reduzidos e de maneira sustentável. Seu baixo
peso traz um alívio às estruturas de fundações assim como sua relação peso versus
resistência faz com que as estruturas sejam mais esbeltas. Ela é capaz de suportar
sobrecargas de curta duração sem efeitos nocivos.
Para a execução da estrutura com madeira roliça torna-se desnecessário o emprego
de mão-de-obra altamente especializada e a execução de sua construção torna-se
efetivamente rápida.
A utilização da madeira de reflorestamento por contar com espécies apropriadas à
construção civil, rápido crescimento se comparado ao das “madeiras de lei”, e
adequação a várias regiões do solo brasileiro, possibilita ainda, o seu cultivo próximo
aos grandes centros, diminuindo assim, o custo com transporte e prejuízos
ecológicos, PARTEL (1999).
As estruturas projetadas com peças de madeira roliça apresentam grandes
vantagens, quando comparadas com as de peças de madeira serrada,
35
correlacionando, sustentabilidade econômica e ambiental. No processo de
industrialização das Peças de Madeira Roliças Tratadas, há uma grande redução de
custo, pois requer menos investimento em equipamentos e maquinários, gerando
redução na mão-de-obra, menos consumo de energia e menos desperdícios dos
recursos naturais e matéria prima. Durante os processos de cortes das Madeiras
Serradas, geram-se resíduos da ordem de 60% a 70% da peça original, para garantir
a planicididade das peças e consequentemente, as peças estruturais apresentarão
menores dimensões transversais, diminuindo a resistência e a rigidez da peça CALIL
(2007). A figura 1.3 representa um comparativo de aproveitamento entre a peça de
madeira roliça e a madeira serrada.
a) Vista da seção longitudinal
b) Vista da seção transversal
Figura 1.3: Comparativo de aproveitamento entre a Peça de Madeira Roliça e a Madeira Serrada.
Fonte: CALIL (2007).
Para o desenvolvimento de pesquisas na aplicação da madeira em sua forma roliça,
podem ser citadas as seguintes vantagens; melhoria da estabilidade, principalmente
das espécies reflorestadas; melhoria das características mecânicas, porque o
material é deixado na sua forma natural e as fibras longitudinais não são cortadas
como na madeira serrada, PARTEL (1999). Desta forma, às características físicas,
das Peças de Madeira Roliça, apresentam maior resistência média, maior rigidez e
menor variação que as Peças Serradas. Este fato ocorre devido à utilização eficiente
de toda seção transversal, sem sofrer grandes mudanças das propriedades das
peças.
36
As principais desvantagens das peças roliças de madeira, devido às características
geométricas, estão em garantir a aquisição de peças retilíneas e a variabilidade
dimensional. O principal fator relacionado com a variabilidade dimensional é a
diminuição de 1% a 3%, por metro, da resistência ao momento fletor, ao longo da
altura da peça referente à conicidade, sendo que a porção da madeira juvenil
aumenta esta relação e a região com nós tem um efeito amplificador deste
fenômeno, CALIL (2007).
Outra vantagem importantíssima na atualidade, para a utilização em construções de
estruturas com peças roliças de madeira, além do fato de que estas madeiras são
sempre provenientes de árvores reflorestadas, preservando as florestas nativas, tem
a questão do seqüestro de dióxido de carbono (CO
2
). Apesar dos reflorestamentos
de eucaliptos e pinus serem monoculturas (ecossistemas pobres), estas plantações
apresentam um grande beneficio ambiental compensador. O importante fator
positivo é o grande potencial de seqüestro de dióxido de carbono (CO
2
), ARRUDA et
al (2006). As árvores jovens de grande produção de biomassa e de curto ciclo
necessitam de grandes quantidades de CO
2
para promover à fotossíntese. O
potencial de seqüestro de CO
2
é considerado, pela maioria dos pesquisadores, um
dos principais critérios na avaliação do benefício eco-ambiental de uma planta. A
elevada produção de biomassa e a alta rotação transformam o eucalipto em um
campeão de seqüestro de gás carbônico sendo este o principal causador de efeito
estufa. Em florestas virgens nativas essa relação de seqüestro de CO
2
está em
equilíbrio. Os grandes devoradores de CO
2
são as árvores em fase de crescimento.
Quanto maior sua rotatividade mais eficiente é o processo. O engenheiro e professor
Eugen Stumpp
apud REVISTA DA MADEIRA (2007), pesquisador da Universidade
de Caxias do Sul, em sua tese de doutorado citou muitos pesquisadores e baseou
suas informações com muito destaque ao Eucalipto. O pesquisador da USP Aziz
Ab’Saber
apud REVISTA DA MADEIRA (2007) procurou introduzir no Brasil as
florestas sociais, ou seja, o aproveitamento de solos pobres para o plantio de
árvores de alta rotação, reconhecimento que o eucalipto seria uma das espécies que
melhor se enquadraria na proposta.
37
2 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL
2.1 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL
A classificação estrutural é um processo de selecionar as peças de madeira roliça
com base na estimativa de suas propriedades mecânicas. A única maneira de saber
o valor real da resistência da madeira é romper cada peça, o que não viável.
Portanto, é necessário estimar as propriedades estruturais pela relação com outros
indicadores das propriedades CALIL et al (2003).
O processo de classificação estrutural é realizado pela escolha de algumas
características da madeira que são razoavelmente bem correlacionadas com todas
as propriedades estruturais. Devido à natural variabilidade das propriedades da
madeira, há uma grande faixa de resistência e rigidez em cada classe ou grupo
CALIL et al (2006).
O agrupamento das propriedades estruturais é realizado utilizando-se:
- Resistência: o mais próximo do menor valor esperado em cada grupo ou classe.
Tipicamente é tomado como um valor característico da resistência, baseado no valor
do quantil de 5% da distribuição estatística, dividido por um coeficiente de
segurança. As propriedades de resistência são usadas para avaliar a capacidade
última dos elementos estruturais, pela análise do Estado Limite Último (ELU),
envolvendo o risco de vida dos usuários da edificação ou da estrutura.
- Rigidez: a característica de rigidez é baseada no valor médio do módulo de
elasticidade das peças. Esta é apropriada para uso em pisos, pórticos e sistemas
onde ocorre a divisão da carga entre elementos paralelos. É também apropriado
para predeterminar os deslocamentos da estrutura. As propriedades de rigidez são
usadas na avaliação dos Estados Limites de Serviço (ELS) da estrutura, os quais
estão relacionados com a funcionalidade da estrutura.
Outro parâmetro importante considerado para o dimensionamento de postes de
eucalipto é a conicidade (c) da árvore, que corresponde à variação do diâmetro da
seção ao longo do comprimento.
Segundo CHRISTOFORO (2007), os documentos normativos da atualidade que
tratam da determinação das propriedades de rigidez e resistência para elementos
roliços estruturais de madeira não levam em consideração em seus modelos
matemáticos a influência das irregularidades existentes na geometria dessas peças.
38
Para os postes de eucalipto, a variação na conicidade, pode ser adotada como
aproximação simplificada, com valores entre 5mm/m<c<10mm/m, PARTEL (1999).
A Norma brasileira apresenta dois tipos de classificação: a visual e a mecânica. Na
classificação visual, os postes de madeira devem cumprir os critérios para aceitação
e rejeição de postes de madeira conforme os critérios da NBR 8456:1984. A
classificação mecânica dos postes de madeira é feita através de ensaio direto
realizado por amostragem aleatória efetuada 20 dias após a retirada de postes da
autoclave.
A NBR 7190:1997 determina que as peças devem ser classificadas como de
segunda categoria quando não houver a aplicação simultânea de classificação visual
e mecânica e enquadradas segundo as classes de resistência das madeiras. As
classes de resistência das madeiras têm, por objetivo, o emprego de madeiras com
propriedades padronizadas, orientando a escolha do material para elaboração de
projetos estruturais.
A especificação da madeira a ser utilizada em qualquer estrutura deve ser feita por
profissional que tenha conhecimento dos princípios da classificação estrutural.
As peças roliças de madeira são classificadas através de dois critérios: a
classificação visual e a classificação mecânica.
2.1.1 Classificação visual
A classificação visual é baseada na premissa de que as propriedades mecânicas de uma peça
de madeira diferem das propriedades mecânicas da madeira isenta de defeito devido às
características de crescimento, e tais características podem ser vistas e julgadas pelo olho
humano. Com o auxílio de regras de classificação, as características de crescimento são
usadas para selecionar a madeira em classes de qualidade.
Portanto, como o indicador deste processo de classificação é a presença de características
visuais discerníveis, todas as peças de madeira roliça são examinadas por um classificador
treinado no conhecimento de elementos que diminuem a resistência e rigidez da madeira, tais
como: nós ou cordões, fendas, rachas, inclinação das fibras, etc.
As principais particularidades para classificação visual, descritas pela NBR 8456:1984, para
aceitação de postes preservados devem possuir características padrão, ser isentos de
defeitos inaceitáveis, apresentar características de defeitos aceitáveis respeitando certas
limitações, e ter acabamento.
39
Conforme o item “4.5.2 Defeitos inaceitáveis” da NBR 8456:1984, os postes devem:
- ser isentos de sinais de apodrecimento, principalmente no cerne, figura 2.1b;
- avarias no alburno provenientes do corte ou transporte;
- fraturas transversais;
- depressões acentuadas;
- orifícios, pregos, cavilhas ou quaisquer peças metálicas, não especificamente autorizadas.
Segundo a ASTM D25-99 (2005), os principais defeitos naturais de degradação, proibitivos
para estruturas, em peças roliças de madeira após o abate, expostas ao meio de
agressividade ambiental são:
- sinais de apodrecimento ao redor do nó, figura 2.1a;
- sinais de apodrecimento da medula e do cerne, figura 2.1b.
- separação devido às propriedades diferenciais de retração e fibras retorcidas, figura 2.2.
a) Sinais de apodrecimento ao redor do Nó b) Sinais de apodrecimento da medula e do Cerne.
Figura 2.1: Sinais de apodrecimento. Fonte: CALIL (2007).
Figura 2.2: Separação devida às propriedades diferenciais de retração e fibras retorcidas. Fonte: CALIL (2007).
40
No item “4.5.3 Defeitos Aceitáveis” da NBR 8456:1984, são tolerados os seguintes defeitos
com extensão limitada:
- curvatura, figuras 2.3 e 2.4;
- sinuosidade em qualquer trecho, figuras 2.6, 2.7 e 2.8;
- fendas
1
no topo, corpo e base, figura 2.9;
- rachas
2
no topo e na base e com profundidade máxima de 5 cm, figura 2.10;
- nós ou orifícios de nós existentes em qualquer trecho de 30 cm, figura 2.11;
- veios inclinados ou espiralados, conforme figura 2.12.
Os subitens a seguir descrevem as conformidades para aceitação de postes preservados, de
peças roliças de madeira de reflorestamento, conforme a NBR 8456:1984.
2.1.1.1 Curvatura
Conforme descrito na NBR 8456:1984, curvatura é o desvio de direção longitudinal do poste.
Os critérios de curvaturas máximas toleráveis em postes são:
- Curvatura Simples, conforme figura 2.3;
- Curvatura Dupla, conforme figura 2.4.
Figura 2.3: Curvatura Simples, um plano e uma direção. Fonte NBR 8456:1984
Onde, para Curvatura Simples:
A – linha de afloramento, ponto de superfície do poste na seção superior do engastamento.
B – topo do poste, aresta
C
máx
– curvatura máxima, e deve ser igual ou inferior a 1,4 cm p/ cada metro de distância entre os pontos A e B.
e – comprimento de engastamento
Figura 2.4: Curvatura Dupla, dois planos ou em duas direções no mesmo plano. Fonte NBR 8456:1984
Onde, para Curvatura Dupla:
A – linha de afloramento, ponto médio na seção superior do engastamento
B – topo do poste, ponto médio
e – comprimento de engastamento
Conforme NBR 8456:1984, a linha imaginária que passa pelos pontos A e B não deve
ultrapassar a superfície externa do poste.
1
Fenda é a separação do tecido lenhoso, ao longo das fibras, em geral transversalmente aos anéis de crescimento, podendo
se estender de um lado ao outro do poste, e nesse caso é denominada fenda diametral. Fonte: NBR 8456:1984.
2
Racha é a separação dos tecidos lenhosos, ao longo das fibras, entre dois anéis de crescimento. Fonte: NBR 8456:1984.
41
Na figura 2.5, pode ser observado um poste com curvatura simples acentuada.
Figura 2.5: Poste com curvatura simples acentuada. Fonte: Base de Dados LaMEM
2.1.1.2 Sinuosidade
Conforme descrito na NBR 8456:1984, sinuosidade é o desvio de direção do poste, medido
em um comprimento definido.
A NBR 8456:1984 divide os critérios de sinuosidade máximas admitidas em postes
de eucalipto, em três tipos:
- Sinuosidade com eixos de referência aproximadamente paralelos, conforme figura 2.6;
- Sinuosidade com eixos de referência praticamente coincidentes, conforme figura 2.7;
- Sinuosidade com eixos de referência não paralelos, conforme figura 2.8.
Critérios análogos a estes, estão descritos na ASTM D25-99 (2005).
Figura 2.6: Sinuosidade com eixos de referência aproximadamente paralelos. Fonte: NBR 8456:1984.
Figura 2.7: Sinuosidade com eixos de referência praticamente coincidentes. Fonte: NBR 8456:1984.
Figura 2.8: Sinuosidade com eixos de referência não paralelos. Fonte: NBR 8456:1984.
Onde:
S – Comprimento do trecho onde existe sinuosidade
D
s
– Diâmetro da seção média das partes sinuosas
d – Desvio entre eixos
Conforme a NBR 8456:1984, deve-se verificar, simultaneamente: S > 1,5 m
d < D
s
/2
42
2.1.1.3 Fendas
Conforme descrito na NBR 8456:1984, fenda é a separação do tecido lenhoso, ao longo das
fibras, em geral transversalmente aos anéis de crescimento, podendo se estender de um lado
ao outro do poste, e nesse caso é denominada fenda diametral.
As fendas surgem nas peças roliças de madeira, oriundas do processo de secagem natural,
ou artificial devido ao efeito de retração que provocam o fendilhamento. Podem ocorrer em
todo o comprimento da peça.
A ocorrência predominante nas peças é transversalmente na direção radial e tendem ao
crescimento na direção longitudinal. Na tabela 2.1 são apresentadas as dimensões máximas
das fendas, toleráveis para peças estruturais, referentes aos procedimentos para realizar este
tipo de classificação visual. E a figura 2.9 detalha estes procedimentos.
Figura 2.9: Dimensões Máximas das Fendas. Fonte: NBR 8456:1984.
Notas:
- no corpo do poste as fendas não podem ter profundidade superior a 2 cm.
- no topo do poste não se admite fenda diametral.
Tabela 2.1: Comprimentos Máximos das Fendas.
Topo Corpo Base
L (m)
G2
(cm)
f2
(cm)
G
(cm)
f
(cm)
G1
(cm)
f1
(cm)
<10 30 1 100 1 30 1
>10 30 1 200 0,5 75 1
Fonte: NBR 8456:1984.
43
2.1.1.4 Rachas
Conforme descrito na NBR 8456:1984, racha é a separação dos tecidos lenhosos, ao longo
das fibras, entre dois anéis de crescimento.
As rachas surgem nas peças roliças de madeira, oriundas do processo de secagem natural,
ou artificial, também devido ao efeito retração. Podem ocorrer no topo ou na base das peças,
com ocorrência predominante transversalmente na direção tangencial aos anéis de
crescimento nas coníferas ou tangenciais ao cerne nas dicotiledôneas, e tendem ao
crescimento na direção longitudinal.
Para utilização de elementos estruturais com peças roliças de madeira, as dimensões
máximas toleráveis das rachas no topo e na base com profundidade máxima de 5 cm, devem
atender as seguintes relações:
a) rachas com ângulo de até 90º: f = 0,10
D
b) rachas com angulo superior a 90º: f = 0,05
D
A figura 2.10 detalha as especificações das dimensões máximas das rachas, toleráveis para
peças estruturais, referentes aos procedimentos para realizar este tipo de classificação visual.
a) Rachas c/ ângulo de até 90° b) Rachas c/ ângulo superior a 90°
Figura 2.10: Dimensões Máximas das Rachas. Fonte: NBR 8456:1984.
Onde: f é a abertura; D é o diâmetro do topo ou da base
2.1.1.5 Nós ou cordões
Conforme descrito na NBR 8456:1984, nó é a parte inicial de um galho, remanescente no
poste. Os nós ou cordões são defeitos naturais das peças, oriundos das regiões onde existiam
galhos nas árvores e surgem transversalmente nas peças. A tabela 2.2 apresenta as
dimensões máximas de nós ou cordões, aceitáveis para peças estruturais, referentes aos
procedimentos para realizar a classificação visual. A figura 2.11 detalha com clareza estes
procedimentos.
44
Figura 2.11: Dimensões Máximas de Nós ou Cordões. Fonte: NBR 8456:1984.
Notas:
- Não devem ser considerados nós ou orifícios de nós com diâmetro D igual ou inferior a
1,5cm.
- Protuberância ou nó fechado não constitui defeito, não devendo, portanto, ser levado em
conta, quando aparecer na superfície do poste.
Recomendações conforme descrito na ASTM D25-99 (2005):
- não deve ser aceito Nó com dimensão maior que um sexto (1/6) da circunferência do poste
localizado na seção onde ocorre o nó;
- Nós de agrupamento são considerados como um único nó, e o agrupamento inteiro não
pode ser maior que a dimensão permitida para um único nó.
- A soma dos diâmetros dos nós em qualquer trecho de 304 mm, ao longo do comprimento do
poste, não poderá exceder um terço (1/3) da circunferência na região onde eles ocorrem.
2.1.1.6 Veios inclinados ou espiralados
Conforme descrito na NBR 8456:1984, veio é a disposição na direção longitudinal dos
elementos constitutivos da madeira. Pode ser expresso como veio reto, inclinado, entrelaçado,
etc. Veio inclinado, é o desvio angular em relação ao eixo longitudinal do poste. A figura 2.12
detalha com clareza estes procedimentos.
Tabela 2.2: Dimensões Máx. de Nós ou Cordões.
Dimensões
Máx. de
Nó ou Cordão
Somat. Diâmetros
num trecho
de 30 cm
L (m)
D (cm) Σ D (cm)
<14 8,50 20,00
>14 13,00 25,00
Fonte: NBR 8456:1984.
45
Figura 2.12: Veios inclinados. Fonte: NBR 8456:1984.
Os veios inclinados, também conhecidos como grã-espiralada, é determinada pela orientação
espiral dos elementos axiais constituintes da madeira em relação ao fuste da árvore. Em
árvores vivas, sua presença pode ser muitas vezes visualizada pela aparência espiralada da
casca, podendo, no entanto, estar oculta sob uma casca de aspecto normal.
A existência de grã-espiralada traz sérias conseqüências para a utilização da madeira, como a
diminuição da resistência mecânica, aumento das deformações de secagem e dificuldade
para se conseguir um bom acabamento superficial. Além das conseqüências citadas, quando
ocorre uma volta completa do elementos axiais em menos de 10 m de comprimento do fuste,
a madeira apresenta sérias limitações quanto à sua utilização, sobretudo para fins estruturais.
Conforme descrito na ASTM D25-99 (2005), a grã-espiralada não poderá exceder 180 deg de
torção, medido em qualquer trecho de 6,1 metros, ao longo do comprimento do poste.
2.1.1.7 Razão crescimento nas coníferas
Segundo a ASTM D25-99 (2005), a razão de crescimento para postes, deve ser admitida pelo
menos de 6 anéis por polegada, nos 50% do raio externo no topo do poste e com 33% de
madeira de verão. Exceção: Postes com menos de 6 anéis por polegada são aceitáveis se a
média for de 50% ou mais de madeira de verão e apresentam dentro de 50% do raio externo,
no topo do poste.
Tabela 2.3: Veios inclinados
Torção máxima em 1 volta
L (m) < 10 10 e 14 > 14
G (m) 3 4 6
Fonte: NBR 8456:1984
46
Figura 2.13: Razão crescimento nas coníferas. Fonte: Base de Dados LaMEM.
2.1.1.8 Abertura entre os anéis de crescimento
Conforme a ASTM D25-99 (2005), a abertura entre os anéis de crescimento (Shake), figura
2.14, é definido como sendo uma separação circunferencial dos anéis de crescimento,
proveniente do descolamento entre os anéis. A dimensão de qualquer abertura entre os anéis
de crescimento ou combinação de aberturas entre os anéis de crescimento, da extremidade a
metade do raio ao centro do poste, quando medido ao longo da curva do anel de crescimento,
não deve exceder um terço da circunferência do poste.
Figura 2.14: Abertura entre os anéis de crescimento. Fonte: Base de Dados LaMEM.
2.1.2 Classificação mecânica
Os principais ensaios de classificação Mecânica para elementos estruturais com peças roliças
de madeira são: o ensaio estático e a técnica da vibração transversal. Estes processos de
ensaios envolvem os testes de todos os corpos de prova, usando alguns parâmetros de fácil
medida para correlacionar com as propriedades de resistência e rigidez.
47
2.1.2.1 Ensaio estático
Segundo ZANGIACOMO (2007), com base nas análises dos resultados de ensaios realizados
com peças roliças estruturais versus corpos-de-prova isentos de defeitos, conclui-se que há
diferenças significativas entre os valores de módulos de elasticidade obtidos em ensaios de
flexão estática, em elementos estruturais, e em corpos-de-prova de dimensões reduzidas, há
diferenças significativas entre os valores de módulos de elasticidade obtidos em ensaios de
compressão paralela às fibras em elementos estruturais e em corpos-de-prova de dimensões
reduzidas, e também há diferenças significativas entre os valores de resistência obtidos em
ensaios de compressão paralela às fibras em elementos estruturais e em corpos-de-prova de
dimensões reduzidas.
Diante das diferenças significativas resultantes de ensaios com peças roliças estruturais
versus corpos-de-prova isentos de defeitos, ZANGIACOMO (2007) recomenda o
estabelecimento de metodologia de ensaio específica para peças estruturais roliças, sendo
proposta a de ensaios de flexão estática com força concentrada aplicada no meio do vão.
Neste método de classificação, um carregamento conhecido é aplicado sobre a peça
biapoiada, flexionando a mesma. Com o objetivo de reduzir a influência do esforço cortante no
deslocamento vertical e com isso determinar de forma mais precisa o módulo de elasticidade
é recomendado uma relação L/deq maior ou igual a 20. Para analisar os resultados dos
deslocamentos utilizam-se os relógios comparadores com sensibilidade de um centésimo de
milímetro. A figura 2.15 apresenta o esquema estático bi-apoiado para o ensaio à flexão de
peças estruturais.
Figura 2.15: Esquema estático do ensaio à flexão de peças estruturais (vigas). Fonte: Base de Dados LaMEM.
Onde: L é comprimento entre apoios da peça, vão da peça (m) e
d
eq
é o diâmetro equivalente da peça (m).
A NBR 6231:1980 Postes de madeira – Resistência à Flexão, prescreve apenas o método
pelo qual deve ser feito o ensaio de resistência à flexão de postes de madeira, supondo a
48
peça engastada na base e livre no topo, figura 2.16, simulando o sistema estrutural de postes
de eletrificação.
Figura 2.16: Dispositivo para ensaios de postes. Fonte: (NBR 6231:1980).
O procedimento de execução do ensaio conforme a NBR 6231:1980, determina que seja
aplicada uma carga continuamente a 30 cm do topo do poste, ate ocorrer à ruptura, de tal
forma que a velocidade de deformação seja constante e igual ao valor dado pela expressão:
C
h
KV
u
=
Onde: V é a velocidade de deformação em cm/min;
h
u
é o braço de alavanca em cm;
C é a circunferência na seção de engastamento em cm;
K é igual à constante 0,00146.
A medida das forças deve ser efetuada através de um dinamômetro ou dispositivo
equivalente, com erro inferior a 5% e cujo mostrador apresente indicador de presença
no ponto de carga máxima aplicada após a ruptura do corpo-de-prova.
49
A medida da flecha (x), no ponto de aplicação de carga, deve ser feita na direção do
esforço. Igualmente deve ser medido o deslocamento do ponto de aplicação de carga
(y) em direção a base do poste, em conseqüência da deformação do mesmo.
0 limite de resistência da madeira na seção de engastamento deve ser calculado
através da expressão:
3
2
F
C
p32 lπ
=σ
Onde:
F
σ
é o limite de resistência da madeira na seção de engastamento em MPa;
P é a carga de ruptura em N;
l
é à distância da seção de engastamento ao ponto de aplicação da carga
menos o valor de (y) em cm;
C é a circunferência na seção de engastamento em cm.
0 Módulo de Elasticidade da madeira roliça deve ser calculado pela expressão:
v
3
23
cC3
64
E
π
=
ρ
l
Onde: E é o Módulo de Elasticidade da madeira roliça em MPa
l
é a distancia da seção de engastamento ao ponto de aplicação da carga
menos o valor de (y) em cm
C é a circunferência na seção de engastamento
c é a circunferência no ponto de aplicação de carga
Arruda et al (2006), realizaram um estudo sobre a caracterização de postes de madeira roliça,
utilizados em linha de transmissão de energia, através de ensaios de flexão e compressão.
Os ensaios de flexão foram realizados segundo a norma: NBR 6231:1980 – Postes de
Madeira – Resistência à Flexão. Os postes foram fixos na altura do engastamento em um
berço plano. A carga foi então aplicada continuamente até a ruptura, Arruda et al (2006).
Os ensaios de resistência à flexão foram realizados em dois postes de cada uma das
espécies estudadas. Os parâmetros e resultados do ensaio estão demonstrados na tabela 2.4,
onde se pode observar uma considerável variabilidade entre postes da mesma espécie,
indicando que uma amostragem de dois postes por espécie é insuficiente para testar a
resistência de um lote de nove postes.
50
Tabela 2.4 - Ensaio de Flexão de postes segundo a NBR6231/1980. Parâmetros e resultados obtidos.
Fonte: ARRUDA et al (2006).
Parâmetros do ensaio, ARRUDA et al (2006): X : Flecha em cm; P : Carga de ruptura, em kg; Hu :
Comprimento útil do poste (altura total descontada da área de engastamento e aplicação da carga), em cm; C :
Circunferência do poste na região de engastamento, em cm; c : Circunferência do poste na região de aplicação
da carga, em cm. Resultados : δf : Limite de resistência à flexão, em Kgf/cm².; Ef : Módulo de elasticidade
à flexão, em kgf/cm².
Os valores obtidos de densidade aparente e do teor de umidade foram comparados com os
valores de densidade padrão para cada espécie estudada, retirados do banco de dados do
IPT e os valores médios presentes no anexo E da NBR 7190:1997. A média dos resultados de
cada espécie, comparando com o banco de dados do IPT (valores para madeira verde), são
apresentados na tabela 2.5. A espécie Eucalipto Citriodora apresentou resultados muito
próximos aos valores teóricos (IPT), porém, as espécies de menor densidade apresentaram
uma variação de até (47%) para o módulo de elasticidade.
Tabela 2.5 - Testes de flexão comparados com o banco de dados do IPT para madeira verde.
Fonte: ARRUDA et al (2006).
Arruda et al (2006), constatou a superioridade mecânica do Eucalipto Citriodora, não apenas
pelo resultado do ensaio, mas também observando o modo de ruptura durante o ensaio de
flexão, apresentado na figura 2.17. O Eucalipto Grandis apresentou uma ruptura “lisa”, o
Eucalipto Saligna uma ruptura “fibrosa” ao longo de seu comprimento enquanto o Eucalipto
Citriodora uma ruptura “fibrosa” na região de engastamento.
51
Figura 2.17 : Diferentes modos de ruptura observadas após ensaio de flexão: (a) Eucalipto Grandis – ruptura lisa,
(b) Eucalipto Saligna – ruptura fibrosa ao longo do poste e (c) Eucalipto Citriodora – ruptura fibrosa na base.
Fonte: ARRUDA et al (2006).
2.1.2.2 Ensaio pela vibração transversal
Esta técnica de ensaio onde o indicador da classe é a rigidez obtida por vibração transversal.
Todas as peças são classificadas pela imposição de um impacto, através de um martelo, e
pela medida da propagação transversal da onda, relacionando-a com a rigidez do material
CARREIRA (2003). A figura 2.18, retrata ensaio de peças roliças pela técnica da vibração
transversal, realizados no LaMEM.
Figura 2.18: Ensaios de Peças Roliças pela Técnica da Vibração Transversal. Peças simplesmente
apoiadas em Tripés. Fonte: Ensaios realizados no LaMEM.
O método da vibração transversal faz-se uma analogia do comportamento da vibração de uma
viga com a vibração de uma massa M apoiada sobre uma mola CARREIRA (2003).
52
Figura 2.19: Sistema massa-mola e viga vibrando transversalmente. Fonte: CARREIRA (2003).
Equação da massa M, quando é colocada em vibração, pode ser expressa por:
tsenPxK
dt
dx
D
dt
xd
M
0
2
2
ω=+
+
Onde: D é o amortecimento;
K é a rigidez da mola;
M é massa da mola;
P
0
é a força de estação igual a zero;
ω
é a freqüência de estação igual a zero;
t é o tempo de aplicação da força;
x é a coordenada longitudinal;
dx é a variação em relação à coordenada x;
dt é a variação em relação ao tempo.
A equação pode ser resolvida em K e D; solução em K leva a seguinte expressão do módulo
de elasticidade (MOE) para uma viga simplesmente apoiada nas extremidades:
gI46,2
LWf
MOE
32
r
=
Sendo: f
r
é a freqüência de ressonância em hz;
W é a massa da viga em kgf;
L é o vão da peça em metros;
I é o momento de inércia da seção transversal em cm
4
;
g é a aceleração da gravidade de 9,8 m/s
2
.
Figura 2.20: Esquema de um equipamento de vibração transversal. Fonte: CARREIRA (2003).
As principais vantagens deste tipo de ensaio consistem em técnicas simples e que não
danificam as peças, porém com a desvantagem de que a conicidade e nós influenciam nos
resultados, levando a imprecisões numéricas.
53
2.2 CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL
Entendendo-se por caracterização a determinação das propriedades físicas, de resistência e
rigidez das peças roliças de madeira, a fim de elaborar tabelas específicas apresentando os
valores médios destas propriedades de algumas espécies de madeira roliça de
reflorestamento, para o dimensionamento de elementos estruturais.
Com a finalidade de obter os subsídios para o projeto de estruturas com peças roliças de
madeira de reflorestamento no Brasil, torna-se fundamental a criação de tabelas de
caracterização de vários diâmetros e de várias espécies de madeira roliça de reflorestamento,
considerando efetivamente a seção circular das peças, e que poderão ser anexadas a uma
futura revisão da NBR 7190.
Os ensaios usuais para caracterização estrutural de peças roliças de madeira são:
- ensaios à compressão;
- ensaios à flexão.
2.2.1 Ensaios à compressão de peças roliças estruturais
No ensaio à compressão através de uma prensa hidráulica, a peça estrutural é submetida a
uma carga uniformemente distribuída sobre a superfície do corpo de prova, numa direção
paralela ao eixo longitudinal das fibras da madeira, e a carga é distribuída uniformemente ao
longo da amostra, mantendo o carregamento até a ruptura, sem que ocorra flambagem.
O objetivo deste método experimental envolve a determinação das propriedades de
resistência e rigidez de peças submetidas à compressão. A figura 2.21 ilustra ensaios à
compressão de corpos de prova, e os modos de ruptura de peças roliças de pequeno
diâmetro.
a) Prensa hidráulica b) Corpos de prova: Modos de ruptura.
Figura 2.21: Ensaio à compressão do Eucalipto Alba: fco e Eco. Fonte: Banco de dados do LaMEM.
54
2.2.2 Ensaios à flexão de peças roliças estruturais
O objetivo deste método de ensaio cobre a determinação das propriedades de resistência e
rigidez de vigas estruturais submetidas à flexão. A peça estrutural é submetida a um momento
fletor apoiando-a próxima às suas extremidades, em locais denominados apoios, e aplicando
cargas transversais simetricamente impostas entre estes apoios. A viga é deformada em uma
taxa pré-determinada, e as observações das cargas e das deformações são feitas até que
ocorra a ruptura, figura 2.22.
Figura 2.22: Ensaio estático de flexão com relógios comparadores de deslocamentos. Fonte: LaMEM.
Fonte: Foto do autor, ensaios realizados no LaMEM em 2008.
A grande vantagem destes tipos de ensaios é que os resultados são precisos, porém como
são ensaios destrutivos, apresentam a desvantagem de danificar as peças estruturais que são
submetidas ao carregamento até que ocorra à Ruptura.
2.2.3 Ensaios de peças roliças estruturais realizados no LaMEM
Para o estudo proposto nesse trabalho, foram inicialmente avaliados todos os materiais
envolvidos em ensaios com peças roliças de madeira de reflorestamento, com base no banco
de dados de vários trabalhos já desenvolvidos no Laboratório de Madeira e Estruturas de
Madeira (LaMEM), para caracterização e ou classificação das peças roliças utilizadas para
fins estruturais na construção civil.
A caracterização segue as recomendações da ASTM D198-97 (Standard Test Methods of
Static Tests of Lumber in Structural Sizes).
55
2.2.3.1 Caracterização da espécie de Eucalipto Alba (d
m
=7cm)
Na tabela 2.6, são apresentados resultados de ensaios de compressão, com relógios
comparadores de deslocamentos, realizados em 42 (corpos-de-prova) peças de madeira
roliça de Eucalipto Alba com pequeno diâmetro (d
m
=7cm).
Tabela 2.6: Ensaio à compressão da espécie de Eucalipto Alba: fco e Eco
.
Corpos-de-prova
Densidade ρ
(kg/m
3
)
Cerne
(%)
umidade
(%)
E
co
(MPa)
f
co
(MPa)
1 848,05 36,73 9,4 12914 59,09
2 782,51 39,06 13,2 15791 54,06
3 742,72 31,64 13,3 16552 45,38
4 755,99 51,66 19,5 18694 47,33
5 709,24 40,11 21,5 18843 45,19
6 872,04 36,41 10,8 22048 57,27
7 814,18 25,00 20,0 14331 54,17
8 614,27 25,71 19,7 17548 38,06
9 633,79 1,00 19,4 15771 44,97
10 798,90 49,83 10,6 24605 46,68
11 764,70 45,96 10,1 15236 52,82
12 762,21 48,50 9,5 15163 45,63
13 668,61 7,67 9,7 7999 40,30
14 648,88 0,00 9,9 10205 45,74
15 764,70 63,46 19,8 17327 46,62
16 843,80 65,24 18,2 23580 56,32
17 751,90 67,82 11,0 18605 43,22
18 775,15 57,55 13,0 21711 54,89
19 836,15 26,08 14,0 9892 54,82
20 753,96 57,27 13,8 15693 47,44
21 773,22 50,71 18,6 19719 53,95
22 698,46 37,73 24,2 16781 39,15
23 856,98 26,89 20,5 14773 60,86
24 779,53 41,33 9,9 19052 46,01
25 673,63 31,36 9,8 14270 48,12
26 727,57 12,76 11,4 23236 53,28
27 795,88 0,00 10,7 13250 55,16
28 783,53 59,17 8,7 21385 45,38
29 831,50 64,57 9,9 22962 55,44
30 773,58 46,14 9,8 16054 51,65
31 844,06 50,28 9,3 13690 59,33
32 730,93 34,03 8,5 8021 49,79
33 754,24 56,96 9,9 11800 47,81
34 852,04 51,97 9,4 18785 60,09
35 832,17 32,92 10,7 16778 51,67
36 763,44 19,56 9,5 23270 53,51
37 799,78 38,03 14,2 15982 51,41
38 717,88 27,61 10,7 19630 43,86
39 811,55 2,22 10,3 21145 60,43
40 769,25 31,64 13,7 21723 47,03
41 790,18 22,35 10,8 26598 57,61
42 764,70 60,79 10,3 25657 47,77
Média 768,23 37,52 13,029 17549 50,460
Desvio padrão 61,37 18,93 4,342 4598 5,992
Coeficiente de variação 26,20 11,87
Valor característico 10008 41
Intervalo de confiança (90%) (16382;18716) (49; 52)
Fonte: CALIL e MOLINA (2010).
56
2.2.3.2 Caracterização da espécie de Eucalipto Alba (d
m
=7,5cm)
Na tabela 2.7, são apresentados os resultados dos ensaios estáticos de flexão e com relógios
comparadores de deslocamentos, para a caracterização, de 25 peças roliças de madeira da espécie
de Eucalipto Alba com comprimento de 2,5 m e diâmetro médio
d
m
de 7,5 cm. A figura 2.23b ilustra um
destes ensaios.
a) 25 peças roliças de Eucalipto Alba b) Ensaio estático de flexão
Figura 2.23: Ensaios de flexão com peças roliças de Eucalipto Alba: L=2,5m e d
m
=7,5cm. Fonte: LaMEM.
2.2.3.3 Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=7cm)
Na tabela 2.8, são apresentados os resultados dos ensaios realizados no LaMEM, com Técnica da
Vibração Transversal, para a caracterização, de 66 peças roliças de madeira de pequenos diâmetros
da espécie de Eucalipto Citriodora com comprimento de 4,5 m e de 7 cm de diâmetro em média. Os
valores do Módulo Dinâmico foram calculados pela equação de MOE apresentada no subitem 2.1.2.2.
Tabela 2.7: Caracterização da espécie de Eucalipto Alba: L = 2,5 m e dm = 7,5 cm
Peças estruturais
Densidade ρ
(kg/m
3
)
Cerne
(%)
Umidade
(%)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
1 1003,40 36,73 13,5 15856 109
2 1081,72 44,44 15,3 15392 71
3 1028,83 47,72 15,2 15423 115
4 1102,13 46,08 14,3 14210 101
5 1036,35 32,11 13,1 13699 98
6 1062,10 9,18 27 10299 75
7 1015,99 41,87 25,2 13723 84
8 1035,38 41,87 20,8 13255 81
9 1070,05 4,79 21,4 12312 77
10 992,30 52,44 13,7 14511 86
11 1034,15 54,07 14,7 13171 88
12 1007,57 32,11 16,3 11562 79
13 1018,97 54,29 15,2 13775 92
14 1104,24 28,22 15,4 15712 102
15 1047,14 32,65 16,1 12862 87
16 1053,97 3,70 18,2 15741 96
17 1032,78 58,78 17,7 14251 84
18 1063,70 44,44 15,5 15358 92
19 1049,67 32,65 14,4 15910 112
20 1018,09 51,84 15,3 17124 99
21 1069,83 23,31 16,8 15008 98
22 722,85 33,71 16,5 6380 52
23 1068,04 20,10 20,8 14953 89
24 893,59 34,36 17,8 12108 83
25 947,21 67,82 17,3 9650 83
Média 1022,40 37,17 17,10 13690 89
Desvio Padrão 77,22 16,33 3,50 2366 13,70
Coeficiente de variação 17,28 15,35
Fonte: CALIL e MOLINA (2010). Valor característico 9809,76 66,81
Intervalos de confiança a 90% (12911;14468) (84,77;93,78)
57
Tabela 2.8: Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora: L = 4,50 m e d
m
= 7 cm. CALIL et al (2010).
Nº Peca
Peso
(N)
Frequência fr
(Hz)
Diâmetro da Base
(cm)
Diâmetro do Topo
(cm)
Diâmetro
Médio dm
(cm)
Inércia
(cm4)
Módulo
Dinâmico
(GPa)
1 173,80 6,95 9,00 6,50 7,75 177,08 16,75
2 199,00 7,55 8,50 7,00 7,75 177,08 22,63
3 164,90 6,71 7,75 6,00 6,88 109,66
23,92
4 161,60 6,71 8,25 6,75 7,50 155,32 16,55
5 109,80 6,46 7,00 5,50 6,25 74,90 21,62
6 197,40 7,64 8,50 7,00 7,75 177,08
22,99
7 166,10 6,75 8,50 6,25 7,38 145,22 18,41
8 133,00 6,78 7,75 6,00 6,88 109,66 19,70
9 134,80 5,91 8,25 5,50 6,88 109,66 15,17
10 171,00 6,89 8,25 6,25 7,25 135,62 21,15
11 159,80 6,56 9,00 5,75 7,38 145,22 16,73
12 157,80 6,23 8,00 6,25 7,13 126,51 17,11
13 215,20 7,33 9,50 7,25 8,38 241,50 16,92
14 159,30 6,85 7,75 6,50 7,13 126,51
20,88
15 157,10 6,08 9,00 5,75 7,38 145,22 14,13
16 178,20 6,55 8,25 6,00 7,13 126,51 21,35
17 136,10 5,91 7,75 5,75 6,75 101,90
16,48
18 145,30 6,51 7,25 6,00 6,63 94,56 23,01
19 171,30 6,63 8,75 6,00 7,38 145,22 18,32
20 182,50 7,08 9,00 7,00 8,00 201,06 16,08
21 149,60 6,30 8,00 6,25 7,13 126,51 16,58
22 159,80 6,38 8,25 5,75 7,00 117,86
19,50
23 166,50 6,82 7,75 6,50 7,13 126,51 21,63
24 174,00 6,55 8,00 6,50 7,25 135,62 19,45
25 133,90 7,06 7,75 6,00 6,88 109,66
21,50
26 151,20 6,53 9,00 6,75 7,88 188,79 12,07
27 164,30 6,61 8,50 6,50 7,50 155,32 16,33
28 143,80 6,71 8,00 5,75 6,88 109,66 20,86
29 151,40 6,00 9,00 6,00 7,50 155,32 12,40
30 132,90 6,35 8,00 5,75 6,88 109,66
17,27
31 130,90 6,41 7,50 5,50 6,50 87,62 21,69
32 124,20 6,17 8,50 5,25 6,88 109,66 15,23
33 121,30 5,38 8,25 5,75 7,00 117,86
10,53
34 169,70 6,60 8,75 6,75 7,75 177,08 14,75
35 155,50 6,42 8,00 6,00 7,00 117,86 19,21
36 218,20 7,54 9,00 6,50 7,75 177,08 24,75
37 119,90 6,12 6,50 5,25 5,88 58,48 27,13
38 152,60 6,30 7,75 6,00 6,88 109,66 19,52
39 167,40 7,36 8,25 6,25 7,25 135,62 23,63
40 122,80 6,05 7,25 5,25 6,25 74,90 21,20
41 124,90 5,69 6,60 5,20 5,90 59,48
24,02
42 165,90 6,57 7,90 6,10 7,00 117,86 21,47
43 142,70 6,23 7,50 5,90 6,70 98,92 19,78
44 143,50 6,14 9,40 5,70 7,55 159,50
11,98
45 177,60 7,41 8,50 6,90 7,70 172,56 19,97
46 172,80 7,37 8,40 6,90 7,65 168,12 19,73
47 156,80 6,73 9,00 6,50 7,75 177,08 14,17
48 166,10 6,82 7,70 6,40 7,05 121,26 22,51
49 135,90 6,21 7,60 5,90 6,75 101,90
18,17
50 133,20 6,22 7,70 5,50 6,60 93,14 19,55
51 129,30 5,92 8,50 6,50 7,50 155,32 10,31
52 151,60 7,09 7,80 6,30 7,05 121,26
22,21
53 146,00 6,20 8,00 6,20 7,10 124,74 15,90
54 148,30 6,84 8,20 6,00 7,10 124,74 19,65
55 134,80 5,79 8,00 5,80 6,90 111,27 14,35
56 117,20 6,10 7,60 5,50 6,55 90,35 17,05
57 144,90 6,12 8,00 5,70 6,85 108,08 17,74
58 162,90 6,90 8,20 6,00 7,10 124,74 21,97
59 153,30 6,80 8,00 6,20 7,10 124,74 20,08
60 135,40 6,15 7,50 5,80 6,65 96,00
18,85
61 164,70 6,52 8,50 6,10 7,30 139,40 17,75
62 185,00 7,45 8,90 6,90 7,90 191,20 18,98
63 148,00 6,62 7,80 6,10 6,95 114,53
20,01
64 138,80 6,31 8,80 6,20 7,50 155,32 12,57
65 143,60 6,28 8,00 6,10 7,05 121,26 16,50
66 173,80 6,45 8,50 6,10 7,30 139,40 18,33
Média
154,26 6,56 8,16 6,12 7,14 130,88 18,62
58
2.2.3.4 Caracterização da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=26,4cm)
Na tabela 2.9, são apresentados os resultados dos ensaios estáticos de flexão e com relógios
comparadores de deslocamentos, para a caracterização, de 25 peças roliças de madeira da
espécie de Eucalipto Citriodora com comprimento de 6,01 m e diâmetro médio d
m
de 26,4 cm.
Figura 2.24: Ensaios de flexão com peças roliças c/ Eucalipto Citriodora: L = 6,01 m e d
m
= 26,4 cm.
Modo de ruptura: fratura fibrosa “dúctil”, no centro da viga. Fonte: Ensaios realizados no LaMEM.
Tabela 2.9: Caracterização da espécie de Eucalipto Citriodora: L = 6,01 m e d
m
= 26,4 cm.
Fonte: CALIL et al (2006).
Peça L (cm) d
m
(cm) ρ (kg/m³) MOE (MPa) MOR (MPa)
1 600 28.5 1062 16083 103
2 605 26.9 928 16287 102
3 603 27.4 1070 20713 105
4 603 27.7 1013 18549 107
5 603 25.9 1034 18371 96
6 590 26.6 988 17416 103
7 607 25.3 1047 25354 123
8 610 25.4 1042 23817 118
9 606 28.9 1009 13401 82
10 603 27.7 1054 19946 106
11 603 26.1 1055 22861 134
12 605 26.3 930 19817 130
13 615 25.7 1085 19055 121
14 600 25.1 1032 21089 114
15 594 26.3 885 16181 84
16 590 26.2 990 18920 106
17 590 27.8 1010 15336 81
18 604 29.9 975 15562 92
19 604 25.7 1055 25729 128
20 608 25.8 1016 17018 120
21 573 25.2 1011 15262 100
22 602 23.7 1039 20359 119
23 608 24.0 1037 23758 109
24 608 26.5 1008 16943 91
25 603 25.8 1035 20084 106
Média 601 26.4 1016 19116 107
Desvio Padrão 8.5 1.45 47.1 3314.2 14.7
Coef. de Variação (%) 1.4 5.5 4.6 17.3 13.7
59
2.2.3.5 Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora (d
m
=34,3cm)
Na tabela 2.10, são apresentados os resultados dos ensaios estáticos de flexão e com
relógios comparadores de deslocamentos, para a classificação, de 23 peças roliças de
madeira da espécie de Eucalipto Citriodora com comprimento médio de 11,4 m e diâmetro
médio d
m
de 34,3 cm, ensaiados “in loco” utilizando-se uma retro escavadeira e um caminhão,
figura 2.25.
Figura 2.25: Ensaios das peças roliças c/ Eucalipto Citriodora: Lm = 11,4 m e
d
m
= 34,3 cm. Fonte: LaMEM.
Tabela 2.10: Classificação da espécie de Eucalipto Citriodora: Lm = 11,4 m e
d
m
= 34,3 cm
Fonte: CALIL et al (2006).
60
2.2.3.6 Caracterização da espécie de Pinus Oocarpa (d
m
=42cm)
Na tabela 2.11, são apresentados os resultados dos ensaios estáticos de flexão e com
relógios comparadores de deslocamentos, para a caracterização, de 12 peças roliças de
Pinus Oocarpa com comprimento de 6,25 m e diâmetro médio d
m
de 42,0 cm, ensaiados no
LAMEM. Ocorreram rupturas bruscas por torção, nos ensaios com as peças roliças de Pinus
Oocarpa, figura 2.26b, pois as peças eram grã-espiraladas com comprimento em uma volta
completa menor que 10m.
a) Ensaio de flexão Pinus Oocarpa b) Ruptura Frágil
Figura 2.26: Detalhe do ensaio das peças roliças c/ Pinus Oocarpa
: L= 6,25m e d
m
= 42 cm.
Fonte: Base de dados LaMEM.
Modo de ruptura: fratura lisa “frágil” (brusca), no centro da viga. Fonte: Ensaios realizados no LaMEM.
Tabela 2.11: Caracterização da espécie de Pinus Oocarpa: L= 6,25m e d
m
= 42 cm.
Fonte: CALIL et al (2006).
2.2.3.7 Caracterização da espécie de Eucalipto Camaldulensis
No segundo semestre de 2008 e início de 2009, no LaMEM, foram realizados diversos
ensaios de caracterização de peças roliças de madeira da espécie de Eucalipto
Camaldulensis, para fins estruturais. Na seqüência estão apresentadas uma série de tabelas
com resultados desses ensaios.
61
Tabela 2.12: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 11 anos (Lote: SAF 97)
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 2,01 22,50 23,50 79,40 23,39
02 2,00 22,00 23,00 80,50 23,62
03 2,00 21,00 22,50 69,70 21,96
04 2,04 21,50 23,00 74,75 22,60
05 1,99 21,50 23,00 71,25 22,28
06 2,02 22,50 23,50 79,55 24,12
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.13: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 20 anos (Lote: SAF 76)
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 1,99 22,50 24,02 97,75 23,87
02 2,05 23,50 24,50 101,55 24,19
03 2,00 21,00 21,50 79,10 21,84
04 2,03 22,02 24,00 87,90 22,66
05 2,05 20,00 23,00 82,00 21,52
06 2,00 19,50 23,00 78,50 21,71
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.14: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 05 anos (Lote analisado: SAF 2003)
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 2,07 19,50 21,20 52,35 19,86
02 2,00 18,50 20,00 45,0 18,91
03 1,99 18,00 19,50 46,30 19,03
04 2,05 19,50 21,00 51,90 20,31
05 2,02 17,00 19,00 45,45 19,35
06 2,00 19,00 20,50 51,05 19,86
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.15: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 04 anos (Lote: SAF 99)
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 1,99 19,50 21,00 56,55 20,31
02 2,00 19,30 21,00 56,40 20,11
03 2,01 18,40 19,00 50,45 19,23
04 2,00 16,80 17,80 44,05 18,02
05 2,01 18,50 19,00 51,55 19,29
06 2,05 19,80 21,00 63,70 21,52
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.16: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 04 anos(Lote: SAF 2004 (Barra))
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 2,00 11,50 13,50 17,15 12,80
02 2,05 12,20 14,00 19,80 13,81
03 2,10 12,70 14,70 20,25 13,30
04 2,05 11,50 13,00 17,95 12,99
05 2,05 13,00 13,80 19,80 13,50
06 2,10 12,00 14,70 21,45 13,69
Fonte: MOLINA (2009).
62
Tabela 2.17: Classificação Eucalipto Camaldulensis – 04 anos (Lote: SAF 2004 (Atalho))
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 2,00 12,00 14,00 18,00 13,05
02 2,02 12,20 13,90 18,25 13,05
03 2,00 11,80 12,50 15,60 12,16
04 2,07 13,00 15,30 20,65 14,30
05 2,15 12,80 13,20 17,95 13,11
06 1,95 12,80 14,00 20,60 13,81
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.18: Resultados Eucalipto Camaldulensis – 11 anos (Lote: SAF 97)
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 2,01 0,77 23,39 22,7
-
20722 11390
-
24,83
-
02 2,00 0,95 23,62 24,2
-
23083 11890
-
34,42
-
03 2,00 0,64 21,96 23,0
-
10469 13360 74,67 35,19
-
04 2,04 1,53 22,60 25,3 660 9972 12960 71,36 33,05 8,40
05 1,99 1,59 22,28 21,1
-
17782 13340 97,39 43,37
-
06 2,02 0,70 24,12 26,6
-
10728 10940
-
33,67
-
Média 2,01 0,52 22,99 23,82 660 15459 12310 81,14 34,08 8,40
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.19: Resultados Eucalipto Camaldulensis – 20 anos (Lote: SAF 76)
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 1,99 1,46 23,87 20,6
-
20077 14140
-
46,99
-
02 2,05 0,76 24,19 28,2
- -
14800
- - -
03 2,00 0,99 21,84 21,8 1153 10529 17620 72,49
-
15,48
04 2,03 1,54 22,66 24,5
-
24565 16420
- - -
05 2,05 1,79 21,52 22,5
-
12956 16960 86,79
- -
06 2,00 2,58 21,71 23,9
-
12087 14990 96,09 46,65
-
Média 2,02 0,76 22,63 23,58 1153 16043 15820 85,12 46,82 15,48
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.20: Resultados - Eucalipto Camaldulensis – 05 anos (Lote: SAF 2003)
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 2,07 1,57 19,86 44,1
- -
12210 73,58
- -
02 2,00 1,53 18,91 28,2
-
12846 10270 67,29 27,28
-
03 1,99 1,34 19,03 28,0
-
11244 10690 68,23 27,34
-
04 2,05 1,70 20,31 28,4
- -
11490 57,93
- -
05 2,02 1,43 19,35 24,0 540 8000 11290 58,60 19,01 7,98
06 2,00 1,79 19,86 32,2
-
22000 9810 63,89 24,83
-
Média 2,02 0,78 19,55 30,82 540 13522 10960 64,92 24,62 7,98
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.21: Resultados Eucalipto Camaldulensis – 04 anos (Lote: SAF 99)
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 1,99 1,14 20,31 26,4
-
16593 14860 73,32 31,15
-
02 2,00 1,02 20,11 23,8
-
16694 15270 84,85 35,13
-
03 2,01 1,08 19,23 24,4
-
13400 15510 86,38 33,41
-
04 2,00 1,24 18,02 23,4 583 18236 15060 85,53 33,77 11,04
05 2,01 0,76 19,29 23,2
- -
16290 92,97 34,20
-
06 2,05 1,11 21,52 22,6
- -
14620 76,85
- -
Média 2,01 0,53 19,75 23,97 583 16231 15270 83,32 33,53 11,04
Fonte: MOLINA (2009).
63
Tabela 2.22: Resultado Eucalipto Camaldulensis – 04 anos (Lote: SAF 2004 (Barra))
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 2,00 1,33 12,80 23,6 500 18919 13640 70,97 29,48 8,89
02 2,05 1,08 13,81 26,7
-
13670 14400 72,52 28,88
-
03 2,10 1,53 13,30 25,4
-
9767 16900 69,57 28,65
-
04 2,05 1,46 12,99 27,5
-
11987 14550 72,42 26,08 8,59
05 2,05 1,15 13,50 35,3
-
17563 13150 61,50 26,39
-
06 2,10 2,00 13,69 25,8 500 4470 14120 70,57 26,27 5,51
Média 2,06 0,71 13,34 27,38 500 12729 14460 69,59 27,62 7,66
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.23: Resultados Eucalipto Camaldulensis – 04 anos (Lote: SAF 2004 (Atalho))
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 2,00 1,44 13,05 26,0
-
12495 14140 72,54 27,86
-
02 2,02 1,79 13,05 28,9
-
24847 13010 71,42 25,00
-
03 2,00 1,02 12,16 32,4
-
5469 13110 68,98 24,54
-
04 2,07 1,24 14,30 27,8 510 7277 11800 64,47 24,77 6,13
05 2,15 1,27 13,11 34,8 480 7533 15980 66,05 23,78 7,59
06 1,95 1,40 13,81 39,3
-
6765 11150 69,68 28,04
-
Média 2,03 0,68 13,25 31,53 495 10731 13200 68,86 25.66 6,86
Fonte: MOLINA (2009).
Na sequência são apresentadas algumas fotos dos ensaios realizados em 2008 no LaMEM.
Figura 2.27: Ensaio estático à flexão com peças roliças de Eucalipto Camaldulensis (ensaio com anel
dinamométrico e relógio comparador). Fonte: Fotos tiradas pelo autor, em ensaios realizados no LaMEM.
Figura 2.28: : Ensaio estático à flexão: Modo de ruptura da peça roliça de Eucalipto Camaldulensis
20 anos.
Lote: SAF 76
: L = 2,00 m e Deq = 21,84 cm. Fonte: Fotos tiradas pelo autor, em ensaios realizados no LaMEM.
64
a) Prensa INSTRON. b) Corpo-de-prova: Modo de ruptura c/ 5 divisões.
Figura 2.29: Ensaio à compressão, peças roliças c/ Eucalipto Camaldulensis 20 anos (Lote: SAF 76)
:
Deq =23,87 cm. Resultado da resistência à compressão paralela às fibras f
c,0
=46,99 MPa.
Fonte: Fotos tiradas pelo autor, em ensaios realizados no LaMEM.
2.2.3.8 Caracterização da espécie de Eucalipto Cloeziana
Ainda no segundo semestre de 2008 e início de 2009, no LaMEM, também foram realizados
diversos ensaios de caracterização de peças roliças de madeira da espécie de Eucalipto
Cloeziana, para fins estruturais. Na seqüência estão apresentadas duas tabelas com
resultados desses ensaios.
Tabela 2.24: Classificação Eucalipto Cloenziana – 13 anos (Lote: SAF 75 x 74)
Peça
Num.
L
(m)
d
topo
(m)
d
base
(m)
Peso
(kg)
d
m
(cm)
01 2,05 11,50 12,50 23,50 12,35
02 2,02 12,00 13,00 25,40 12,99
03 2,07 13,50 14,00 31,30 14,32
04 2,02 13,50 14,00 29,35 13,67
05 2,10 12,40 13,50 27,20 13,23
06 2,07 11,80 12,00 22,50 11,72
Fonte: MOLINA (2009).
Tabela 2.25: Resultados Eucalipto Cloenziana – 13 anos ( Lote: SAF 75 x 74)
Peça
Num.
L
(m)
Conicidade
(cm/m)
d
eq
(cm)
U
(%)
ρ
12%
(kg/m
3
)
E
c,0
(MPa)
MOE
(MPa)
MOR
(MPa)
f
c,0
(MPa)
f
v
(MPa)
01 2,05 1,00 12,35 27,8 870 13246 28240 126,41 42,45 11,77
02 2,02 1,00 12,99 26,7
-
8787 22370 106,36 39,58
-
03 2,07 0,50 14,32 23,5
-
5571 24540 113,18 37,81
-
04 2,02 0,50 13,67 20,0 870 22919 26710 143,71 47,92 12,85
05 2,10 1,10 13,23 23,2
-
13036 23050 113,54 44,16
-
06 2,07 0,20 11,72 31,02 976 21226 23070 144,84 56,59 10,73
Média 2,06 0,36 13,04 25,37 905,33 14130 24660 124,67 44,75 11,78
Fonte: MOLINA (2009).
65
3 DURABILIDADE E TRATAMENTO DA MADEIRA
A Durabilidade da madeira é a propriedade de resistir, em maior ou menor grau, ao
ataque de agentes destruidores, sob condição natural de uso, conforme descrito na
NBR 8456:1984.
Segundo CALIL et al (2006), usualmente, espera-se bom desempenho sobre toda a
vida do elemento estrutural. O elemento chave para esta previsão é sua
durabilidade, definida como a capacidade de um produto manter seu desempenho
acima de valores mínimos preestabelecidos, em consonância com os usuários, nas
condições previstas de uso.
Um grande número de agentes ambientais tem o potencial de reduzir a performance
da madeira ao longo do tempo. O projetista, porém, pode garantir a durabilidade
usando uma combinação de três fatores, CALIL et al (2006):
Melhor detalhamento de projeto
Finalidade: projeto mais eficiente, onde são consideradas:
- proteção contra chuva e raios solares;
- drenagem rápida da água;
- secagem das áreas úmidas.
Tratamento preservativo
- preservação química com impregnação do produto preservativo sob pressão em
autoclave;
- e tratamento superficial.
Inspeção, manutenção e reparos
A inspeção corresponde a vistorias periódicas e sistemáticas, para a avaliação de
sinais de deterioração, tais como: descoloração, goteiras, apodrecimentos em áreas
úmidas, aparecimento de fungos e ataque de insetos. A manutenção e os reparos
têm por finalidade: remover sujeiras para evitar formação de acúmulos de umidade;
desentupir e limpar as calhas e os drenos de água; reparar coberturas e telhas;
adicionar coberturas onde necessário; refazer os acabamentos protetores no tempo
adequado.
Observação: um importante aspecto é sempre registrar o trabalho realizado para
posterior verificação.
66
3.1 DETERIORAÇÃO DA MADEIRA
A deterioração da madeira é um processo que altera desfavoravelmente as suas
propriedades CALIL et al (2006). De forma Simplificada, pode ser atribuída por duas
causas principais: agentes bióticos (vivos) e agentes abióticos (não vivos).
Os agentes bióticos são principalmente os fungos, insetos e furadores marinhos.
Estes organismos necessitam de algumas condições para sua sobrevivência, entre
elas: temperatura, oxigênio, umidade e fonte adequada de alimento, geralmente a
madeira. Embora o grau de dependência destes parâmetros seja variável, cada um
precisa estar presente para ocorrer à deterioração. Conforme CALIL et al (2006), as
principais características desta deterioração são:
Apodrecimento ocasionado por fungos: é um problema muito comum. A
madeira é um material higroscópico; uma alta umidade cria um ambiente ideal para o
desenvolvimento de fungos. Os sintomas incluem a perda de resistência,
amolecimento, desintegração e descoloração. Em locais onde o teor de umidade
médio é abaixo de 20 %, não existe deterioração da madeira. As fontes típicas de
apodrecimento incluem vazamentos no telhado, detalhamento inadequado de
projeto estrutural, e alta umidade relativa do local.
Infestação de insetos: várias espécies de insetos, como cupins, brocas entre
outros, usam a madeira como abrigo e ou fonte de alimentação. Neste caso, a alta
umidade não é essencial e o risco de infestação é grande. Alguns tipos de ataques
de insetos indicam a necessidade do conhecimento de sua extensão, enquanto
outros podem ser menos prejudiciais. Entretanto, a correta identificação é essencial.
Os agentes abióticos (não vivos) incluem os condicionantes físicos, mecânicos,
químicos e climáticos. Embora destrutivos, os agentes abióticos podem também
danificar o tratamento preservativo, expondo a madeira não tratada ao ataque de
agentes bióticos.
Abrasão mecânica: a abrasão mecânica é provavelmente o agente físico mais
significante de deterioração principalmente em pontes de madeira. É causado por
vários fatores e varia consideravelmente nos seus efeitos na estrutura. O mais
comum é a abrasão do veículo que produz gastos na superfície de rolamento,
reduzindo a seção efetiva de madeira. Obviamente exemplos deste dano ocorrem no
tabuleiro, onde a abrasão produz degradação da superfície de revestimento e do
67
guarda rodas. Danos mecânicos mais severos podem ser causados por sobrecargas
de veículos, recalques diferenciais e impactos de entulhos no canal de fluxo.
Luz ultravioleta: a ação da luz ultravioleta do sol quimicamente degrada a lignina
da superfície da madeira. A degradação ultravioleta causa escurecimento em
madeiras claras e clareamento em madeiras escuras, mas este dano penetra
somente em uma pequena espessura da superfície da peça. Esta madeira
danificada é levemente enfraquecida, mas a profundidade do dano tem pouca
influência na resistência, exceto onde esta camada é removida de forma contínua,
reduzindo as dimensões da peça.
Corrosão: a degradação da madeira por corrosão metálica é freqüentemente
negligenciada como causa de deterioração, principalmente em pontes. Este tipo de
degradação pode ser significante em algumas situações, particularmente em
ambiente marinho onde a água salina está presente e acelera a degradação. A
corrosão se inicia quando a umidade da madeira reage com o aço no conector
metálico, desprendendo íons férricos que deterioram as paredes das células da
madeira. Conforme a corrosão progride, o conector metálico torna-se uma célula
eletrolítica com um pólo ácido (ânodo) e um pólo alcalino (cátodo).
Embora as condições no cátodo não sejam severas, a acidez no ânodo causa a
hidrólise da celulose e reduz drasticamente a resistência da madeira na zona
afetada. A madeira atacada sempre adquire coloração escura e de aparência mole.
Em muitas espécies de madeira a descoloração sempre ocorre no contato do aço
com o cerne. Além desta deterioração por corrosão, as condições de alta umidade
associada com o dano podem favorecer o aparecimento de fungos apodrecedores.
Conforme a corrosão progride, a toxidade dos íons metálicos e o baixo pH na
madeira eventualmente eliminam o ataque por fungos, embora o apodrecimento
possa continuar a alguma distância da zona afetada. O efeito da corrosão metálica
pode ser limitado usando conectores galvanizados ou não ferrosos.
Degradação química: em casos isolados, a presença de ácidos ou bases pode
causar dano à madeira. Bases fortes atacam a hemicelulose e lignina, deixando a
madeira esbranquiçada. Ácidos fortes atacam a celulose e hemicelulose, causando
perda de massa e resistência. O dano da madeira por ácido é de cor escura e sua
aparência é similar a da madeira danificada por fogo. Não é comum o contato de
produtos químicos fortes na madeira de coberturas e pontes, senão acidentalmente.
68
Remoção de madeira: é muito comum encontrar a madeira danificada pela
remoção de suas partes para instalação de utilidades, por reformas e outras
atividades de carpintaria. O corte ou a remoção de vigas tracionadas é comum. A
redução da seção transversal de vigas pode diminuir sua capacidade resistente.
Movimento de nós e distorções: as ligações, quando montadas com madeira
roliça verde e deixadas para secar, podem resultar em retração, fissuras, distorções
ou outras formas de ruptura local. Cavilhas de madeiras duras e entalhes podem
partir ou se deslocar. Retração e falta de detalhamento de projeto ou inexistência de
conectores não são problemas incomuns em novas estruturas.
Instabilidade: este efeito pode ser visto em deslocamentos laterais excessivos ou
em movimento de pórtico, usualmente causado por danos, corte ou falta de barras
de contraventamento.
Flechas: pode indicar carregamento excessivo, que precisa ser corrigido. Em
estruturas antigas a flecha pode ocorrer devido ao efeito da fluência ou da secagem
de barras aplicadas na condição verde. Isto pode não conduzir a problemas
estruturais.
Fissuras: tipicamente é o resultado da secagem da madeira verde, in loco.
Embora preocupantes, as fissuras têm pequena importância estrutural. Em
estruturas antigas, podem permanecer presentes por décadas e somente
observadas em deslocamentos não estruturais. Ocasionalmente, se as fissuras são
de grande extensão, por exemplo, mais profundas que a metade da espessura da
peça; em uma posição crítica em relação aos conectores; ou em uma barra
necessitando de proteção ao fogo, os reparos devem ser realizados.
Fraturas incipientes: podem ocorrer por acidentes ou ignorância como por
exemplo de sobrecargas. Felizmente são bastante raras. Entretanto podem não ser
fáceis de detectar e, em caso de suspeita, deve ser solicitada a presença de um
especialista.
Danos devido ao fogo: resultam da exposição ao fogo ou a altas temperaturas.
Podem permanecer presentes na estrutura por anos. A carbonização superficial isola
e protege a parte central da peça de madeira roliça, que pode manter parte
significativa de sua resistência conforme se observa na figura 3.1. Os conectores
metálicos transferirão aquecimento para o centro, e neste caso, podem ser
esperados danos maiores nestas áreas.
69
Ao contrário à crença popular, grandes peças de madeira têm boa resistência ao
fogo e melhores que outros materiais em condições severas de exposição ao fogo.
MUCHMORE et al apud NASCIMENTO (1993) ressaltam que quando uma peça
estrutural de grande seção transversal está exposta ao fogo, ela carboniza
superficialmente e, no início, as chamas são intensas. Como a combustão contínua,
a camada de carvão tem um efeito de isolamento à combustão diminuindo a uma
taxa de cerca de 40 mm/h, para a média das espécies de madeira estrutural. Esta
baixa taxa de penetração das chamas significa que às peças estruturais sujeitas ao
fogo mantêm alta porcentagem de sua resistência original por considerável tempo.
Figura 3.1: Carbonização superficial na peça de madeira roliça, RITTER (1990).
A madeira com relação ao fogo não apresenta distorção quando submetida a altas
temperaturas, tal como ocorre com o aço, aumentando o tempo de resistência da
estrutura, conforme se observa na figura 3.2.
Figura 3.2: Resistência da madeira ao fogo, RITTER (1990).
70
3.2 SISTEMA DE CLASSES DE USO E PRESERVAÇÃO DA MADEIRA
Preservação de madeiras é o conjunto de medidas preventivas e curativas para
controle de agentes biológicos (fungos e insetos xilófagos e perfuradores marinhos),
físicos e químicos que afetam as propriedades da madeira, adotadas no
desenvolvimento e na manutenção dos componentes de madeira no ambiente
construído CALIL et al (2006).
O propósito do Sistema de Classes de Uso, proposto por BRAZOLIN et al (2004), é
oferecer uma ferramenta simplificada para a tomada de decisões quanto ao uso
racional e inteligente da madeira na construção civil, fornecendo uma abordagem
sistêmica ao produto e usuário que garanta maior durabilidade das construções.
Conforme CALIL et al (2006), o sistema consiste no estabelecimento de 6 Classes
de Uso baseadas nas condições de exposição ou uso da madeira, na expectativa de
desempenho do componente e nos possíveis agentes biodeterioradores presentes.
Este sistema conduz a uma reflexão sobre as medidas que devem ser adotadas
durante fase de elaboração de projeto de uma construção e auxilia na definição do
tratamento preservativo da madeira (produto e processo) em função da condição de
uso a que ela estará exposta.
Segundo CALIL et al (2006), ao se utilizar peças roliças madeira de reflorestamento
como material de engenharia na construção civil, as seguintes etapas devem ser
consideradas obrigatórias:
Elaboração do projeto com foco para diminuição dos processos de instalação e
desenvolvimento de organismos xilófagos.
Definição do nível de desempenho necessário para o componente ou estrutura de
madeira, tais como: vida útil, responsabilidade estrutural, garantias comerciais e
legais, entre outras.
Avaliação dos riscos biológicos aos quais à madeira será submetida durante a sua
vida útil, ataque de fungos e insetos xilófagos e perfuradores marinhos. Conceito de
Classe de Uso.
Determinação da necessidade de tratamento preservativo, em função da
durabilidade natural e tratabilidade do cerne e alburno das espécies botânicas que
serão utilizadas.
71
Definição dos tratamentos preservativos, em função das seguintes escolhas:
- espécie botânica que deve permitir este tratamento (tratabilidade);
- umidade da madeira no momento do tratamento;
- processo de aplicação do produto de preservação;
- parâmetros de qualidade necessários: retenção e penetração do produto
preservativo na madeira;
- produto preservativo e processo de aplicação que satisfaça à Classe de Uso
determinada.
3.2.1 Sistema de Classe de Uso
Ao optar pelo uso de peças roliças de madeira, em determinada situação é
necessário, em primeiro lugar, conhecer corretamente o seu emprego. Na etapa de
projeto deve-se, na medida do possível, conceber a obra de tal maneira que a
umidade da madeira seja sempre a menor possível, a fim de limitar os riscos de
biodeterioração. A seguir, deve-se determinar a Classe de Uso em função do tipo de
risco biológico a que a madeira será submetida. Como visto anteriormente, o sistema
define seis Classes de Usos em função do tipo de risco biológico que representa,
nas condições brasileiras, seis diferentes situações de exposição da madeira e de
produtos derivados da madeira, em serviço. O objetivo desta classificação é auxiliar
na escolha das espécies botânicas, dos produtos preservativos e dos métodos de
tratamento mais adequados a cada situação.
Na tabela 3.1, são apresentadas as Classes de Uso para utilização da madeira na
construção civil, de acordo com a condição de uso no projeto, e os organismos
xilófagos correspondentes que podem atacar a madeira, CALIL et al (2006). Esta
classificação já está sendo proposta na nova revisão da NBR 7190.
Para os casos de sistemas estruturais e construtivos de pontes, conforme CALIL et
al (2006), basicamente, os componentes de madeira são classificados nas Classes
de Uso 4, 5 e 6.
72
Tabela 3.1: Classes de Uso para utilização da madeira na construção civil.
Fonte: CALIL et al (2006).
Como critério ilustrativo, em sistemas estruturais e construtivos de edificações
residenciais, os componentes de madeira podem ser classificados nas Classes de
Uso conforme especificado na figura 3.3. Para os elementos estruturais, em contato
com água salgada ou salobra, deve ser utilizado a Classe de Uso 6.
Figura 3.3: Classe de Uso, em função da situação de risco de deterioração em uma residência.
Fonte: CALIL et al (2003), porém já adaptada à nova proposta na revisão da NBR 7190.
73
3.2.2 Seleção da espécie da madeira
A escolha das espécies de madeira para um determinado uso é uma das etapas
mais importantes a serem cumpridas. Para que haja um bom desempenho do
material é necessário definir os requisitos de qualidade da madeira, necessários ao
uso pretendido (propriedades físicas e mecânicas, durabilidade natural, tratabilidade
com produtos preservativos, fixação mecânica, etc.). Ao identificar a espécie de
madeira, podemos buscar essas informações na bibliografia, CALIL et al (2006).
As definições dadas a seguir norteiam os critérios essenciais para a escolha correta
da espécie de madeira para evitar sua biodeterioração:
Durabilidade natural do cerne: Diz-se da durabilidade intrínseca da espécie
botânica de madeira, ou seja, de sua resistência ao ataque de organismos xilófagos
(insetos, fungos e perfuradores marinhos). De modo geral, o conceito de
durabilidade natural está sempre associado ao cerne da espécie de madeira, na
medida em que, na prática, o alburno de todas as espécies de madeira é
considerado não durável ou perecível. O tratamento preservativo faz-se necessário
se a espécie escolhida não é naturalmente durável para a classe de risco biológico
considerada e ou se a madeira contém porções de alburno.
Tratabilidade: Quando o tratamento se faz necessário, a sua execução depende
da tratabilidade (impregnabilidade) da madeira, que, da mesma forma que a
durabilidade natural, é uma característica intrínseca da espécie botânica. Na medida
em que a espécie proposta não é suficientemente tratável ou impregnável, não é
possível ter-se certeza quanto ao seu tempo de vida útil. Mais vale, nestes casos,
optar pela utilização de outra espécie, mais adequada.
3.2.3 Quanto ao uso e tratamento de madeiras de reflorestamento
Como já visto anteriormente, o uso da madeira de reflorestamento foi empregado
para suprir as variadas necessidades de utilização da madeira e também visando à
preservação de florestas nativas. Na década de 60, o Brasil optou pelos gêneros
Eucaliptos (dicotiledôneas) e Pinus (coníferas) para um programa de
reflorestamento. Sabendo-se que estas espécies de madeira são altamente
susceptíveis à demanda biológica, é indispensável à adoção de medidas preventivas
visando melhorar a sua durabilidade. Dentre algumas medidas possíveis, a
74
preservação através da introdução de produtos químicos por processos industriais é
a mais eficaz,
PINHEIRO (2001).
Segundo CALIL et al (2006), a madeira de reflorestamento de ciclo curto representa
um real compromisso com o meio ambiente. Entretanto, para viabilizar seu uso na
construção civil, temos que considerar que são espécies cuja durabilidade natural
varia de baixa a moderada e a sua permeabilidade (tratabilidade) é diferenciada aos
preservativos de madeira. Em condições de alta agressividade biológica, a madeira,
principalmente estrutural, deve ser permeável ao tratamento para garantir uma
retenção dos produtos preservativos adequados.
A madeira de eucalipto tratada tem sido usada há décadas na indústria de utilidades
de postes e moirões e mais recentemente dormentes tratados, e tem grande
potencial para uso em construções rurais, urbanas e industriais tais como:
mangueiros, currais, estacas de fundações, estruturas de contenções de terra,
passarelas, pontes, quiosques, galpões rurais e industriais, edificações residenciais,
estabelecimentos comerciais, hotelarias, igrejas, instituições de ensino, sedes de
parques ecológios e ambientais, parques turísticos e com brinquedos infantis,
estruturas de locais de eventos, coberturas especiais, estruturas de arquibancadas,
torres de observação, defensas de rodovias, barreiras acústicas, entre outros. Os
estudos realizados nas universidades e institutos brasileiros têm demonstrado isso.
O eucalipto, usado na sua forma roliça, em construções usuais, onde o alburno
(porção permeável) é totalmente impregnado com produtos preservativos.
Entretanto, o cerne das espécies de eucalipto é impermeável ao tratamento
preservativo, podendo ser deteriorado por organismos xilófagos em condições
extremas de uso, como por exemplo, em contato com o solo. Portanto, delineia-se
um desafio para o setor na busca de produtos e processos para o tratamento deste
cerne para viabilizar a madeira de eucalipto serrada e tratada na construção civil
nestas condições. Vale ressaltar que em situações de menor risco de ataque de
fungos e insetos xilófagos, pode-se buscar a adequação das propriedades da
madeira serrada de eucalipto às condições de uso, tornando-se um material viável,
CALIL et al (2006).
Outra espécie de reflorestamento que vem crescendo no mercado da construção
civil é o pinus, que teve uma adaptação muito boa às condições climáticas do nosso
país. Essa adaptação está diretamente associada à atual disponibilidade e manejo
sustentável dessas florestas cultivadas, CALIL et al (2006).
75
Porém, a utilização de madeira de pinus tratado na construção civil ainda é muito
pequena, principalmente em razão do desconhecimento dos profissionais envolvidos
no setor de construção quanto às características e recomendações para a utilização
deste material (REVISTA DA MADEIRA, 2001).
Em muitos países, o pinus tratado já é utilizado em construções como residências,
pontes, barreiras de som e silos. O uso do pinus apresenta as seguintes vantagens:
menor peso da edificação, portanto, fundações e alicerces mais simples, menor
tempo de construção em relação à alvenaria e redução de desperdício de material,
pois todos os componentes podem ser pré-fabricados (NAHUZ, 2002).
A madeira de pinus é considerada de baixa resistência mecânica e durabilidade
natural, entretanto, apresenta uma alta permeabilidade/tratabilidade às soluções
preservativas, garantindo um tratamento adequado (penetração e retenção) e vida
útil superior a 50 anos, dependendo do produto, processo de tratamento e condição
de uso, CALIL et al (2006).
PINHEIRO (2001) conclui em sua tese doutorado de que a preservação química
industrial é de extrema relevância, principalmente por não reduzir e, em alguns
casos até aumentar os valores das propriedades mecânicas estudadas, além de ser
um método comprovado e eficaz contra a biodeterioração.
3.2.4 Escolha do método de tratamento e do produto preservativo
As técnicas de preservação química consistem basicamente, em introduzir, através
de processos adequados, produtos químicos dentro da estrutura das madeiras,
visando torná-la tóxica aos organismos que a utilizam como fonte de alimentos. A
escolha do processo e do produto preservativo dependerá, principalmente, do tipo
de madeira e das condições de utilização das mesmas, CALIL et al (2006).
O valor de um tratamento preservativo depende da harmonização de cinco fatores:
- da tratabilidade ou impregnabilidade da madeira, característica da essência
escolhida;
- de sua umidade no momento do tratamento;
- das características e possibilidade de emprego do produto preservativo de madeira;
- do método de tratamento;
- da retenção e penetração do produto preservativo na madeira.
76
3.2.4.1 Produtos preservativos
Segundo CALIL et al (2006), os produtos preservativos são definidos como sendo
substâncias ou formulações químicas, de composição e características definidas,
que devem apresentar as seguintes propriedades:
- eficiência na prevenção ou controle de organismos xilófagos;
- segurança em relação ao homem e ao meio ambiente;
- permanência na madeira (não deve perder-se na madeira por decomposição,
evaporação, lixiviação, exsudação ou outros);
- não corrosivo;
- de custo acessível (competitivo);
- disponível no mercado;
- e não deve prejudicar as propriedades físicas e mecânicas da madeira.
Outras características, além das mencionadas, poderão ser essenciais, o que
poderá ser determinado pelas particularidades de uso da madeira.
A seleção adequada de um produto preservativo é a primeira condição para conferir
proteção a uma madeira de baixa durabilidade natural. Segundo CALIL et al (2006),
os preservativos de madeira podem ser agrupados segundo sua natureza:
- oleosos, produtos essencialmente representados pelos derivados do alcatrão de
hulha;
- óleos solúveis, produtos contendo misturas complexas de agentes fungicidas e/ou
inseticidas, a base de compostos de natureza orgânica e/ou organometálica;
- e os hidrossolúveis, produtos contendo misturas mais ou menos complexas de sais
metálicos.
Alguns autores reúnem os preservativos oleosos com os oleossolúveis numa
categoria. A importância de tal critério é meramente didática, pois as modernas
técnicas de produção de emulsões tiram muito do valor desse critério estabelecido
com base na natureza química do solvente utilizado como veículo, CALIL et al
(2006).
Sobretudo, deve-se considerar a busca de produtos preservativos de menor impacto
ao meio ambiente e à higiene e segurança, a disponibilidade de produtos no
mercado brasileiro, os aspectos estéticos (alteração de cor da madeira, por
exemplo), aceitação de acabamento, e a necessidade de monitoramento contínuo.
77
O setor de preservação de madeiras no Brasil é regulamentado e fiscalizado pelo
Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis – IBAMA,
portanto, a consulta a este órgão é sugerida, pois novos produtos podem ter sido
registrados ou alguns não mais permitidos para uso no tratamento de madeiras.
3.2.4.2 Métodos de tratamento
Igualmente importante é a seleção do método de aplicação, ou método de
tratamento. Produto algum poderá conferir proteção satisfatória à madeira se não for
corretamente aplicado. Dependendo da Classe de Uso à qual o componente de
madeira estará sujeito, a aplicação dos produtos preservativos poderá ser efetuada
com base nos seguintes processos: sem pressão, isto é, impregnação superficial da
madeira, ou com pressão, isto é, impregnação profunda da madeira, por aplicação
do preservativo em autoclave, disponível em usinas de preservação de madeiras.
Os processos sem pressão, ou superficiais, caracterizam-se por não utilizarem
pressão externa para forçar a penetração do preservativo na madeira, portanto,
proporcionam baixa retenção e penetração do produto preservativo na madeira. A
impregnação é baseada nos princípios da difusão e/ ou da capilaridade, os quais
proporcionam uma penetração do preservativo quase que superficial, na maioria das
vezes. Como efeito, confere à madeira uma proteção limitada contra os organismos
xilófagos, sendo recomendados para a preservação de peças que estarão sujeitas a
baixos riscos de deterioração biológica (Classes de Uso 1, 2 e 3, principalmente).
Essas considerações referem-se ao uso de produtos preservativos oleosos, óleos
solúveis ou emulsionáveis aplicados às madeiras secas (teor de umidade abaixo de
30% na base seca), pelos processos de aspersão, imersão e pincelamento; e
preservativos hidrossolúveis com propriedades difusíveis, aplicados às madeiras
úmidas (acima de 30%) por estes processos, CALIL et al (2006).
Ainda conforme CALIL et al (2006), no caso de componentes estruturais e
construtivos de madeira utilizados em pontes (Classes de Uso 4, 5 e 6), os
processos de impregnação sob pressão em autoclaves são os mais eficazes e
recomendados. Eles promovem a distribuição e penetração mais uniforme do
produto preservativo em todas as partes permeáveis da madeira com teor de
umidade abaixo do ponto de saturação das fibras (~30%), além de favorecer o
controle da quantidade de preservativo absorvido (nível de retenção) para uma
78
proteção ampla da madeira, mesmo em condições de alto risco de deterioração
biológica.
Estes processos são realizados em instalações industriais, denominadas usinas de
preservação de madeiras, figura 3.4. De um modo geral, pode-se dividir os
processos sob pressão em duas categorias: célula cheia e célula vazia.
Figura 3.4: Usina de Preservação de Madeira, tratamento de impregnação de preservativo em
autoclave. Fonte: Foto tirada pelo autor, em visita técnica à usina Petras, em julho de 2008.
3.2.4.3 Penetração e retenção do produto preservativo
Os principais parâmetros de qualidade para a madeira preservada são a penetração
e a retenção do preservativo absorvido no processo de tratamento.
A penetração é definida como sendo a profundidade alcançada pelo preservativo ou
pelos seus ingredientes ativos na madeira, expressa em milímetros (mm). Já a
retenção é a quantidade do preservativo ou do seus ingredientes ativos, contida de
maneira uniforme num determinado volume da madeira, expressa em quilogramas
de ingrediente ativo por metro cúbico de madeira tratável (kg/m³), CALIL et al (2006).
A especificação de um tratamento preservativo, baseado nas Classes de Uso, deve
requerer penetração e retenção adequadas que dependem do método de tratamento
escolhido. As normas técnicas e a experiência do fabricante podem relacionar estes
parâmetros de qualidade do tratamento, considerando minimamente:
- quanto maior a responsabilidade estrutural do componente de madeira, maior
deverá ser a retenção e penetração do produto preservativo;
- uma maior vida útil está normalmente associada a uma maior retenção e
penetração do produto;
- algumas Classes de Uso, por exemplo, a classe 5, incluem uma gama grande de
condições de exposição, portanto, diferentes retenções e penetrações podem ser
selecionadas;
79
- para uma mesma Classe de Uso, diferenças de micro e macroclima entre regiões,
podem exigir maiores retenções e penetrações;
- a economia em manutenção e a acessibilidade para reparos ou substituições de
um componente podem exigir maiores retenções e penetrações;
- o controle de qualidade de toda a madeira preservada deverá ser realizado para
garantir os principais parâmetros de qualidade: penetração e a retenção do
preservativo absorvido no processo de tratamento.
Em suma, para as madeiras utilizadas nas Classes de Uso 4, 5 e 6, é recomendado
o tratamento sob pressão com produtos preservativos de natureza hidrossolúvel e ou
oleosa. As tabelas 3.2, 3.3 e 3.4 apresentam as combinações entre os produtos
preservativos em função das Classes de Uso de deterioração biológica.
Tabela 3.2: Classe de Uso 4
Fonte: CALIL et al (2006).
Tabela 3.3: Classe de Uso 5
Fonte: CALIL et al (2006).
Tabela 3.4: Classe de Uso 6
Fonte: CALIL et al (2006).
80
Notas:
a. No caso de espécies de folhosas, o cerne é normalmente não tratável, mesmo
sob pressão, portanto uma maior vida útil do componente depende da alta
durabilidade natural desta porção da madeira. No caso de madeiras permeáveis,
como o pinus, ou o alburno da maioria das espécies de folhosas, é possível
impregnação total com o produto preservativo.
b. Componentes estruturais de difícil manutenção, reparo ou substituição e críticos
para o desempenho e segurança do sistema construtivo.
c. Devido à sua natureza oleosa e propriedades químicas, a peça de madeira tratada
com óleo creosoto pode apresentar problemas de exsudação do produto (migração
para a superfície), além de não permitir acabamento com tintas, stains e vernizes.
Portanto, recomenda-se seu uso nos componentes que não entram em contato
direto com as pessoas e ou animais.
d. Componentes estruturais críticos, como estacas de fundações totalmente ou
parcialmente enterrados no solo ou em contato com água doce, utilizados em locais
de clima severo e ambiente com alto potencial de biodeterioração por fungos e
insetos xilófagos.
e. O método de duplo-tratamento com os produtos preservativos CCA e óleo
creosoto deve ser adotado em regiões de ocorrência de Sphaeroma terebrans e
Limnoria tripunctata e na ausência de informações sobre estes organismos xilófagos
no local de uso da madeira.
f. Devido à natureza química dos produtos preservativos recomendados para o
tratamento de madeiras, nos componentes construtivos das estruturas, na
construção civil, que podem estar em contato direto com pessoas ou animais, é
recomendado o uso de acabamentos adequados, como “stains”, vernizes e ou tintas,
para evitar a migração e ou lixiviação do produto preservativo.
3.2.4.4 Precauções gerais
a. Adotar a Classe de Uso mais agressiva quando diferentes partes de um mesmo
componente apresentam diferentes Classes de Uso.
b. Situações em que um componente fora de contato com o solo for submetido a
intenso umedecimento, considerar uma situação equivalente ao contato com o solo
ou água doce.
81
c. Componentes inacessíveis quando em serviço ou quando sua falha apresente
conseqüências sérias, é aconselhável considerar o uso de madeira de alta
durabilidade natural ou um tratamento preservativo que proporcione maior retenção
e penetração do produto preservativo na madeira.
d. A diferente durabilidade natural e tratabilidade do alburno e cerne devem ser
sempre consideradas.
e. Se o risco de lixiviação do produto preservativo existe, considerar a proteção dos
componentes durante construção e ou transporte.
f. Fatores como manuseio das peças tratadas, práticas durante a construção,
integridade de acabamentos ou compatibilidade do produto preservativo com o
acabamento, podem afetar o desempenho da madeira preservada.
g. Adoção um sistema de secagem adequado para a produção de madeira roliça
tratada de boa qualidade e, conseqüentemente, do produto final.
3.3 SECAGEM DA MADEIRA
Segundo a NBR 8456:1984, os postes de eucalipto, devem antes da aplicação do
preservativo, serem submetidos ao processo de secagem natural preferencialmente,
ou de condicionamento artificial. Esta etapa é conhecida tecnicamente com fase de
sazonamento.
Conforme a NBR 8456:1984, a secagem natural deve ser ao ar livre e as peças de
eucalipto devem ser mantidas em pátios de secagem preferencialmente sombreados
e por tempo suficiente (3 a 6 meses, aproximadamente) de modo a atingir o teor de
umidade especificado no item 5.1.1. desta norma. O pátio de secagem deve situar-
se preferencialmente em lugares altos, não úmidos, bem drenados e livre de
vegetação e detritos. Os postes devem ser reunidos em camadas de maneira a
permitir ventilação entre eles.
Ainda conforme a NBR 8456:1984, em caso de conveniência ou quando as
condições climáticas sejam tais que a longa secagem ao ar livre dê possibilidade de
deterioração, pode-se usar condicionamento artificial, mediante:
a) vapor;
b) aquecimento em preservativo á pressão atmosférica;
c) aquecimento em óleo, sob vácuo, ou;
d) secagem em estufa.
82
Observação: em qualquer dos casos a temperatura não deve ultrapassar a 105°C.
O teor de umidade assume papel de importância para a correta utilização industrial
das madeiras, senão o mais importante, pois o processo de secagem influi
decisivamente nas dimensões finais a serem utilizadas NAZAR (2007).
A água na madeira é composta basicamente em livre e água de impregnação,
conforme demonstrado na figura 5.5.
O teor de umidade correspondente ao mínimo de água livre e ao máximo de água de
impregnação é denominado ponto de saturação das fibras. Para as madeiras
brasileiras, situa-se em torno de 25%, sendo que até esse percentual pouco dano
ocorre no material a partir desse ponto, a perda de umidade é acompanhada de
retração, com as respectivas reduções de dimensões e aumento de resistência,
NAZAR (2007).
Figura 3.5: Água livre e água de impregnação na madeira. Fonte: CALIL (2001).
Em termos de cálculo estrutural, a NBR 7190:1997 especifica a umidade de 12%
como referência para ensaios e valores de resistência, e recomenda a correção do
F
u
de resistência e do E
u
do módulo de elasticidade para os valores de umidade de
12%.
83
4 LIGAÇÕES
Ligações, também conhecidas no meio técnico, como conexões, devem ser
consideradas pontos fundamentais na segurança de estruturas de madeira. Em
algumas situações, a falha de uma conexão poderá ser responsável pelo colapso
da estrutura. Como exemplo desta situação, pode ser citado o caso comum de
telhados em duas águas com estrutura em treliças triangulares, nos quais se tem a
presença de ligações fundamentais: o nó de apoio, a emenda do banzo inferior e o
nó de cumeeira. O comprometimento de uma destas ligações pode levar ao colapso
da estrutura treliçada, CALIL et al (2003).
Segundo a NBR 7190:1997, as ligações mecânicas das peças de madeira podem
ser feita por meio dos seguintes elementos:
• pinos metálicos (pregos ou parafusos);
• cavilhas (pinos de madeira torneados);
• conectores (anéis metálicos ou chapas metálicas).
Os pinos metálicos, principalmente os parafusos, podem ser considerados como os
utilizados com maior freqüência. Conforme o item 8.3.4 da NBR 7190:1997,
recomenda-se que os parafusos estruturais tenham diâmetros não menores que
10 mm e resistência característica de escoamento f
yk
de pelo menos 240 MPa.
Conforme o item 10.2.3 da NBR 7190:1997 as espessuras mínimas para arruelas
de aço devem ser de 9 mm para ligações em elementos estruturais de pontes e 6
mm em outras estruturas, não devendo em caso algum ser inferior a 1/8 do lado,
no caso das arruelas quadradas ou do diâmetro, no caso das arruelas redondas.
A segurança de elementos de conectores metálicos deve ser verificada de acordo
com as prescrições da NBR 8800. A espessura mínima das chapas de aço das
ligações devem ser de 9 mm paras as conexões entre elementos estruturais de
pontes e 6 mm em outros casos, conforme descrito no item 10.2.4 da NBR
7190:1997.
No cálculo das ligações, a NBR 7190:1997 não permite a consideração benéfica do
atrito entre as superfícies de contato, devido à retração e à deformação lenta da
madeira. Também não deve ser considerado o atrito proporcionado por estribos,
braçadeiras ou grampos, CALIL et al (2003).
A madeira, quando perfurada, pode apresentar problemas de fendilhamento. Para
evitá-los, devem ser obedecidos os espaçamentos e pré-furações especificados
84
pela NBR 7190:1997, para cada tipo de dispositivo utilizado.
Conforme a NBR 7190:1997, o estado limite último de uma ligação é atingido por
deficiência de resistência da madeira ou do elemento de ligação.
O dimensionamento da ligação é feito pela seguinte condição de segurança:
Sd
Rd
onde: Sd o valor de cálculo das solicitações.
Rd é o valor de cálculo da resistência.
As ligações em construções de estruturas com peças de madeira roliça são mais
difíceis de serem confeccionadas do que as ligações com madeira serrada. Em
alguns casos, a peça de madeira roliça precisa ser cortada para facilitar a conexão
das juntas e garantir o melhor comportamento entre os elementos estruturais nas
ligações.
Portanto, este é um dos principais problemas para a resistência ao uso de
construções com peças de madeira roliça, onde os processos de execução das
ligações são realizados por métodos bastante artesanais e dificultosos, aos quais em
alguns casos apresentam baixa eficiência.
O problema de processos artesanais de execução de ligações é comentado no
trabalho de MAIA e CALIL (1989). Os autores apresentam o projeto e execução de
uma residência construída no litoral, em que se utilizou peças roliças tratadas de
eucalipto Citriodora. Portanto, neste projeto, todo o sistema estrutural composto por
vigas e colunas, é constituído por peças de eucalipto Citriodora, substituindo o
sistema convencional de Concreto Armado. Outra dificuldade citada no artigo foi à
confecção dos detalhes “in loco”, os quais foram executados artesanalmente,
contando apenas com a prática do carpinteiro local e grande número de auxiliares.
Desta forma, o emprego de peças roliças de madeira tratada como solução
construtiva, sem projeto elaborado por profissional com conhecimento específico e
sem utilização mão de obra especializada e matéria prima selecionada, pode
ocasionar em encarecimento do custo final da construção, além da não garantia da
segurança da estrutura.
Visando então, promover o uso mais eficiente das ligações entre os elementos
estruturais com peças de madeira, o objetivo deste capítulo é apresentar os tipos
mais usuais de conexões nestas estruturas.
85
4.1 LIGAÇÕES POR ENTALHES
As ligações por entalhes devem ser empregadas apenas para a transmissão de
esforços de compressão entre as peças. Os esforços são transmitidos por contato
direto entre os elementos. No caso de inversão de esforços, causada pela ação do
vento, deve ser prevista outra forma para transmitir a tração. O dimensionamento
das ligações por entalhes requer a verificação de efeitos localizados, como a
compressão no local de transmissão do esforço e, em alguns casos, a tendência a
promover cisalhamento paralelo às fibras da madeira, CALIL et al (2003).
As ligações por entalhes são tipos de ligações comumente adotados para sistema
viga-coluna no Brasil, e constituem num encaixe côncavo no topo da coluna e às
vezes fixadas verticalmente com adição de barra de aço galvanizado (pino metálico)
ou cavilha de madeira, para impedir a separação das peças. A confecção da ligação
por entalhe, de encaixe cilíndrico, no topo da peça, é realizada com auxílio de
furadeira manual, e formão. Na figura 4.1, estão apresentados os processos de
confecção em peças roliças, de ligações por entalhes , de encaixe cilíndrico, no topo
da peça.
Figura 4.1: Confecção da ligação p/ entalhe, de encaixe cilíndrico, no topo da peça.
Fonte: www.flickr.com/photos/andre_costa/sets/72157610865518855/
4.2 LIGAÇÕES COM CAVILHAS DE MADEIRA
Uma opção aos pinos metálicos são as cavilhas de madeira, que apresentam um
funcionamento semelhante quanto à transmissão dos esforços. As cavilhas têm a
vantagem de poderem ser utilizadas em ambientes agressivos aos pinos metálicos,
CALIL et al (2003).
Para a confecção de cavilhas, a madeira utilizada deve apresentar como
propriedades mínimas de resistência os valores especificados para a Classe C60.
Caso sejam utilizadas espécies de densidade inferior, estas devem ser impregnadas
com resinas que aumentam a sua resistência até a valores compatíveis com a
classe C60, CALIL et al (2003). A pré-furação deve apresentar o mesmo diâmetro da
cavilha, figura 4.2.
86
Os critérios para a determinação da resistência de uma cavilha, para uma dada
seção de corte, seguem os mesmos especificados para ligações por pinos metálicos,
neste caso, sendo considerados os seguintes parâmetros da madeira:
- resistência à compressão paralela (f
c0
,
d
) da cavilha considerada em sua flexão;
- resistência à compressão normal da cavilha (f
c90,d
);
- diâmetro da cavilha (d);
- diâmetro das peças roliças, que corresponde espessura convencional (t) da
madeira serrada, conforme a NBR 7190:1997.
Figura 4.2:
Ligações por cavilhas. Fonte: PARTEL (1999).
4.3 LIGAÇÕES COM BARRAS ROSQUEADAS, ARRUELAS E PORCAS
Ligações utilizando barras de aço rosqueadas, fixadas com arruelas e porcas nas
extremidades, tem sido largamente empregadas em conexões entre os elementos
estruturais, com peças roliças de madeira.
Após a colocação do parafuso ou barra rosqueada, e arruelas, as porcas são
apertadas, comprimindo fortemente a madeira na direção transversal, sendo o
esforço transferido à madeira com auxílio das arruelas.
A NBR 7190:1997, define a resistência total de um pino como sendo a soma das
resistências correspondentes às suas diferentes seções de corte. E a resistência
característica de escoamento mínima do aço utilizado na fabricação de pregos e
parafusos deve ser, de acordo com a Norma Brasileira, de 600 MPa e 240 MPa,
respectivamente.
Em ligações parafusadas, duas situações podem ocorrer neste caso:
- pré-furação não maior que o diâmetro mais 0,5 mm, para consideração de ligação
rígida;
- valores maiores que o anterior, com consideração de ligação deformável.
Segundo a NBR 7190:1997, entende-se por ligação rígida aquelas que obedecem
aos critérios de pré-furação e utilizem no mínimo quatro pinos.
87
Na figura 4.3a os desenhos detalham diversos tipos de ligações utilizando barras de
aço rosqueadas, fixadas com arruelas e porcas nas extremidades, tanto em
conexões entre elementos estruturais utilizando somente peças roliças de madeira,
quanto ligações mistas de madeira roliça com madeira serrada. A figura 4.3b
apresenta ligações entre elementos estruturais com madeira roliça, utilizando barras
de aço rosqueadas, fixadas com arruelas e porcas nas extremidades.
(a) (b)
Figura 4.3: (a) Ligações com barras rosqueadas, arruelas e porcas. Fonte: HOLZ (1995).
(b) Ligações deste sistema em peças roliças. Fonte: Foto tirada pelo autor.
4.4 LIGAÇÕES COM BARRA ROSQUEADA E PINO METÁLICO (DOWEL-NUT)
Este tipo de ligação consiste num sistema com barra de aço rosqueada, pino
metálico, arruela e porca, ou parafuso com rosca e pino metálico. Em um furo
transversal passando pelo eixo da viga próximo a coluna conecta-se o pino metálico
que possui um furo com rosca fêmea compatível com o diâmetro da rosca da barra
de aço. A barra de aço rosqueada é então introduzida passando transversalmente
pela coluna e em um furo no eixo longitudinal da viga de forma a rosquear no orifício
do pino metálico transversal. Na extremidade externa da barra de aço na face
externa da coluna, introduz-se a arruela e a porca, comprimindo fortemente a
madeira da coluna na direção transversal. Conseqüentemente a barra de aço
introduzida longitudinalmente no eixo da viga, ao rosquear com o pino transversal à
viga, conecta-se na face interna da coluna como representa a figura 4.4.
88
(a) (b) (b)
Figura 4.4: Ligações metálicas com barra rosqueada e pino. Fonte: Acervo do autor.
Um exemplo desta ligação, foi utilizado por WOLF et al (2000), em conexões para
treliça espacial, figura 4.5.
(a)
(b) (c)
Figura 4.5: Ligação Dowel-Nut para treliça espacial: (a) detalhes da conexão; (b) nó de conexão da
treliça espacial; (c) modos de ruptura da madeira conífera Douglas. Fonte: WOLF et al (2000).
4.5 LIGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS EXTERNAS PARAFUSADAS
As ligações em elementos estruturais em peças roliças de madeira, executadas com
chapas metálicas externas, também podem ser denominadas como talas metálicas.
A conexão é executada através de barras de aço com rosca, que atravessam
transversalmente as chapas e as peças de madeira roliça. Com o aperto das porcas
nas extremidades das barras de aço, travam o sistema comprimindo as peças de
madeira. HOLZ (1995) demonstra este sistema de ligação, como pode ser visto na
figura 6.6a. Normalmente neste tipo de ligação é comum modificar as madeiras
roliças fatiando duas faces externas, de maneira a tornarem planas e contínuas,
para unir adequadamente junto às faces das chapas metálicas. A figura 4.6b
apresenta uma ligação aparentemente rígida, pois possuem quatro parafusos em
89
cada peça, com chapas metálicas externas unindo as peças, compondo a cumeeira
da cobertura de um sistema de galpão tipo pórtico.
(a) (b)
Figura 4.6: (a) Ligações com chapas metálicas externas. Fonte: HOLZ (1995).
(b) Ligação deste sistema. Fonte: Foto tirada pelo autor.
4.6 LIGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS INTERNAS PARAFUSADAS
Estes tipos de ligações consistem em sistemas com chapas metálicas que são
introduzidas em cortes longitudinais tipo fenda nos eixos das peças de madeira
roliça, normalmente nas extremidades destas peças e com espessura da chapa
metálica. A conexão também é executada através de barras de aço com rosca, que
atravessam transversalmente as chapas e as peças de madeira roliça. Com o aperto
das porcas nas extremidades das barras de aço, travam o sistema comprimindo as
faces internas das peças de madeira com as faces da chapa metálica. A figura 4,7a
demonstra um desenho de projeto de conexão deste sistema de ligação. A figura
4.7b apresenta um detalhe da conexão executada deste projeto, sendo uma ligação
aparentemente rígida, pois possuem quatro parafusos em cada peça, com chapas
metálicas internas unindo as peças, compondo uma ligação de canto de um sistema
de quiosque e a chapa metálica em que apóia este sistema será conectada à coluna
e fixada através de barras de aço com rosca, arruelas e porcas.
(a) (b)
Figura 4.7: Ligações com chapas metálicas internas: (a) desenho da conexão no projeto; (b) detalhe
da conexão. Fonte: BEAUDETTE CONSULTING ENGINEERS INC.
90
4.7 LIGAÇÕES COM CONSOLES METÁLICOS PERFURADOS E PARAFUSADOS
Na Califórnia, a empresa de construções e consultoria de estruturas de “log home”, a
“Whisper Creek Developers Inc.”, utiliza nas ligações entre os elementos estruturais,
conexões industrializadas, de consoles metálicos perfurados e parafusados, figura 4.8.
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Figura 4.8: Principais tipos de ligações com consoles metálicos perfurados e parafusados, (a) topo de
colunas que suportam vigas contínuas de madeira roliça; (b) topo de colunas que suportam vigas
contínuas de madeira serrada; (c) extremidades de vigas roliças que apóiam nas colunas; (d)
extremidades de vigas roliças que apóiam em vigas ou pilares de madeira serrada; (e) extremidades
de vigas serradas que apóiam em colunas; (f) vigas roliças de transição onde nascem colunas.
Fonte: Whisper Creek Developers Inc.
4.8 LIGAÇÕES COM CHAPAS METÁLICAS GALVANIZADAS PERFURADAS E PREGADAS
Os conectores de chapas metálicas galvanizadas perfuradas e pregadas (figura 4.9),
são componentes eficientes para construções de galpões rurais, utilizando madeira
roliça com diferentes diâmetros, desenvolvidos para realizar ligações entre as peças
de maneira simples, e proporcionam curto tempo de execução na montagem da
estrutura.
a) Ligações coluna-viga reta b) Ligações coluna-viga inclinada.
Figura 4.9: Tipos de Conectores de chapas metálicas galvanizadas perfuradas. Fonte: HOLZ (1995).
91
Estes conectores normalmente são fabricados por empresas especializadas. A
GANG-NAIL do Brasil é fornecedora de uma linha destes conectores, sendo
confeccionados em peças únicas em aço especial zincado por imersão a quente,
com 1,95mm de espessura, sem emendas ou soldas, garantindo tecnicamente as
ligações entre as peças, figura 4.10.
Figura 4.10: Conectores de chapas metálicas galvanizadas perfuradas. a) Ligações de topo viga-viga,
inclinadas; b) Ligações coluna-viga inclinada. Fonte: www.gangnail.com.br
Normalmente estes conectores são especialmente indicados para construções de
galpões (figura 4.11), permitindo vãos de até 10 metros em duas águas com sistema
de tirantes e contraventamentos. Porém outras soluções podem ser adotadas como
de uma água ou ainda de duas águas desencontradas ou seriadas.
Figura 4.11: Ligações com chapas perfuradas e pregadas – Fonte: RANTA-MAUNUS (2002).
A mesma rapidez de execução é possível de ser obtida utilizando-se cintas com
chapas metálicas perfuradas e pregadas para as fixações de terças. Vigas com
peças roliças de madeira não deverão ser usadas nesta forma de construção, sem a
confecção de entalhe na peça, de modo a evitar movimentos laterais do topo das
colunas. Os postes agindo como elementos inclinados não são restritos pelas juntas
mas pela flexibilidade inerente das seus cortes transversais circulares PARTEL
(1999). Exemplos destes conectores típicos são apresentados na figura 4.12.
a)
b)
92
a) chapas perfuradas pregadas b) cintas perfuradas pregadas
Figura 4.12: Conectores de terças com chapas e cintas metálicas galvanizadas perfuradas.
Fonte: HOLZ (1995).
4.9 CHAPAS METÁLICAS GALVANIZADAS COM DENTES ESTAMPADOS
As chapas Metálicas Galvanizadas com Dentes Estampados, são fabricadas por empresas
especializadas. A GANG-NAIL do Brasil é fornecedora de uma linha de conectores anti-
racha para madeira roliça denominada GN-18, para aplicação nas extremidades de postes,
toras e mourões, garantindo maior controle das tensões internas nas fibras das madeiras,
evitando que as rachaduras já existentes se alastrem, reduzindo os níveis de fendilhamento
durante o processo de secagem da madeira, figura 4.13.
(a) detalhe das chapas (b) chapas fixadas no topo das peças
Figura 4.13: Chapas metálicas galvanizadas com dentes estampados. Fonte: www.gangnail.com.br
As chapas de dentes estampados são mais empregadas em conexões de peças
estruturais de madeira serrada. A figura 4.14 detalha a conexão de uma viga
composta de seção dupla de madeira serrada, no topo da coluna, com chapas de
dentes estampados e pinos metálicos, HOLZ (1995).
Figura 4.14: Juntas no topo da coluna. Fonte: HOLZ (1995).
93
4.10 LIGAÇÕES PARA NÓS DE TRELIÇAS ESPACIAIS
Os métodos de ligações para treliças espaciais viabilizam a utilização do material
para construções de coberturas com grandes vãos utilizando peças roliças de
madeira de pequenos diâmetros da ordem de 10 cm.
Portanto, em estruturas espaciais com madeira roliça, é necessária como um
intermediário, uma articulação de aço especial no nó. A figura 4.15a apresenta
detalhes de peças metálicas que compõem a conexão, para a ligação dos nós, com
as chapas fixadas nas peças roliças de madeira, relativas à situação do plano
espacial. A foto na figura 4.15b representa como é composto este sistema de
ligação.
(a) (b)
Figura 4.15: (a) Detalhes das conexões das peças de madeira roliça em estruturas espaciais, fonte:
HUYBERS (1991); (b) Foto da conexão deste sistema de ligações, fonte: RANTA-MAUNUS (2002).
Na extremidade da peça de madeira roliça, corta-se uma fenda de aproximadamente
6 mm de espessura. Confecciona-se dois furos alinhados transversalmente a seção
e perpendiculares a fenda aberta. Então, uma chapa metálica de 6 mm é introduzida
na fenda. Dois pinos tubulares de 17x 3 mm de espessura de parede e 90 mm de
comprimento são então fixadas nestes furos em cada extremidade. Esses pinos são
fixados no lugar por laços de arame galvanizado, geralmente, quatro fios de arame
são entrelaçados através de cada pino. Conforme a figura 4.16, cada arame é
retorcido em volta da peça de madeira roliça e passam dentro dos furos da peça
roliça e da chapa, contendo as pequenas cavilhas tubulares. O arame é então fixado
dos dois lados para possibilitar a ligação das chapas perpendicularmente ao topo
das peças, geralmente a espessura do arame usado é de 4 mm. Os arames e as
cavilhas tubulares atuam juntos para transferir os esforços da peça roliça para a
peça metálica.
94
Figura 4.16: Detalhe da conexão com a chapa metálica. Fonte: HUYBERS (1991).
A transferência dos esforços de um elemento a outro acontece por intermédio de
chapas de aço dentro das fendas, nas extremidades dos postes e dos laços de
arame desenvolvidos pela Delfi Universily of Technology, na Holanda.
Desta forma, HUYBERS (1991) apresenta estas conexões com laços de arame
galvanizados aplicados em estruturas espaciais de até 3 andares. São ligações em
estruturas espaciais por intermédio de peças metálicas ou cantoneiras compostas.
Os detalhamentos das estruturas espaciais em madeira roliça trazem novas
alternativas que podem vir a solucionar o problema de execução de simples
ligações. Para esse fim foi desenvolvida uma ferramenta manipulada manualmente
que confecciona e fixa laços de arame galvanizado firmemente ao redor de qualquer
objeto, mas particularmente como um método de junção.
Além da função de fixação, estes laços, também tem a finalidade de solucionar a
tendência de fendilhamento nas extremidades das peças roliças, sendo essa região
que dificulta a formação de conexões confiáveis entre os elementos estruturais.
Conforme a figura 4.17, para a confecção das ligações e montagem das treliças
espaciais com peças roliças, seguem- se as seguintes etapas:
1- O arame é entrelaçado na peça e a ferramenta que tem um cabo fixo e um cabo
móvel com uma engrenagem dentada, é posicionada;
2- A ferramenta trabalha com um dispositivo de ajuste para corte automático do
arame;
3- O laço é apertado através do cabo móvel, o cortador é fechado e então as
extremidades dos laços são retorcidos girando-se toda a ferramenta em tomo do seu
eixo vertical;
4- As pontas dos arames retorcidos são marteladas, e fixadas com um grampo
metálico;
5- O comprimento final do arame torcido mede aproximadamente 30 cm.
95
Figura 4.17: Etapas para execução dos laços. Fonte: HUYBERS (1991).
Outro tipo de ligação utilizado em nós de treliças espaciais é constituído por
cantoneiras compostas, a necessidade de tal elemento articulador, foi desenvolvido
por um projeto especial composto de chapas e perfis metálicos. O sistema permite
aplicação da conexão em bases e diagonais, figura 4.18.
(a) (b)
Figura 4.18: (a) Detalhes de montagem dos conectores com perfis metálicos, utilizados em treliças espaciais;
(b) Foto das conexões deste sistema de ligações. Fonte: HUYBERS (1991).
Desta forma, as chapas de aço que fazem a ligação nas extremidades das peças de
madeira, são compostas por pequenas peças metálicas em ângulo soldadas sobre
perfis de cantoneiras. Essa ligação gera um resultado onde as peças de madeira
podem ser simplesmente parafusadas unido-as entre si, sem elementos adicionais
no nó, como em outras estruturas.
Também se destaca outro tipo de ligação utilizado em nós de treliças com peças
roliças de pequeno diâmetro, porém que não necessita de elementos metálicos
embutidos, é a LPSA (Light Post-tensioned Segmented Arch). A estrutura consiste
no uso de tubos metálicos pré-fabricados onde as pontas da madeira de pequeno
96
diâmetro se encaixam. Desta forma, a estrutura LPSA é composta de vários
segmentos conectados entre si. Um sistema de fios tracionados transforma o
conjunto numa rígida estrutura, onde todas as peças estão comprimidas, figura
4.19. A principal vantagem deste sistema é o de não haver embutimento de
qualquer elemento metálico na madeira roliça, evitando assim que danifique a
estrutura de anéis de crescimento que segundo AL-KHATTAT (2002) é o que torna
possível prever o comportamento da estrutura.
Figura 4.19: Exemplo de conexão LPSA – Fonte: RANTA-MAUNUS (2002).
4.11 LIGAÇÕES COM CINTAS METÁLICAS ENTRELAÇADAS
Esse tipo de ligação foi executado no tabuleiro da Ponte Pênsil sobre o rio Tietê em
1977. Foi encontrada pela equipe de engenheiros responsáveis do LaMEM, grande
dificuldade de execução nesse tipo de ligação, principalmente para o
posicionamento e a fixação das cinta metálicas. As chapas metálicas utilizadas na
Ponte para a Nitroquímica Brasileira foram de 6 mm de espessura. Mesmo com a
utilização de barras de menor espessura (3 mm), foi constatada dificuldade de
composição do sistema, figura 4.20.
Figura 4.20: Ligações com cintas metálicas. Fonte: LOGSDON (1982).
97
4.12 LIGAÇÕES COM ANÉIS, BARRAS DE AÇO, ARRUELAS E PORCAS
Um tipo de ligação com maior capacidade de carga é a que emprega os anéis
metálicos (figura
4.21), que são inseridos em sulcos executados previamente nas
peças. A transmissão dos esforços entre as peças tende a provocar o cisalhamento
do disco de madeira interno ao anel e a compressão entre a madeira e o anel,
CALIL et al (2003).
Os anéis metálicos com barras de aço, arruelas e com porcas para travamento
permitem a solidarização de vigas compostas, indicadas para grandes vãos ou
cargas elevadas. De acordo com CALIL et. al. (1994), mais de 60 tipos estão
patenteados nos Estados Unidos, Europa e Rússia, apresentando uma larga
variedade de características, podendo ser fechados ou abertos, lisos ou com
ranhuras. Os anéis metálicos, em geral, são fabricados à base de aço carbono, aço
temperado, ferro fundido ou de liga de metal leve.
O anel é encaixado em cada uma das faces da peça de madeira, nos sulcos
previamente abertos, utilizando-se ferramentas especiais CALIL et. ai. (1994). Estes
sulcos devem ter a espessura igual ou no máximo 0,5 mm, maior que a espessura
do anel, para um perfeito ajustamento do mesmo com as peças a serem ligadas,
evitando-se assim uma eventual folga que influirá na rigidez da ligação. Além da
resistência a cargas elevadas, o anel apresenta a vantagem de permitir a união de
mais elementos concorrentes em um mesmo ponto, como por exemplo em um nó da
treliça, com o emprego de um único parafuso de pequeno diâmetro.
Diante deste contexto, importante pesquisa nesta área foi realizada no Laboratório
de Madeiras e de Estruturas de Madeira, utilizando-se anéis cortados de canos de
água, galvanizados, com diâmetros variando de 2” a 8”. Foram estudados anéis
fechados, partidos e bipartidos, figura 4.21.
(a) (b) (c)
Figura 4.21: (a) Anel Partido; (b) Anel Bipartido; (c) Anel Fechado. Fonte: MATTHIESEN (1987).
Segundo CALIL (1994) os anéis fechados não apresentam corte lateral e sua
principal desvantagem é a dificuldade prática do ajuste dos mesmos nos sulcos
98
realizados na madeira. Os anéis mais comuns na literatura internacional são os
partidos, pois apresentam menor dificuldade de ajuste nos sulcos da madeira,
mesmo quando estes não tenham diâmetro rigorosamente igual aos dos anéis. Este
anel deve ser instalado no encaixe, de preferência, com a fenda normal à direção da
força atuante. CALIL (1994) apresenta algumas recomendações construtivas para a
utilização dos anéis metálicos:
- o diâmetro do anel não deve ultrapassar 0,9 da largura da menor peça da ligação;
- nas peças tracionadas é recomendada a colocação de 1 a 2 parafusos de 6 mm
nas extremidades das peças de ligação;
- a penetração do anel não deve ultrapassar a metade da espessura da menor
ligação, tendo em vista garantir a sua resistência, mesmo após a colocação do anel;
- distâncias recomendadas para as ligações de compressão: espaçamento das
bordas: 1,0 /espaçamento entre os anéis: 1,5;
- distâncias recomendadas para as ligações por tração: espaçamento das bordas:
1,5 ;
- espaçamento entre os anéis: 1,5
Com a solidarização de peças roliças de madeira é possível a composição de vigas
com duas ou mais peças.
Segundo ABDALLA (2002), a viga composta de duas peças circulares solidarizadas
por anéis metálicos apresenta desempenho muito dependente do processo de
fabricação e da homogeneidade das peças ligadas. Entretanto apresenta,
seguramente, um momento de inércia real de no mínimo, duas vezes ao momento
de inércia de um conjunto não solidarizado.
HELLMEISTER (1978) apresentou um sistema de viga composta para estruturas de
pontes, utilizando as vigas bicirculares duplas solidarizadas por anéis metálicos,
conforme detalhes de ligações da figura 4.22.
Figura 4.22: Sistema de viga bicircular dupla. Fonte: HELLMEISTER (1978).
99
LOGSDON (1982) apresentou um conjunto organizado de cálculo e
dimensionamento de pontes, utilizando as vigas bicirculares solidarizadas por anéis
metálicos, conforme detalhes de ligações da figura 4.23.
Figura 4.23: Esquema de montagem da viga bicircular. Fonte: LOGSDON (1982) apud PARTEL (1999).
Segundo LOGSDON (1982), também é possível a união horizontal de várias peças
roliças de madeira utilizando-se anéis e barras metálicas parafusadas, formando
elementos de placa. A figura 4.24 apresenta um esquema com ligações com anéis e
barras metálicas, em estruturas de pontes em placa simples.
100
Figura 4.24: Ligações com anéis e barras metálicas (dispostos nas posições horizontais), unindo os
elementos estruturais de peças roliças de madeira, compondo o tabuleiro da estrutura de ponte em
placa simples. Fonte: MATTHIESEN (1987).
MATHIESSEN (1987) apresenta um sistema misto de uma camada de regularização em
concreto e asfalto, solidarizados com a união horizontal de várias peças roliças de
madeira utilizando-se anéis metálicos e barras de aço parafusadas horizontalmente,
que tem um comportamento de sistema em placa, reforçada com nervuras de
seções bicirculares, também conectadas com anéis metálicos e barras de aço
parafusadas, figura 4.25.
(a) Perspectiva do tabuleiro
(b) Seção transversal: detalhes das conexões
Figura 4.25: Ligações com anéis e barras metálicas (dispostos nas posições horizontais e verticais),
unindo os elementos estruturais de peças roliças de madeira, compondo o tabuleiro da estrutura de
ponte em placa nervurada com sistema misto de uma camada de regularização em concreto e
asfalto. Fonte: MATTHIESEN (1987) apud PARTEL (1999).
101
4.13 LIGAÇÕES COM CONECTORES DE AÇO PARA ESTRUTURAS MISTAS
Em estruturas mistas com peças de madeira roliça e concreto armado, para garantir a
adequada aderência do concreto ao elemento estrutural de madeira, são necessárias
instalações de conectores de aço (pinos metálicos inclinados) chumbados com adesivo epóxi
em furos nas peças de madeira roliça conforme a figura 4.26b. A figura 4.26a apresenta
detalhes de um projeto de conectores de aço para tabuleiro de pontes de estruturas mistas de
madeira roliça, concreto armado. A característica principal deste sistema é a distribuição
uniforme da carga aplicada no conjunto, CALIL, et al (2006).
(a) (b)
Figura 4.26: (a) Detalhes de projeto de conectores de aço para tabuleiro de estruturas mistas de
madeira roliça, concreto armado; (b) Instalação dos conectores metálicos colados com adesivo epóxi,
nas longarinas de madeira roliça. Fonte: CALIL, et al (2006).
4.14 LIGAÇÕES NA INTERFACE DA ESTRUTURA DE MADEIRA COM A ALVENARIA
As ligações na interface da estrutura de madeira roliça com a vedação em
alvenaria de fechamento de parede, influencia diretamente no desempenho de
durabilidade da edificação, sendo assim, é extremamente importante a correta
execução da mesma. Desta forma, a união dos elementos estruturais de madeira
com as alvenarias devem ser executadas através de pinos metálicos ou telas de aço
galvanizados.
As figuras 4.27a e 4.27b apresentam as propostas desenvolvidas por ALTOÉ (2009)
para solucionar este tipo de ligação na interação alvenaria e estrutura de madeira
roliça.
102
a) fixação de pregos na madeira b) fixação de telas na madeira com a alvenaria
Figura 4.27: Ligação entre estrutura e alvenaria. Fonte: ALTOÉ (2009).
4.15 LIGAÇÕES DE SISTEMAS PARA CONSTRUÇÕES DE PAREDES AUTOPORTANTES
Outro tipo de ligação utilizando barras, arruelas e porcas, são sistemas
industrializados para construções do tipo de paredes autoportantes em toras
normalmente torneadas, sobrepostas com encaixe macho e fêmea. Porém são
barras longas especiais, com rosca nas extremidades, figura 4.28.
Figura 4.28: Sistemas de ligações para construções do tipo de paredes autoportantes
em toras torneadas. Fonte: RANTA-MAUNUS (2002).
4.16 LIGAÇÕES EM PEÇAS COMPRIMIDAS
Peças comprimidas estão presentes em componentes de treliças, sistemas de
contraventamento, além de colunas isoladas ou pertencentes a pórticos. Estas
peças podem estar sujeitas a compressão simples e à flexo-compressão por ação da
carga aplicada com excentricidade ou de momento fletor oriunda de cargas
transversais, em combinação com a carga axial de compressão. As peças
comprimidas, de madeira roliça, podem ser de seção simples com apenas uma peça
roliça, ou de seção composta conforme apresentado na figura 4.29.
Segundo KARLSEN (1967) apud GARCIA (1986), são muito comuns mastros de
uma única tora roliça, estaiados, alcançar até 65 m, com possibilidade de atingir de
90 m a 150 m com seções compostas de 3 toras (figura 4.29a) a 4 toras (figuras
4.29b,c,d) respectivamente, interligadas por barras de aço rosqueadas passantes,
arruelas e porcas.
103
(a) (b) (c) (d)
Figura 4.29: Seções transversais compostas, para elementos comprimidos, com peças roliças de
madeira: (a) seção composta por três peças roliças, conexões com barras de aço rosqueadas
passantes, arruelas e porcas; (b) seção composta por quatro peças roliças, com espaçadores
interpostos de peças roliças; (c) seção composta por quatro peças roliças, com conexões metálicas
especiais para fixação de esticadores de tirantes; (d) seção composta por quatro peças roliças, com
espaçadores interpostos de peças de madeira serrada e com conexões metálicas especiais para
fixação de esticadores de tirantes. Fonte: KARLSEN et al (1967).
As peças comprimidas axialmente são emendadas de topo, transferindo-se
diretamente o esforço de uma peça para a outra. O corte das peças devem ser feitos
rigorosamente em esquadro, para garantir a superfície uniforme de contato, para a
transferência dos esforços, figura 4.30a. Segundo PFEIL et al (2003), nas obras
provisórias, em colunas sem perigo de flambagem, a fixação na emenda de topo,
pode ser feita por um pino metálico, figura 4.30b.
(a) (b)
Figura 4.30: Emendas de peças roliças de madeira comprimidas axialmente: (a) corte em esquadro
das seções de contato; (b) fixação da emenda por meio de pino. Fonte: PFEIL et al (2003).
Em geral, há necessidade se conferir uma certa rigidez à emenda, o que se
consegue por meio de cobrejuntas laterais parafusadas ou pregadas. As emendas
são em geral feitas por quatro cobrejuntas. Na figura 4.31a, vê-se uma emenda de
104
topo, com quatro cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e parafusadas
com barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas, já na figura 4.31b, vê-se uma
emenda de topo, com quatro cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e
parafusadas com parafusos auto-atarrachantes, e na figura 4.31c uma emenda de
topo, com quatro cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e pregadas.
Em colunas de pequena carga, podem ser utilizadas as emendas através de, corte
vertical figura 4.31d ou por meio de corte inclinado figura 4.31e, ambas parafusadas
transversalmente com barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas, e que
dispensam as cobrejuntas laterais. Vale lembrar que conforme a NBR 7190:1997,
para que uma ligação possa ser considerada rígida, deve-se obedecer aos critérios
de pré-furação e utilizar no mínimo quatro pinos metálicos.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Figura 4.31: Emendas em elementos estruturais de peças roliças de madeira, comprimidas
axialmente: (a) emenda de topo, com quatro cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e
parafusadas com barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas; (b) emenda de topo, com quatro
cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e parafusadas com parafusos auto-
atarrachantes; (c) emenda de topo, com quatro cobrejuntas laterais de chapas metálicas perfuradas e
pregadas; (d) emenda por meio de corte inclinado com abraçadeiras de aço galvanizado, parafusos,
arruelas e porcas; (e) emenda por meio de corte vertical e parafusadas com barras rosqueadas
passantes, arruelas e porcas; (f) emenda por meio de corte inclinado e parafusadas com barras
rosqueadas passantes, arruelas e porcas. Fontes: Figuras (a)(b)(c) GARCIA (1986); Figura (d)
KARLSEN (1967).
O cálculo das emendas de peças comprimidas axialmente deve atender duas
condições:
- transmissão dos esforços;
- inércia da coluna na emenda, para efeito de flambagem.
105
4.17 LIGAÇÕES NAS BASES DAS COLUNAS
Uma das mais econômicas formas de construção com madeira roliça está no uso de
postes de madeira como estruturas simplesmente engastadas, sendo esta uma
prática corrente em vários países ao redor do mundo. OBERG (1982) propôs um tipo
de fundação, em que o poste de madeira roliça é instalado em um furo no solo, tipo
broca, com seção circular de diâmetro D, maior que o diâmetro do poste, e na região
do vazio que circunda a base do poste é preenchido com concreto, ou
ocasionalmente somente com pedregulho, conforme ilustra a figura 4.32. Desta
forma os custos para fundações das edificações, com estes sistemas, são na maior
parte reduzidos, PARTEL (1999).
Figura 4.32: Esquema de fundação de postes em brocas. Fonte: GARCIA (1996).
DRÕGE13, apud HOLZ (1995), observou um decréscimo na ordem de 45% dos
custos, utilizando este tipo de fundação. Portanto, para possibilitar a utilização deste
tipo de fundação o solo deverá ter capacidade resistente adequada, que deve ser
investigada “in loco” por engenheiro de fundações. Porém, para este tipo de
fundação, deve-se ter a garantia adequada do tratamento preservativo da madeira,
de acordo com a Classe de Uso 5.
No entanto em sistemas estruturais corretes, cujos postes são considerados como
elementos estruturais engastados na base, devem ser dimensionados para que
possam resistir às ações verticais e horizontais, podendo ocorrer situações em que
haja esforços resultantes de tração transferidos para as fundações, visto que
OBERG (1982) não apresentou comentários a respeito dos cálculos desta broca,
principalmente quanto à resistência à tração.
106
Segundo PARTEL (1999), outra possibilidade é a fixação da peça em espera de
concreto através de um conector metálico, evitando o contato da madeira com o solo
e a umidade. Existem várias tipos de conectores metálicos, sendo o mais indicado
aquele que não induza ao fendilhamento da peça de madeira roliça (figura 4.33b e
4,33c). A figura 4.33 apresenta algumas soluções de conectores metálicos nas
ligações da coluna de madeira roliça com o bloco de fundação.
(a) (b) (c)
Figura 4.33: Possíveis soluções de conectores metálicos nas ligações da coluna de madeira roliça
com bloco de fundação: (a) ligação articulada, com barra cilíndrica interna; (b) chapas metálicas
perfuradas; (c) peça cilíndrica externa. Fonte: PARTEL (1999).
Conforme recomendação de SAGOT (1995), para considerar os critérios analisados
para as colunas como sendo de Classe de Uso 2 ou Classe Uso 3, algumas medidas
devem ser tomadas. Na realidade, o risco de umidade está bem limitado se a coluna
estiver afastada do piso. Se nenhuma precaução for levada em consideração, as
colunas devem ser consideradas como Classe de Uso 5.
SAGOT (1995), ainda salienta que as bases das colunas devem ser fixadas em
estruturas de tal maneira que assegure uma ventilação eficiente para evitar qualquer
entrada de água através de vaso capilar. A altura da madeira sobre o chão (ou a
base) varia com o clima e o risco de acumulo de umidade na região da ligação. A
coluna pode ser colocada em contato com o chão, porém neste caso, a base da
coluna deve ser tratada para evitar a entrada de água por capilaridade,
impermeabilizando a madeira, por exemplo, com resina epóxi, pintura emborrachada
ou asfáltica
.
Segundo CAMPOS (2002), o detalhe construtivo deve evitar o contato direto entre a
estrutura de madeira e o piso ou base de concreto, para que não ocorra á ação
capilar, previne o ataque da madeira em relação aos xilófagos e a incompatibilidade
entre os materiais pelas condições de uso. A figura 4.34 apresenta um modelo.
107
Figura 4.34: Detalhe construtivo de afastamento da coluna com a base de concreto.
Fonte: ALTOÉ (2009).
Para garantir a durabilidade das colunas estruturais de madeira roliça, nas ligações
entre as colunas e os blocos de fundação, AMÁ (2009) criou placas de base em aço
galvanizado parafusadas nas bases das colunas (com afastamento da coluna com a
base de concreto) e chumbadas nos blocos de fundações. Desta forma, isolam-se
as peças de madeira para proteger da ação da umidade presente no solo, conforme
detalhe da figura 4.35.
Figura 4.35: Placas de base de aço galvanizado chumbadas no bloco de fundação. Fonte: AMÁ (2009).
Um dos pontos importantes para garantir a durabilidade da estrutura de madeira é
não deixá-la em contato direto com o solo para não absorver água. Desta forma, as
colunas podem ser conectadas sobre blocos de fundação de concreto através de
chapas metálicas para sua fixação, FIGUEIREDO et al (2009).
108
A figura 4.36 apresenta dois modelos distintos de placas de base articuladas, para
mastros com peças roliças de madeira, utilizados em tensoestruturas.
(a) (b)
Figura 4.36: Modelos de Placas de base articuladas, de aço galvanizado.
Fontes: (a) Banco de Dados LaMEM; (b) PLETS (2003).
Observações:
Em todos os tipos de ligações apresentados, a conicidade natural das peças afeta o
detalhamento das construções com peças roliças de madeira. Uma prática comum é
modificar as madeiras roliças fatiando um lado, para prover uma face plana contínua.
A face aplainada permite maior segurança na união da conexão metálica com os
elementos estruturais. Deve ser lembrado que a penetração do preservativo é
geralmente limitado ao alburno, apesar disso o aplainamento, pode resultar em
menor proteção do que em qualquer outra parte do poste não aplainado. Todos os
cortes e usinagens devem ser preferencialmente realizados antes do tratamento
preservativo.
A deficiência da ligação com pino metálico, correspondente a uma dada seção de
corte entre duas peças de madeira, e pode ocorrer de dois modos de falha distintos.
Conforme a NBR 7190:1997, no dimensionamento das ligações de estruturas de
madeira por pinos, uma das duas situações pode ocorrer:
- embutimento na madeira, quando
lim
β
β
,
- ou da flexão no pino, quando
lim
β>β .
109
Visando promover o uso mais eficiente das ligações, considera-se necessário
apresentar estudos realizados de ligações em peças de madeira roliça de eucalipto,
por meio de analise experimental, já realizados, apontados os dois casos distintos
de modo de falha que podem ocorrer (figuras 4.37 e 4.38).
Na figura 4.37, pode-se observar os modos de falha por embutimento do pino
metálico na madeira, em peças roliças de pequeno diâmetro, ZERBINO (2007).
Figura 4.37 – Modo de falha por embutimento do pino na madeira roliça. Fonte: ZERBINO (2007).
Figura 4.38: Modo de falha por flexão do pino metálico. Fonte: PARTEL (1999).
PARTEL (1999) realizou quatro estudos distintos, de ensaios de ligações em
protótipos de pórticos de peças roliças, para analisar a eficiência da rigidez. A figura
4.39, apresenta cada uma destas ligações estudadas, representando a ligação viga-
coluna do lado direito de cada pórtico.
110
a) ligações por chapas metálicas pregadas b) ligações por anéis e parafusos metálicos
c) ligações por pinos metálicos d) ligações por cavilhas de madeira
A Figura 4.39: Tipos de ligações ensaiadas, representando a ligação viga-coluna do lado direito de
cada pórtico. Fonte: PARTEL (1999).
A figura 4.40 apresenta os modos de ruptura de cada uma das ligações ensaiadas.
a) ensaio a: ruptura no centro da viga b) ensaio b: ruptura e flexão do pino.
c) ensaio c: flexão do pino d) ensaio d: ocorreram dois casos, ruptura da viga e ruptura da cavilha.
Figura 4.40: Modos de falha dos tipos de ligações ensaiadas. Fonte: PARTEL (1999).
111
O gráfico 4.1 apresenta os resultados dos ensaios realizados por PARTEL (1999),
comparando os valores de rigidez de cada tipo de ligação em peças roliças, na
relação carga versus deslocamento.
Gráfico 4.1: Comparativo de rigidez das ligações em peças roliças.
112
5 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS
O elemento estrutural objeto de estudo nos sistemas estruturais e construtivos do
presente trabalho são as barras de seção transversal circular de madeiras de
espécies de eucalipto e de pinus. Através da união dessas barras podem ser
formadas composições de elementos simples ou compostos. Os diferentes arranjos
dessas barras possibilitam uma gama de sistemas estruturais e materiais, podendo
compor estruturas formadas pela composição de vários sistemas estruturais sendo
definida como uma estrutura mista. A compatibilidade no emprego de peças roliças
de madeira a todos os outros materiais disponíveis na construção civil, viabiliza uma
gama de arranjos de estruturas mistas, inclusive quando estas são compostas por
elementos formados por materiais diversos, tanto na estrutura quanto no
fechamento. A seguir, serão apresentados, os tipos sistemas estruturais usuais e as
definições adotadas como critério para classificar as estruturas durante a etapa de
sistematização das obras selecionadas no anexo das fichas técnicas.
5.1 POSTES DE LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
No Brasil, os postes de madeira roliça tratada foram muito utilizados em décadas anteriores à
grande produção de postes pré-fabricados em concreto, em função do crescimento no setor
industrial. No entanto, nos dias atuais, torna-se sustentável o emprego de postes com madeira
roliça tratada (figura 5.1), oriundas de reflorestamento, favorecendo a questão ambiental e
econômica.
Segundo Arruda et al (2006), na região sul do Brasil, o uso de postes de eucalipto para a rede
elétrica é mais representativo, alcançando cerca de 90% do total. Além disso, em muitos
casos o poste tem seu uso consorciado com as empresas de telecomunicações para o
suporte das redes de telefonia, TV a cabo ou para cabos de fibra ótica. No Rio grande do Sul,
conforme trabalho realizado por Gastaud (2001) apud Arruda et al (2006), somente uma das
três companhias de distribuição de energia do estado, utilizava aproximadamente 781.460
postes, sendo 758.000 (97%) de madeira e 23.460 (3%) de concreto. Os postes de madeira
apresentam um custo inferior aos outros tipos de postes comercializados. Considerando o
transporte e a instalação, os postes de madeira pesam em torno de 60% menos que o de
concreto equivalente e o seu manuseio pode ser feito sem equipamentos específicos, exigindo
um menor número de acessórios.
113
O sistema estrutural para o poste de linha de transmissão de eletrificação considera-se
teoricamente como uma coluna engastada na base e livre no topo.
(a) (b) (c)
Figura 5.1: Postes de linhas de transmissão de eletricidade: (a) poste de linha de transmissão e iluminação em
área urbana; (b) montagem de poste de linha de transmissão de eletricidade de alta tensão; (c) emendas nos
poste de linha de transmissão de eletricidade de alta tensão .
Fonte: Base de dados do LaMEM.
A NBR 8456: 1984 adota-se como comprimento (em metros) de engastamento:
()
6,0L1,0e +=
Onde: e é o comprimento de engastamento (m);
L é o comprimento do poste.
Conforme SOLLI (1995), as fundações para postes de madeira, dependem das
características geotécnicas do solo, porém normalmente são engastados no solo.
Este método prevê grandes economias quando comparados a outros tipos de
fundações. No entanto, como já apresentado, os poste devem ser tratado com
preservativos que garantam a Classe de Uso 4. E ainda, é importante projetar o tipo
de fundação mais adequado às tensões correspondentes a cada tipo de solo.
5.2 EDIFICAÇÕES RURAIS
HOLZ (1995), afirma que na Europa, o uso de construções com madeira roliça está
crescendo, devido ao baixo custo do material básico e os baixos custos construtivos
e que estas construções são muito utilizadas em edificações rurais, para diversas
finalidades. Em propriedades rurais, as peças de madeira roliça tratadas, além de
serem utilizadas como moirões de cerca, são comumente utilizadas para
construções de estábulos e mangueiros, figura 5.2.
114
Figura 5.2: Construções para agropecuária, cercas, mangueiro e estábulos. Fonte: www.tramasul.com.br
Segundo HOLZ (1995), como as fazendas necessitam de um extenso volume de
construções de baixo custo, as estruturas de madeira roliça, vem sendo utilizadas
em construções de estábulos e galpões para armazenagem de máquinas e
equipamentos ou celeiros para milho, visto que em muitos casos não têm
necessidades herméticas especiais e particularmente nos celeiros é dada
preferência á uma construção ventilada, para viabilizar uma possível secagem
adicional da colheita, figura 5.3.
Figura 5.3: Galpões tipo pórtico, para armazenagem de produtos rurais.
Fonte: www.gangnail.com.br
Conforme HOLZ (1995), na Europa, locais esportivos para atividades eqüestres, são
edificados em madeira roliça. O material é usado nas colunas, em paredes e em
alguns casos em tesouras de telhados. Essa solução é amplamente adotada para
galpões rurais. As organizações agrícolas européias fornecem consultoria e vendem
galpões pré-fabricados em madeira roliça, incluindo instruções, cálculos e os
conectores especiais necessários para diferentes tipos de edificações,
principalmente para galpões e celeiros. Normalmente são projetados com ligações
de chapas metálicas galvanizadas, perfuradas e pregadas.
5.3 FUNDAÇÕES COM ESTACAS DE MADEIRA ROLIÇA
Segundo KUILEN (1995), as fundações com estacas, são comumente usadas em áreas onde
a capacidade portante de carga do solo é insuficiente. Nestes casos a estrutura da estaca de
fundação pode ser executada com peça roliça de madeira tratada (figura 5.4), desde que
garanta a Classe de Uso correspondente.
115
Figura 5.4: Elementos estruturais e parâmetros que devem ser conhecidos para o dimensionamento da estaca de
madeira roliça. (a) Estrutura; (b) bloco de coroamento, normalmente de concreto; (c) estaca de madeira roliça; (d)
nível da água do lençol freático; (e) ação da carga no fuste da estaca; (f) camada de solo fraco; (g) reação da
carga no fuste da estaca; (h) camada de solo portante; (i) resistência de ponta da estaca. Fonte: KUILEN (1995).
O comprimento das estacas variam, porém na maioria dos casos, o comprimento máximo é
da ordem de 23 m, que é suficiente para suportar cargas usuais. As estacas devem ser
cravadas no solo para transferir as cargas da estrutura até a camada de solo mais resistente.
As estacas com postes de madeira são naturalmente cônicas, na média com 30 cm de
diâmetro no topo, cravada a aproximadamente 1,5 m abaixo do nível da camada de solo
portante, KUILEN (1995).
MINÁ (2005) realizou estudo teórico e experimental de estacas de madeira, incluindo a
instrumentação das fundações em estacas de madeira de uma ponte de madeira, com o
objetivo de gerar recomendações para o projeto deste tipo de fundações para pontes de
madeira de pequeno vão.
O trabalho experimental realizado por MINÁ (2005) foi feito em duas etapas. Na primeira
etapa foram estudadas as propriedades mecânicas de estacas de madeira a partir de ensaios
de flexão e compressão em peças roliças em tamanho estrutural e a partir de ensaios de
flexão e compressão em corpos-de-prova de pequenas dimensões e isentos de defeitos
(CPs). Na segunda etapa foram determinadas as propriedades do solo, por meio de
sondagens, e das estacas cravadas por meio de ensaios de compressão paralela em CPs.
Nessa etapa, de forma pioneira no Brasil, foi feita uma análise do comportamento de estacas
de madeira imersas no solo, por meio de ensaio de carregamento dinâmico (PDA - Pile
Driving Analyser). Os resultados mostraram que estacas de madeira roliça são excelentes
elementos estruturais para uso em fundações.
116
5.4 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE MUROS DE CONTENÇÕES DE TERRA
Em perímetros rurais, pequenos muros de contenções de terra, podem ser
construídos com peças roliças de madeira de pequeno diâmetro, que são ancorados
entre postes de madeira engastados, figura 5.5. Para estes sistemas, são utilizados
postes com diâmetro acima de 14 cm, HOLZ (1995).
Figura 5.5: Muros para pequenas contenções de terra. Fonte: HOLZ (1995).
Outra técnica de muro de contenção de terra, foi apresentada por SHORT (1995), muito usual
em obras de escavações. O muro é composto por uma fila de peças roliças de madeira
verticais, engastadas no solo e espaçadas a uma certa distância, formando os contrafortes. As
paredes, ao invés de peças roliças de pequeno diâmetro, são substituídas por pranchões de
madeira serrada, sobrepostos na horizontal, figura 5.6c. A estabilidade do muro deve ser
garantida, pela profundidade de penetração, das peças roliças de madeira no solo e pela
mobilização de terra através do empuxo passivo F
p
(figura 5.6a), de acordo com as
características geológicas do local de implantação.
(c)
Figura 5.6: Esquema do muro: (a) Diagrama de tensões e cargas, F
a
= força ativa e F
p
= força passiva; (b)
Esquema de elevação do muro; (c) Planta do muro. Fonte: SHORT (1995).
A figura 5.7 apresenta uma obra de um muro de contenção de terra, utilizando madeiras
roliças de reflorestamento como contrafortes, e paredes com pranchões de madeira serrada.
117
Figura 5.7: Muro de contenção de terra. Fonte: Base de Dados do LaMEM.
Outro sistema construtivo, como contenções de terra, que pode ser utilizado em
regiões agropecuárias, são as travessias de gado sob as estradas rurais. Um
exemplo deste sistema é a construção da travessia de nível inferior construída no
Horto de Luiz Antônio pela equipe de profissionais do LaMEM em 1996, em São
Carlos (SP). Foi feito uso de estruturas em placa, com madeira roliça, projetada no
sentido vertical e horizontal, montando um quadro fechado, e as ligações utilizando
entalhes e encaixes, figura 5.8.
Figura 5.8: Passarela de nível inferior, construída em (1996). Fonte: Base de Dados do LaMEM.
5.5 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE BARREIRAS ACÚSTICAS
Uma nova aplicação com peças roliças de madeira tem sido frequentemente
utilizada. São as construções de barreiras acústicas, com sistemas estruturais de
muros, utilizando postes de pequeno diâmetro, baratos e comercialmente
disponíveis no mercado europeu. Os muros são ancorados entre colunas de madeira
roliça engastadas na base. Em alguns casos as paredes são compostas por peças
de madeira semicirculares. Este sistema de construção também é apropriado para
construções de muros simples em edificações, HOLZ (1995).
118
Na frança, a empresa TERTU, desenvolve projetos e construções de sistemas de
barreiras acústicas, para margens de rodovias, conforme a figura 5.9.
Figura 5.9: Barreiras sonoras, construídos nas margens de rodovias. Fonte: www.tertu.com
Os painéis normalmente além da proteção sonora são decorativos. Segundo SHORT
(1995), para o dimensionamento, o peso próprio do painel é geralmente desprezível,
pois a ação predominante é a do vento, para consideração no cálculo, figura 5.10.
As barreiras acústicas são erguidas entre as áreas com barulhos de altos níveis de
ruídos e as áreas que serão protegidos de tais barulhos. Normalmente são
instalados em divisa de ponto de táxi em aeroportos, centros de teste de aeronaves,
nas marginais de rodovias próximas a perímetros urbanos, e locais industriais com
altos níveis de ruídos.
Figura 5.10: Modelo de Muros de barreira sonora. Fonte: SHORT (1995).
5.6 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE DEFENSAS
Segundo FALLER et al (2007), os sistemas de defensas, utilizando postes de
madeira roliça de pequeno diâmetro, podem ser uma opção interessante para
soluções destes sistemas estruturais. Tais postes requerem processo mínimo de
fabricação e apresentam alta resistência dinâmica ao impacto, quando comparados
com as defensas de madeira de seção retangular de área equivalente. Diante disto,
o produto final, pode trazer um retorno financeiro significativo, quando comparado
com os de madeira serrada, além de poder fornecer maior segurança nos impactos
de veículos. Pesquisas com ensaios estáticos e dinâmicos, tem sido realizados no
119
Forest Products Laboratory da United States Department of Agriculture (USDA), em
Madison, Wisconsin, na melhoria da segurança às margens das estradas em
Lincoln, Nebraska, para determinar as propriedades físicas dos materiais, a fim de
desenvolver projetos estruturais e sistemas de classificação da madeira, para o uso
deste novo sistema estrutural de defensas, figura 5.11.
(a) (b) (c)
Figura 5.11: Defensas: (a) ensaio estático; (b,c) ensaios dinâmicos. Fonte: FALLER et al (2007).
A empresa francesa TERTU, fabricante de pontes, passarelas, muros e barreiras
acústicas, tem produzido e instalado, defensas com peças roliças de madeira de
reflorestamento e sistemas mistos com peças metálicas (figura 5.12), em muitos
quilômetros de rodovias na França, após ter realizado uma série de ensaios de
acordo com normas européias e receber certificações pelo novo sistema.
a) peças roliças de madeira b) sistemas mistos com madeira e peças metálicas
Figura 5.12: Defensas com peças roliças de madeira de reflorestamento e sistemas mistos com peças
metálicas, instalados em muitos quilômetros de rodovias na França. Fonte: www.tertu.com
120
5.7 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE PONTES E PASSARELAS
Neste item, são apresentados, os principais sistemas estruturais e construtivos de
pontes e passarelas de madeira usando peças roliças de madeira tratada,
especialmente as madeiras oriundas de reflorestamento como o eucalipto, que
proporcionam maior resistência, rigidez e grande durabilidade.
As pontes com peças roliças de madeira de reflorestamento, tratadas, representam
uma alternativa viável para a integração física do país com imensa área territorial,
porque podem possibilitar facilidade na obtenção da matéria prima e execução com
custos reduzidos, além da diversidade dos arranjos estruturais possíveis.
No Brasil, a maior parte das aplicações de pontes em madeira roliça, são em
construções de sistemas simples de pontes de pequenos vãos para uso no
perímetro rural. Considerando a necessidade de construção de pontes no Brasil,
principalmente de vãos relativamente pequenos, aliada à possibilidade de construir
estas pontes com madeira de reflorestamento relativamente abundante nas regiões
Sul e Sudeste, justifica-se a relevância de se estudar pontes de postes de Eucalipto
Citriodora, e mesmo de Eucalipto Grandis, para as pontes de vãos menores, para os
tabuleiros e peças auxiliares como guarda-corpo e guarda–rodas CALIL, et al (2006).
Já para a necessidade de pontes de maiores vãos e do aumento das cargas nas
pontes, para o tráfego de automóveis e caminhões, deu início ao estudo na busca de
soluções que viabilizassem a construção de pontes, em madeira roliça com seções
compostas, para cargas elevadas, HELLMEISTER (1978).
Em projetos e construções de pontes e passarelas, com madeira roliça, podem ser
empregados os sistemas estruturais:
- de vigas simples;
- de vigas treliças;
- de pórticos;
- pênseis;
- estaiados;
- com elementos de placa mista de madeira e com concreto armado.
A figura 5.13 apresenta alguns sistemas estruturais usuais de pontes e passarelas,
publicados nos livros do professor Julius Natterer.
121
a) Viga Contínua Standard b) Viga Contínua com Apoio Fixo Central
c) Viga Contínua Engastada nas Extremidades c) Vigas Treliçadas
d) Ponte de Pórtico e) Ponte Pênsil
f) Ponte Estaiada g) Ponte Estaiada com Coluna Inclinada
Figura 5.13: Sistemas estruturais usuais de pontes e passarelas. Fonte: NATTERER (1998).
Desta forma, procura-se mostrar a viabilidade da utilização de alguns destes
sistemas estruturais utilizando madeira de reflorestamento, principalmente de
espécies de eucalipto.
5.7.1 Pontes compostas por vigas
Para reduzir os vãos na largura de um rio, pode ser necessário utilizar o sistema estrutural de
viga contínua com vários tramos, inserindo colunas entre os tramos, sob as peças que
compõem à viga. Como exemplo, a ponte com o comprimento de 20 m sobre um rio, dividida
em três tramos, apresentada por LOGSDON (1982), conforme a figura 5.14.
122
Figura 5.14: Ponte em viga contínua. Fonte: LOGSDON (1982) apud PARTEL (1999).
123
HELLMEISTER (1978) propõe a solidarização de peças roliças, com até 20m de comprimento,
utilizando anéis metálicos, para aumentar a rigidez de vigas, com o intuito de utilizá-las em
pontes. A viga bicircular, composta por dois postes com compensação de seus diâmetros,
solidarizados por anéis metálicos, já permite a utilização de postes, oriundos de madeira de
reflorestamento, compondo vigas de pontes rodoviárias de madeira.
A viga bicircular dupla, também estudada por HELLMEISTER (1978), formada pela
composição de quatro postes pela reunião de duas vigas bicirculares, compensando os
diâmetros também no plano horizontal, tem comportamento e resistência mais adequada para
a utilização como vigas de pontes rodoviárias de madeira.
PRATA (1995) afirma que as pontes de madeira usualmente construídas no Brasil são
simples, de construção rápida e, de modo geral, apresentam estaqueamentos de madeira
sucessivos sobre os quais se apóiam as vigas longitudinais e, sobre estas, é fixado o tabuleiro
transversal. Algumas vezes, sobre as estacas executam cavaletes com a disposição de uma
viga transversal sob as vigas longitudinais. O mesmo autor apresenta alguns casos onde o
tabuleiro é fechado (isto é, forma um meio contínuo) e aproveita-se o plano do tabuleiro para
se regularizar a pista de rolamento com concreto asfáltico ou concreto armado, pavimentando
assim a superfície de rolamento.
De acordo com LEONHARDT (1982) mesmo que as formas básicas das estruturas de pontes
sejam simples e relativamente limitadas em número, existem enormes variedades das
possibilidades de projeto. Quando se projetarem pontes, deve-se estar familiarizado com esta
grande variação de alternativas de modo a se encontrar a melhor solução para cada caso, ou
para se desenvolver uma variante.
As pontes de madeira roliça permitem uma enormidade possibilidade de técnicas construtivas,
principalmente para pequenos e médios vãos.
5.7.2 Pontes compostas por vigas treliçadas
Com a possibilidade de utilização de postes simples na construção das pontes de eucalipto
Citriodora, HELLMEISTER (1983) sugere a utilização de vigas treliçadas, compostas por
peças roliças para pontes de vãos relativamente grandes. Inicialmente HELLMEISTER (1983)
orientou o estudo da viga em treliça para colocação de tabuleiro superior.
A colocação de viga bi circular no banzo superior permitiu o apoio direto das peças do
tabuleiro, possibilitando seu dimensionamento à flexo-compressão, devido aos esforços axiais
da treliça e o carregamento direto do tabuleiro. A figura 5.15 apresenta um modelo deste
124
sistema estrutural de ponte composta por vigas treliçadas. .
Figura 5.15: Ponte em viga treliçada. Fonte: HELLMEISTER (1983).
5.7.3 Pontes compostas por pórticos
A dificuldade normal de implantação de pilares centrais na ponte e a possibilidade de vencer o
vão livre em toda sua extensão, conduz ao estudo de ponte com reforços centrais ligados
através de duas diagonais apoiadas em blocos de concreto nas extremidades de cada lado da
ponte. Este procedimento deu origem à ponte em viga escorada, também conhecida como
ponte em pórtico. A figura 5.16 retrata este modelo de ponte executado em 1974 sobre o
Ribeirão dos Porcos, Borborema, SP.
(a) Vista Lateral (b) Vista Inferior
Figura 5.16: Ponte em Pórtico. Ribeirão dos Porcos, Borborema, SP (1974). Fonte: HELLMEISTER (1983).
125
5.7.4 Pontes em placas mistas de madeira roliça e concreto armado
As pontes em placa são formadas por sistemas construtivos onde são colocadas as peças
roliças de madeira, na direção longitudinal, um ao lado do outro, alternando base-topo e
agrupados com cordoalhas metálicas, sendo que a solidarizarão do concreto na madeira é
realizada com conectores metálicos inclinados e colados com adesivo à base de epóxi. A
característica principal deste sistema é a distribuição uniforme da carga aplicada no conjunto,
CALIL, et al (2006). Na figura 5.17, são mostrados detalhes dos processos construtivos de
uma ponte mista madeira-concreto construída no campus II da USP de São Carlos.
a) Instalação dos conectores metálicos
b) Tabuleiro pronto p/ receber o concreto
c) Ponte concluída
Figura 5.17: Ponte mista madeira-concreto construída no campus II da USP de São Carlos.
Fonte: CALIL et al (2006).
A figura 5.18, apresenta detalhes de conectores metálicos, do projeto estrutural da ponte em
placa mista de madeira roliça e com concreto armado, construída no “Caminho do Mar”, na
SP148.
Figura 5.18:
Detalhes dos conectores metálicos, do projeto estrutural da ponte
“Caminho do Mar”, na rodovia SP148.
Fonte: CALIL et al (2006).
NATTERER (1998) apresenta um sistema de pontes em placa onde as peças roliças são
desbastadas em duas faces facilitando a junção lateral e essas ainda são colocadas em
sentido inverso umas às outras (com o topo e a base em sentidos opostos), para
compensação da conicidade dos troncos, figuras 5.19 e 5.20.
126
Figura 5.19: Planta e corte esquemático a-a, da ponte em placa no sistema apresentado.
Fonte: NATTERER (1998).
Figura 5.20: Cortes esquemáticos da ponte em placa. Fonte: NATTERER (1998).
Legenda das figuras de NATTERER (1998):
1. Seção roliça com duas faces serradas e dois cortes oblíquos para descarga da foiça normal.
2. Prancha de borda em contraplaca 70X24cm.
3. Prancha apoio das borda em carvalho.
4. Calço de carvalho.
5. Barra de aço para protensão.
6. Barra de aço de l0 mm.
7. Barra de armadura aço de 16mm.
8. Ligação através de chapa metálica pregada.
9. Parafuso.
10. Concreto armado 10 cm.
11. Camada de 3 cm de asfalto.
127
A solidarização do conjunto é garantida por barras de aço de 10 mm a 16 mm, com
comprimento suficiente para fixação das peças dispostas alternadamente e barras contínuas
tracionadas nas extremidades através de um elemento de placa metálica.
A ligação entre os dois materiais é garantida pela fixação de pinos metálicos nos sulcos
transversais contínuos (entalhes), por onde também passam as barras de aço contínuas. A
idéia principal é usar cada material na sua melhor função: a madeira à flexão e concreto à
compressão. Para que se obtenha uma seção mista entre os elementos estruturais é
importante um contato próximo entre eles, para isso, as conexões são efetivas através de
parafusos especiais, que têm a sua extremidade inferior colada dentro da madeira.
MATTHIESEN (1987) solidarizou lateralmente as vigas, utilizando anéis metálicos, obtendo
para o conjunto um efeito de placa, conforme já apresentado no capítulo de ligações. A figura
5.21a apresenta um esquema de ponte em placa simples, e a figura 5.21b apresenta um
esquema de ponte em placa nervurada, em que as nervuras compostas por vigas de seção
bicirculares.
a) Ponte em placa simples
b) Ponte em placa nervurada.
Figura 5.21: Pontes em placa mista com peças roliças de madeira e concreto armado.
Fonte: MATTHIESEN (1987) apud PARTEL (1999).
5.7.5 Pontes pênseis
São estruturas compostas por cabos principais, com a configuração de uma parábola de
segundo grau, e tirantes verticais constituindo o aparelho de suspensão geralmente
associados a uma viga de rigidez.
128
Segundo O’CONNOR (1976) apud PARTEL (1999), define como principais características das
pontes pênseis os seguintes itens:
- O principal elemento da ponte pênsil com viga de rigidez é um cabo flexível, de perfil e
suportes tais que permitam a transferência das cargas mais importantes às torres e às
ancoragens por tração simples.
- Esse cabo é comumente formado por fios de alta resistência torcidos ou por um conjunto de
cabos metálicos espiralados. Em qualquer caso, as tensões admissíveis são altas, em geral
da ordem de 5760 a 6110 Kgf/cm² para cordoalhas paralelas.
- O tabuleiro é suspenso por meio de tirantes ou pendurais formados por barras ou cabos
metálicos de alta resistência à tração.
- O emprego de cabos e tirantes ou pendurais de aço de alta resistência à tração conduz a
uma estrutura econômica, principalmente se o peso próprio toma-se importante, como no caso
de grandes vãos.
- A economia no cabo principal deve ser comparada ao custo das ancoragens e das torres. O
custo das ancoragens pode ser alto em áreas onde o terreno de fundação é pouco resistente.
- A estrutura completa pode ser levantada sem escoramentos intermediários partindo do solo.
- A estrutura principal é elegante e exprime de modo agradável a sua função.
- A altura das torres principais pode ser uma desvantagem em alguns locais; como por
exemplo, dentro de zonas de acesso a aeroportos.
Desde 1973 o Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira, da Escola de Engenharia de
São Carlos, Universidade de São Paulo, tem desenvolvido vários trabalhos de pesquisa e
prestação de serviços à comunidade na área de pontes de madeira com elementos roliços.
Um exemplo destes trabalhos, é o projeto e a execução da estrutura para a Companhia
Nitroquímica em 1977, sobre o Rio Tietê em São Paulo. A figura 5.22 apresenta esta ponte
pênsil sobre o rio Tietê. A estrutura é composta por três tramos; um vão central de 31m e mais
dois vãos extremos de 15,5m; mais viga de rigidez simplesmente apoiada. O diâmetro médio
dos postes é de 36cm e os cabos de aço utilizados em cada lado tem ½” de diâmetro,
HELLMEISTER (1978).
129
Figura 5.22: Ponte Pênsil CIA Nitroquímica, 1977. Fonte: HELLMEISTER (1978) apud CALIL (1996).
5.7.6 Passarelas estaiadas
Segundo a definição de O’CONNOR (1976) apud PARTEL (1999), as pontes de vigas
estaiadas consistem de um sistema de vigas principais ao nível do tabuleiro, apoiadas nos
encontros e nos pilares, e de um sistema de cabos retos que partem dos acessos, passam
sobre uma ou duas torres e dirigem-se ao vão principal.
O’CONNOR (1976) apud PARTEL (1999) observou na descrição das características desse
sistema comparações com os de pontes pênseis enrijecidas, os cabos são retos ao invés de
curvos, resultando maior rigidez.
LEONHARDT (1982) fez estudos sobre a estabilidade aerodinâmica e demonstrou que
estruturas com grande quantidade de estais apresentam comportamento diferente das pontes
suspensas. O fundamento dessa pesquisa era evitar as oscilações de ressonância resultante
dos ventos. Até então, o problema das oscilações era resolvido contrabalançando-as com
treliças enrijecidas.
O vão da passarela Vallorbe (figura 5.23) apresentada por NATTERER (1998) é de
aproximadamente 24,00 m e 2,50 m de largura. O local de entorno requeria um deck inclinado
e as considerações ambientais sugeriram o uso de madeira roliça em uma estrutura em cabos
de aço estaiados com uma torre inclinada.
O solo no lado direito foi contido por um muro de pilares de concreto centrados e próximos, os
quais foram então usados para prover suporte para a torre com um sistema de ancoragem
para amarração posterior dos cabos. A aproximação das rampas no lado mais baixo consiste
em vigas simples de 5,10 m. A passarela principal é também feita de vigas simples de 4,35 m
e 5,10 m.
130
Os cabos são feitos de barras de aço com esticadores para equilibrar as tensões. As ligações
dos tirantes no topo da torre e os elementos transversais são feitos de aço e as forças são
transmitidas por tensão de flexão. Todas os elementos metálicos são galvanizadas a quente.
Figura 5.23: Passarela estaiada para pedestres, Vallorbe, Suíça. Fonte: Base de Dados do LaMEM.
A figura 5.24, retrata a passarela estaiada com tabuleiro de madeira serrada laminada
protendida em módulos curvos, sustentada por apenas um de poste de madeira da espécie de
Eucalipto Citriodora em peça roliça tratada com CCA, e um sistema de barras de aço
estaiadas, construída para o acesso do SET ao LaMEM no campus I da EESC-USP. Neste
protótipo foram realizados os ensaios estáticos e dinâmicos, cujos resultados evidenciaram a
viabilidade técnica e econômica de passarelas estaiadas usando madeira de reflorestamento,
de tabuleiros compostos apenas por placas de madeira laminada protendida e da construção
de placas curvas de madeira laminada protendida, PLETZ (2003).
a) Ligação articulada na base do poste b) Vista geral da passarela
Figura 5.24: Passarela estaiada, acesso ao LaMEM,
campus I da USP de São Carlos
. Fonte: PLETZ (2003).
5.7.7 Passarelas compostas por pórticos e treliças
Yojo et al apud PRATA, (1995) apresentou uma contribuição no Instituto de Pesquisas
Tecnológicas (IPT) ao desenvolvimento de estruturas de madeira para travessias: uma
passarela de madeira de reflorestamento, tratada, construída no bairro Butantã, na cidade de
São Paulo. O projeto estrutural foi baseado num sistema formado por elementos de pórtico e
131
treliça em madeira. O vão livre teórico é de 32,40 m sendo coberto pela união de dois
elementos de postes ligados por parafusos e chapas metálicas soldadas As estruturas de
sustentação, ou seja, pilares e fundações, foram executadas em concreto armado, figura 5.25.
Figura 5.25: Estrutura montada da Passarela do Butantã. Fonte: PRATA (1995).
As partes da estrutura foram pré-fabricadas no IPT e transportadas em módulos praticamente
acabados até o local de instalação, onde os dois módulos do vão central foram unidos antes
do seu içamento. O volume total de madeira consumida, inclusive nas duas rampas de
acesso, foi de aproximadamente 40 m³ de postes tratados de eucalipto utilizados na estrutura
propriamente dita e aproximadamente 20m³ de pranchões de pinus tratado, utilizados no piso
do tabuleiro.
5.7.8 Passarelas rainbow bridge
Usando um método de construção chinês, do século XII, um grupo de engenheiros,
criou uma passarela em arco construída com peças roliças de madeira entrelaçadas.
Este sistema estrutural é um exemplo criativo de um processo construtivo da
engenharia, utilizando peças roliças de madeira. Acredita-se que foram construídas
muitas Passarelas Rainbow ao longo do Canal de Pien no século XII na China,
figura 5.26.
a) primeira etapa de montagem b) segunda etapa de montagem c) inauguração da passarela
Figura 5.26: Etapas de construção da Passarela Rainbow, na China. Fonte: ALTABBA (2000).
132
5.8 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE EDIFICAÇÕES
Neste item, são apresentados, os principais sistemas estruturais e construtivos de
edificações usando peças roliças de madeira tratada, especialmente as madeiras
oriundas de reflorestamento como o eucalipto e pinus. As edificações de madeira
roliça tratada representam uma alternativa viável para a integração física do país
com imensa área territorial, porque podem possibilitar facilidade na obtenção da
matéria prima e execução com custos reduzidos, além da diversidade dos arranjos
estruturais possíveis em construções civis sustentáveis.
MOURA (1992) afirma que, de um modo geral, o material sofre no Brasil o mal dos
extremos. De um lado, ele está ligado à habitação de baixa renda, pois os favelados
fazem suas primeiras moradias com restos de madeira (mas, assim que podem,
partem para a alvenaria) e, de outro, às luxuosas casas de veraneio no campo ou na
praia.
Em projetos e construções de edificações, com madeira roliça, em que até pouco
tempo atrás, eram empregados os sistemas estruturais de viga-coluna, na
atualidade, com o avanço dos sistemas computacionais, é possível fazer análises e
dimensionamentos de estruturas pelos sistemas de pórticos espaciais, com grande
quantidade de elementos de barra, ou nos casos de paredes autoportantes como
painéis, considerando pelo método dos elementos finitos, como elemento de chapa
ou de placa.
Conforme INO (1992), na Austrália o emprego do eucalipto na construção
habitacional é bastante difundido, sendo a sua forma roliça utilizada para fins
estruturais. É considerado solução de baixo custo e conhecido também por
apresentar grande resistência à ação dos furacões. Entre as diversas variáveis a
serem consideradas no projeto de uma estrutura de madeira, a ligação entre as
peças tem sido um dos aspectos mais importantes para uma composição adequada
da estrutura. Em particular, esta questão se toma mais evidente para o caso das
peças roliças, com dificuldades adicionais pela sua forma.
De acordo com HOLZ (1995), a adequação de construções de casas com postes de
madeira em situações particulares, como em regiões com problemas de inundações,
solos difíceis, terrenos com desníveis acentuados ou em casos de requisitos
arquitetônicos especiais, os postes de madeira são por vezes usados para
133
possibilitar a construção de uma edificação elevada sobre pilotis onde estes podem
ser contínuos para formar o esqueleto estrutural.
Ainda o mesmo autor afirma que, usando construções com postes de madeira, pode-
se obter uma redução nos custos em até 45%, permitindo edificações baratas,
particularmente apropriadas para necessidades rurais, mas também indicadas para
muitos outros campos de aplicações. As estruturas em madeira roliça são
particularmente boas por seu baixo consumo de energia primária e também por
proporcionarem um excelente balanço ecológico.
Levando-se em conta ser possível a diminuição significativa dos custos e do tempo
de execução dos galpões rurais que são oferecidos por algumas indústrias
nacionais, pode-se questionar por que tal simplificação construtiva não deveria ser
traduzida para as edificações urbanas, em um país de clima tropical propício a
rápida produção de matéria prima, que pode ser considerada ainda no seu estado
natural, como material construtivo.
HURST apud INO (1995) constatou que em concepções de projetos utilizando peças
roliças de madeira, obtem reduções entre 26 e 32% no custo da construção, quando
comparada à construção convencional executada in loco e a pré-fabricada,
respectivamente.
5.8.1 Sistemas estruturais de viga-coluna para edificações
O sistema estrutural de viga-coluna permite o dimensionamento de cada elemento
separadamente, devido à articulação entre as ligações, o que diferencia do sistema estrutural
em pórtico. Este tipo de sistema foi muito utilizado em décadas anteriores à existência dos
potentes computadores. São apresentadas as definições desses dois elementos estruturais:
- VIGA: é um elemento estrutural linear (barra), isto é, o seu comprimento é maior que as
dimensões de sua seção transversal, que pode estar apoiado em dois ou mais pontos,
estando solicitado por momento fletor e força cortante. Para absorver adequadamente estas
solicitações recomenda-se, em termos de pré-dimensionamento, as relações de 1:10 a 1:20,
normalmente a relação entre o vão e a altura da seção para vigas de madeira. Se analisarmos
o comportamento de uma viga simplesmente apoiada com carga uniformemente distribuída, o
momento fletor máximo ocorre na metade do vão. As fibras mais externas localizadas nas
bordas superiores e inferiores são as mais solicitadas por tensões normais de tração e
compressão, respectivamente. Junto aos apoios ocorre a maior solicitação de cisalhamento,
gerada pela força cortante.
134
- Coluna: também é um elemento estrutural linear (barra), que pode estar apoiado em um,
dois ou mais pontos, solicitado predominantemente por compressão e pode também estar
solicitado por momento fletor e força cortante. A figura 5.27 apresenta os principais tipos de
vinculações nas extremidades de colunas.
Figura 7.27: Vinculação das colunas. (a) engastada na base e livre no topo; (b) apoiada na base e no topo; (c)
mesmas vinculações de b, porém a coluna está contraventada. Fonte: PARTEL (1999).
Historicamente, a primeira aplicação marcante com a utilização de peças roliças de madeira,
utilizando este sistema estrutural, em edificações urbanas no Brasil foi à construção do Park
Hotel São Clemente, em Nova Friburgo, região serrana do Rio de Janeiro, projetada em 1940
pelo arquiteto Lúcio Costa e construída em 1944. A figura 5.28 é uma prova concreta de que
as estruturas de madeira podem ter vida útil acima de 50 anos.
a) Fachada norte em 1945 b) Fachada norte em 2004
Figura 5.28: Park Hotel São Clemente, Nova Friburgo, RJ. Fonte: CARVALHO et al (2007).
De acordo com CRUZEIRO (1995), as colunas e vigas de eucalipto roliço foram
dimensionadas num diâmetro médio de 25 cm. Os pilares só servem de apoio para a estrutura
do pavimento superior, sustentando as vigas também compostas por peças de madeira roliça,
que, por sua vez recebem toda a carga do barroteamento de peças com aproximadamente 18
cm de diâmetro, que sustentam todo o piso.
Ainda segundo CRUZEIRO (1995), o piso do pavimento inferior composto por tábuas de pinho
é suspenso e apoiado em barrotes roliços de eucalipto (vigamento). Estes, por sua vez,
abóiam-se em alvenaria de pedra, que também têm a função de peitoril para os trechos
conformados pelos panos de vidro. O esquema do barroteamento é alterado na varanda que
apóiam seus barrotes em vigas com diâmetros em torno de 25 cm, apoiados no alicerce de
pedra. A cobertura foi toda executada em peças roliças de eucalipto com vários telhados de
uma água. Essa estrutura não tem tesoura em função do diâmetro (12 a 15 cm) das vigas que
135
compõem as terças, vencerem facilmente o vão, com três apoios, mais um apoio nas
varandas. Estes apoios descarregam na própria alvenaria dos dormitórios, exceto na varanda
que apresenta uma viga longitudinal (Terça) de aproximadamente 15 cm, apoiadas em
pilaretes de mesma dimensão, fixados nos balanços das vigas do piso (barrotes).
Conforme BRUAND (1991) a adoção de uma estrutura de madeira, cujas colunas, vigas e
pisos eram constituídos por troncos poucos desbastados, apresentava uma série de
vantagens: economia considerável, já que a matéria prima, abundante no local, era quase
gratuita; o edifício assumia um caráter de simplicidade rústica, muito apreciado pelas pessoas
a que se destinava; enfim, o edifício inseria-se numa paisagem inteiramente respeitada.
5.8.2 Sistemas estruturais de pórticos para edificações
Os sistemas estruturais para edificações são, em geral, constituídos de grelhas planas para os
pisos, com suas vigas principais apoiadas em colunas e formando com estes um sistema de
pórtico espacial. As vigas secundárias podem compor uma grelha de piso, que transferem as
cargas verticais para as vigas principais e estas para as colunas, conforme mostra a figura
5.29.
Figura 5.29: Sistema estrutural aporticado para edificações: representação unifilar. Fonte: Acervo do Autor.
A utilização de programas para análise e projeto de estruturas já é uma realidade no meio
técnico. Com a evolução dos processadores computacionais, torna-se a cada dia, mais viável
o estudo de projetos estruturais, com a análise de sistemas de Pórtico Espacial, que considera
a verificação global da estrutura. Essa poderosa ferramenta trouxe um grande avanço na
elaboração do projeto estrutural, mas é um recurso que deve ser utilizado com muita cautela e
responsabilidade, pois os problemas gerados por um uso inadequado de sistemas
computacionais podem ser enormes. A utilização destes recursos deve estar sempre
associada ao pleno conhecimento das teorias correspondentes a cada elemento da estrutura
e de todos os procedimentos utilizados internamente no programa.
136
Quando se define um modelo teórico para cálculo de uma estrutura, deve-se ter em mente
que esse modelo deve representar, da forma mais realista possível, o comportamento da
estrutura em relação ao aspecto estudado. Desta forma, a modelagem pelo sistema de
pórtico espacial fornece resultados bem precisos, porém mais complexos de se verificar
quando comparado com o sistema viga-coluna por exemplo. No sistema de pórtico espacial,
considera-se a interação entre todos os elementos estruturais viga-coluna. No entanto, é de
fundamental importância, que o profissional adquira conhecimentos teóricos com modelos
mais simples para que possa analisar adequadamente modelos mais complexos. Nesse
sentido, para analisar um modelo pórtico espacial é importante ter pleno conhecimento do
funcionamento do pórtico plano.
A estabilidade da edificação tendo em vista as ações horizontais, por exemplo, ações do
vento, figura 5.30 e os efeitos de imperfeições como desalinhamento de colunas, depende da
rigidez das ligações viga-coluna. Se estas ligações forem rígidas, as cargas horizontais atuam
sobre pórticos formados pelas vigas e colunas. Para as ligações viga-coluna flexíveis, aquelas
que se aproximam do funcionamento de uma rótula, a estabilidade lateral da edificação
depende de sistemas de contraventamento vertical como paredes diafragma ou treliçadas em
X, conforme ilustrado na figura 7.32.
Figura 5.30: Deformada devido ação do vento em sistema estrutural aporticado para edificações.
A figura 5.31 apresenta dois tipos de elementos de contraventamentos verticais, usuais em
sistemas estruturais de pórticos.
(a) Contraventamentos com painéis. (b) Contraventamentos com tirantes.
Figura 5.31: Elementos de contraventamentos verticais para sistemas estruturais de pórticos.
137
Os pórticos formados por peças roliças de madeira podem ser maciços, treliçadas ou mistos.
São compostos por vigas e colunas, cujas ligações entre estes elementos estruturais podem
ser engastados rigidamente ou não. Pode-se dizer que, neste tipo de estrutura, com a atuação
das cargas verticais, tanto as vigas como as colunas encontram-se submetidos à flexão e à
compressão. Este sistema estrutural é ideal para dimensionamento de estruturas de
edificações de múltiplos pavimentos. A figura 5.32 apresenta os principais sistemas
estruturais de pórticos, usuais em projetos e construções com peças roliças de madeira.
a) Pórtico bi-engastado b) Pórtico bi-engastado c) Pórtico bi-engastado d) Pórtico bi-apoiado
reto de uma água de duas águas de duas águas
e) Pórtico bi-apoiado f) Pórtico V invertido g) Pórtico tri-articulado h) Pórtico tri-articulado
reto
(colunas retas e inclinadas) (tirantes externos inclinados)
i) Pórtico com treliça j) Pórtico com treliça k) Pórtico tri-articulado l) Pórtico tri-articulado
polonceau invertida scissors vigas treliçadas colunas e vigas treliçadas
Figura 5.32: Principais sistemas estruturais de pórticos simples e treliçados, usuais em projetos com peças
roliças de madeira. Fonte: NATTERER (1998).
Uma das principais vantagens de se usar mão francesa em estruturas de pórticos, em
edifícios de múltiplos pavimentos (figura 5.33), é a possibilidade de melhoria na rigidez tanto o
plano vertical como no plano horizontal. Isto resulta em uma construção compacta, com boa
capacidade resistente a terremotos, muito utilizado em regiões particularmente expostas a
abalos sísmicos, HABITATIONSE (2007).
138
a) Estrutura do pórtico b) Estrutura do pórtico com fechamento em alvenaria cerâmica
Figura 5.33: Protótipos de Edificações compostas por pórticos. Fonte: HABITATIONSE (2007).
A estrutura de pórtico pode ser muito bem empregada, nas construções com peças de
madeira roliça, em edificações de múltiplos pavimentos (figura 5.34), galpões, mezaninos,
varandas, coberturas em áreas externas e pergolados.
(a) (b)
Figura 5.34: Estruturas de pórticos: (a) galpão de pórtico Tri-articulado, com elementos de madeira roliça
compostos. Fonte: NATTERER (1998); (b) edificação residencial composta por pórticos. Fonte: Foto tirada pelo
Autor, em visita técnica à construção da obra da Professora Akemi Ino em maio de 2008, em São Carlos, SP.
Segundo OBERG apud INO (1995) apresenta o emprego de peças roliças para construções
rurais, denominadas “Pole Construction”, diferentemente da “Log Construction”, ou casas de
toras. As indicações de uso para habitação deste segundo tipo de construção têm referência
nas casas dos imigrantes europeus. O autor faz a citação de um dos primeiros exemplos em
“poletype homes”, construído em woodside, Califórnia. Nesta construção, foram utilizados
postes tratados sob pressão, os quais foram cravados no solo sobre base de concreto. Suas
extremidades superiores foram interligadas por duas peças de madeira serrada, fixadas com
parafusos e conectores metálicos, formando um quadro em pórtico. Este tipo de construção
acaba proporcionando grande rigidez, em função do engastamento das colunas na fundação.
5.8.3 Sistemas estruturais compostos por painéis de paredes autoportantes
Os sistemas estruturais de edificações formados por painéis de paredes autoportantes,
compostas por toras sobrepostas horizontalmente, normalmente são utilizadas toras
139
torneadas (figura 5.35), de madeira de espécies de pinus, por serem mais macias para o corte
do torneamento longitudinal, e de baixa densidade aliviando assim as cargas nas fundações.
O comportamento deste sistema estrutural assemelha-se com sistemas de chapas, que
correspondem aos elementos de superfície plana sujeitas principalmente às ações contidas
em seu plano.
a) Planta Baixa b) Fachada
Figura 5.35: Construção de edificação industrializada, composta por paredes auto portantes. Fonte: www.casabella.etc.br
No entanto, este sistema de construção na grande maioria é industrializado, utilizando serras
espaciais de torno para peças roliças de diversos diâmetros (figura 5.36), o que acelera ao
processo construtivo para a entrega da obra. PARTEL (1999) cita as dimensões dos
diâmetros de d15cm, d17cm, d19cm, d21cm e d23cm, usuais das seções transversais das
peças roliças de madeira utilizadas neste sistema.
Figura 5.36: Torno de peças roliças, para construções de Log Homes. Fonte: ROUNDTEC.
Segundo PARTEL (1999), estas edificações são muito utilizadas nos Estados Unidos, Canadá
e Finlândia. Na Finlândia edificações em toras são uma tradição viva. Muitas companhias
estão produzindo industrialmente construções com toras. Na década de 90, dezoito
companhias exportaram em média, quatrocentas edificações todos os anos. Este número
equivale apenas para o mercado de edificações residenciais. A maior demanda do mercado
interno nesse país é de casas de campo. No mercado de exportação também predominam as
construções de edificações populares, que são apreciadas pela mentalidade ecológica de
sustentabilidade da população, além do conforto térmico e acústico característico da madeira.
140
5.9 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE COBERTURAS
5.9.1 Coberturas compostas por treliças planas
As estruturas de coberturas compostas por treliças planas, podem ser construídas com peças
de madeira roliça de reflorestamento, em diversos sistemas estruturais conforme a figura 5.37.
a) Treliça Howe b) Treliça Pratt c) Treliça Fink
d) Treliça Scissors e) Treliça Scissors c/ Lanternim f) Treliça Polonceau Invertida
g) Viga Treliçada Modelo 1 h) Viga Treliçada Modelo 1 i) Viga Treliçada Modelo 1
Figura 5.37: Tipos de treliças planas usuais em projetos de coberturas com madeira roliça.
Fonte: NATTERER (1998).
A figura 5.38, apresenta detalhes da estrutura da cobertura interna do galpão, com treliças
scissors, utilizando peças roliças de madeira de eucalipto, em fase de construção, na sede do
Club Med, em Trancoso, na Bahia.
Figura 5.38: Estrutura da cobertura interna do galpão, com treliças scissors. Fonte: www.callia.com.br
A figura 5.39, apresenta o modelo da cobertura de uma igreja, composta por treliças planas
atirantadas, utilizando peças roliças de pequeno diâmetro, executada pela construtora
BEAUDETTE CONSULTING ENGINEERS INC.
Figura 5.39: Cobertura composta por treliças planas atirantadas.
Fonte:
BEAUDETTE CONSULTING ENGINEERS INC.
141
5.9.2 Coberturas compostas por tensoestruturas
As tensoestruturas proporcionam várias formas possíveis através deste sistema,
onde a madeira roliça pode exercer a função de poste de sustentação da estrutura
principal, figura 5.40, ou como montantes da cobertura, sempre composta por cabos
tensionados.
a) Poste de sustentação b) Tensoestruturas
Figura 5.40: Coberturas compostas por tensoestruturas. Fonte: Base de Dados LaMEM.
5.9.3 Coberturas compostas por treliças espaciais (tridimensionais)
As estruturas compostas por treliças espaciais, também denominadas por tridimensionais,
formadas a partir de peças de madeira roliça são leves e relativamente econômicas. Para
construção destas treliças são utilizadas peças roliças de pequeno diâmetro, menores que 15
cm, onde na maioria das vezes a madeira não precisa ser torneada, mas somente
descascada e usinada nas extremidades. São coberturas utilizadas nas construções de
galpões de grandes vãos. Segundo PARTEL (1999) onde mais utilizam estas estruturas são
na Inglaterra e na Holanda.
Figura 5.41: Cobertura composta por treliças espaciais (tridimensionais). Fonte: Base de Dados LaMEM.
142
5.9.4 Coberturas do tipo parabolóide hiperbólica
As coberturas do tipo parabolóide hiperbólica podem ser construídas com peças roliças
retilíneas, e conforme a distribuição e dimensões das peças, durante a montagem,
proporcionam formas exuberantes. A figura 5.42 retrata fases de construção da estrutura da
torre do silo, com a cobertura do tipo parabolóide hiperbólica utilizando peças de madeira
roliça de pequeno diâmetro, construído no LaMEM, no campus I da Escola de Engenharia de
São Carlos (EESC), Universidade de São Paulo (USP).
a) Montagem da cobertura no solo b) Cobertura transferida e montada no pórtico
Figura 7.42: Cobertura do tipo parabolóide hiperbólica. Fonte: Base de Dados LaMEM.
5.9.5 Coberturas de pontos de ônibus de linhas urbanas
Com peças roliças de pequeno diâmetro, utilizando madeira de reflorestamento tratada, como
por exemplo, as espécies de pinus, que são menos densas, e relativamente mais baratas,
podem ser utilizadas em sistemas estruturais de coberturas de pontos de ônibus de linhas
urbanas. A figura 5.43 é um dos modelos possíveis de construir este tipo de cobertura,
construída em Washington.
Figura 5.43: Cobertura em balanço, para pontos de ônibus de linhas urbanas, construída em Washington.
À esquerda, detalhe do poste de iluminação com peças roliças de pequeno diâmetro. Fonte: USDA.
143
5.10 SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS DE TORRES
Segundo GARCIA (1986), o problema de incêndio nas florestas, e nos reflorestamentos se
deve principalmente á falta de condições que os setores responsáveis e muitas propriedades
apresentam na sua preservação, na sua detecção imediata e no seu combate. Existe carência
de equipamentos e pessoal preparado para isso. Uma torre de vigia florestal, em uma grande
área reflorestada deve ser considerada como elemento indispensável na preservação contra
incêndios, pois permite detectá-los em tempo pan combatê-los.
Segundo KARLSEN apud GARCIA (1986), o tamanho da torre é determinado por condições
especiais, dependentes do propósito da construção. Entretanto, freqüentemente estas
condições são impostas por razões técnicas ou construtivas, como as torres de grande altura
e seção transversal mínima.
Nestes casos, para aumentar a rigidez e reduzir as tensões atuantes na estrutura da torre, ela
pode ser estaiada, assumindo forma aproximada de mastros atirantados, figura 5.44e.
5.10.1 Torres compostas por estruturas em treliças
Para TIMOSHENKO et. al. apud GARCIA (1986), a torre é um caso particular de treliça
espacial, na qual as barras são ligadas umas às outras pelas extremidades, de maneira a
formar ama estrutura rígida no espaço. De acordo com estes autores, as treliças espaciais se
classificam quanto à disposição de suas barras em simples, associada e complexas.
Figura 5.44: Torres compostas por treliças. (a) Simples; (b) Associada; (c) Complexa. Fonte: GARCIA (1986).
KARLSEN et al apud GARCIA (1986), apresenta os seguintes fatores básicos, relacionados
aos tipos de treliças, conforme a figura 5.45.
144
Figura 5.45: Tipos de Torres. Fonte: GARCIA (1986).
Torres treliçadas são constituídas por treliças verticais ou inclinadas, formando em planta, um
triângulo, quadrado ou polígono retangular. As relações b/h ou d/h variam entre largos limites
de acordo com a função da torre. Freqüentemente h é de oito a dez vezes o lado k ou o
diâmetro d da base.
5.10.1.1 Torre de diagonal única, parafusada ou pregada (a)
A Torre de diagonal única, figura 5.45a, é caracterizada por grandes comprimentos
de flambagem, está sujeita a inversões de esforços. São normalmente utilizadas
para torres de observação, suporte para holofotes, guia de bate-estacas, etc.
40m H e
8
1
a
1
1
H
b
máx
==
5.10.1.2 Torre de diagonais cruzadas, parafusadas ou pregadas (b)
A Torre de diagonais cruzadas, figura 5.45b, normalmente comportam-se como torres de
diagonal única, pois as diagonais trabalham a tração e, pela sua esbeltez, não têm condições
para suportar compressão. A distribuição interna de esforços é melhorada quando são
utilizados conectores no cruzamento das diagonais. A estrutura passaria, neste caso, a ser
estaticamente indeterminada. Esta torre é normalmente utilizada para reservatórios elevados,
prospeção de petróleo, extração de minério, torre de resfriamento, etc. São recomendadas as
relações:
40m H e
10
1
a
1
1
H
b
máx
==
145
5.10.1.3 Torre com semi-diagonais dispostas em forma de triângulo
equilátero com as bases horizontais (c)
A Torre com semi-diagonais dispostas em forma de triângulo equilátero com as bases
horizontais, figura 5.45c, difere do caso da figura 5.45a, no comprimento da diagonal. As
ligações são parafusadas e são utilizadas também para suporte de antenas de rádio. São
recomendados os valores:
40m Hp/
8
1
a
1
1
H
b
>=
5.10.1.4 Torre com diagonais em losango (d)
A
Torre com diagonais em losango, figura 5.45d, é uma das mais eficientes; as barras
comprimidas têm somente a metade do comprimento das barras da torre de diagonal única,
portanto, estão sujeitas a deformações menores. É apresentada na figura 5.45 uma torre de
seção variável, por inflexões do eixo das pernas, com alargamento da seção da base, e
conseqüentemente tensões menores nas barras das pernas e maiores nas diagonais e nas
barras horizontais. É recomendada a utilização de diafragmas Treliçados para enrijecimento
transversal. São indicados os valores:
40m Hp/
50
1
a
1
1
H
b
>=
Figura 5.46: Torres de diagonais em losango, para alturas maiores que 40 metros. Fonte: GARCIA (1986).
146
5.10.1.5 Torre treliçada estaiada (e)
A Torre treliçada estaiada, figura 5.45e, é uma torre contraventada através de cabos fixados
no solo. É utilizada como torre de observação, para iluminação, para elevação de concreto,
etc. São indicados os valores:
40mH e
50
1
a
10
1
H
b
>=
Uma torre não estaiada sujeita a forças horizontais (vento, tração nas linhas de transmissão,
terremoto) é calculada como uma treliça em balanço, com diagonais sujeitas á inversão de
esforços.
KARLSEN apud GARCIA (1986), relacionou as cargas mais freqüentes em torres treliçadas:
- peso próprio da torre, usualmente determinado com base na estimativa da seção transversal
das barras;
- peso de plataformas, escadas, etc., determinado da mesma maneira;
- cargas úteis como peso da caixa d’água, antena de rádio, peso de tubos, revestimentos, etc.;
- carga de vento, determinada de acordo com as normas. No caso de torres de seção
quadrada, a direção do vento é tomada como sendo paralela à diagonal para efeito de cálculo
das pernas da torre. No caso de torres ou mastros estaiados, o vento deve ser tomado no
plano do tirante e na bissetriz do ângulo formado entre dois deles.
FUCHS et al. apud GARCIA (1986), notaram nos Estados Unidos o emprego de torres de
madeira em linhas de transmissão de até 500KV. O Brasil, um dos países mais ricos em
madeiras apropriadas e carente de recursos, mantém a madeira em um segundo plano,
apesar de se encontrarem no Estado de São Paulo redes de até 138KV. Estas estão
operando satisfatoriamente há mais de 40 anos, comprovando a eficiência do material.
As estruturas citadas fazem uso da madeira roliça traçando um diálogo harmonioso com
outros sistemas, o que induz a um universo de possibilidades que não se restringem a
aplicações específicas.
5.11 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE CIMBRAMENTOS
Os cimbramentos são estruturas provisórias destinadas a suportar o peso de uma estrutura em
construção até que se torne autoportante. Os cimbramentos são projetados de modo a terem rigidez
suficiente para resistir aos esforços solicitantes com deformações moderadas (as deformações do
cimbramento dão origem a imperfeições de execução da estrutura em construção) PFEIL (2003).
As características de elevada resistência e reduzido peso específico da madeira, aliadas à facilidade
de montagem e desmontagem de peças, tornaram este material vantajoso para uso em estruturas de
147
cimbramentos. Nestas condições, a madeira foi utilizada com exclusividade nos cimbramentos de
arcos e abóbadas em alvenaria de pedra desde a época do Império Romano e nas construções em
concreto armado da primeira metade do século XX. Nas últimas décadas do século XX foram
desenvolvidos e amplamente utilizados sistemas de cimbramento padronizados tanto em estrutura de
aço quanto de madeira PFEIL (2003).
Ainda segundo PFEIL (2003), para o escoramento de obras de pequena altura destaca-se o uso de
madeira roliça, em especial no caso de pontes, como ilustra o esquema da figura 7.48. O escoramento
é formado por montantes contraventados nas duas direções. No topo do escoramento, devido às
irregularidades das madeiras roliças, há necessidade de se colocar calços para nivelamento do
assoalho de apoio da fôrma. Em muitos casos utilizam-se peças de madeira roliça apenas para os
montantes, completando-se o cimbramento com madeira serrada. Nesta alternativa reduzem-se os
problemas de nivelamento e os de ligações entre peças roliças. A figura 5.47 mostra um escoramento
de viaduto de concreto executado com torres de madeira de grande altura, a maior com 40 m, e mãos-
francesas.
Figura 5.47: Esquema da seção transversal de um escoramento em montantes verticais de madeira roliça,
contraventados nas direções transversal e longitudinal. Fonte: PFEIL (2003).
148
Figura 5.48: Escoramento em torres e mãos-francesas de madeira, para viaduto rodoviário em vigas contínuas de 30 m
de vão. As torres mais altas do escoramento têm 40 m. As torres foram executadas com madeira roliça e as mãos-
francesas com madeira serrada. Viaduto sobre o Vale dos Diabos, BR-168/RS (1960). Projeto estrutural do eng° Walter
Pfeil. Projeto do escoramento: eng.° Viktor Boehm. Firma executora: ESBEL. Fonte: PFEIL (2003).
149
6 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
6.1 CLASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Utilizando-se um critério das propriedades geométricas, é possível distinguir três e
classificação de elementos estruturais básicos: os elementos lineares, os elementos
de superfície e os elementos de volume.
6.1.1 Elementos estruturais
Devido à complexidade do estudo do todo tridimensional de uma estrutura e
visando simplificar as análises, as estruturas com peças de madeira roliças
podem ser consideradas como compostas de elementos estruturais básicos que
podem ser classificadas de acordo com sua geometria e função estrutural.
Partindo-se deste princípio, pode-se considerar as classificações como serão
apresentadas a seguir.
6.1.1.1 Elementos estruturais lineares (estruturas reticuladas)
Elementos estruturais lineares são elementos em que o comprimento é muito
superior a dimensão da seção transversal, sendo também denominados por
elementos de barras. De acordo com a função estrutural, recebem as seguintes
designações especiais:
Vigas: Elementos lineares normalmente horizontais, em que os esforços de
flexão são preponderantes, figura 6.1;
Figura 6.1: Representação dos elementos estruturais denominados vigas.
Colunas: Elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical em
que as forças normais de compressão são preponderantes (figura 6.2), podendo
em alguns casos estar sujeito aos esforços de flexão.
150
Figura 6.2: Representação dos elementos estruturais denominados colunas.
Tirantes: Elementos lineares de eixo reto, solicitados por forças normais de
tração, figura 6.3.
Figura 6.3: Representação dos elementos estruturais denominados tirantes.
6.1.1.2 Elementos estruturais de superfície (estruturas laminares)
Elementos estruturais de superfície são elementos em que a menor dimensão,
usualmente chamada espessura é relativamente pequena em relação a demais
(LEONHARDT e MÖNNIG, 1978). De acordo com sua função estrutural podem
receber as seguintes designações:
Placas: Elementos de superfície plana, sujeitas principalmente às ações normais
ao seu plano. Placas de concreto são usualmente denominadas lajes, figura 6.4.
Figura 6.4: Representação dos elementos estruturais denominados placas.
151
Chapas: Elementos de superfície plana sujeitas principalmente às ações
contidas em seu plano, figura 6.5.
Figura 6.5: Representação dos elementos estruturais denominados chapas
6.1.1.3 Elementos estruturais de volume (estruturas volumétricas)
Elementos estruturais de volume são elementos que apresentam as três
dimensões com a mesma ordem de grandeza. Nesse caso a análise a ser
efetuada deve considerar esta condição tridimensional. Usualmente, são os
elementos estruturais de fundações, como as sapatas e os blocos de concreto
armado, figura 6.6.
Figura 6.6: Representação dos elementos estruturais de volume.
As dimensões relativas das peças fazem com que os diferentes elementos
estruturais tenham comportamentos diferentes. As barras geralmente podem ser
estudadas com as resistências dos materiais. Já os elementos de superfície
necessitam de outras teorias, como a teoria das placas, teoria das chapas, teoria
das cascas. Todas as teorias citadas anteriormente são simplificações da teoria
da elasticidade, que é necessária para o estudo de elementos tridimensionais.
6.2 CRITÉRIOS PARA O DIMENSIONAMENTO
Este item tem o objetivo de fornecer os critérios básicos para o dimensionamento de
elementos estruturais, com peças roliças de madeira de reflorestamento.
152
6.2.1 Propriedades
de Resistência e Rigidez
As propriedades de resistência e rigidez são influenciadas pela disposição dos
elementos anatômicos responsáveis pela resistência mecânica, que são sobretudo
as fibras, no caso das dicotiledôneas (folhosas) , e os traqueídes, no caso das
coníferas (CALIL et al, 2003).
As principais propriedades da madeira a serem consideradas no dimensionamento
de elementos estruturais são: densidade, resistência, rigidez ou módulo de
elasticidade e umidade.
A densidade é utilizada na determinação do peso próprio da estrutura, e pode-se
adotar o valor da densidade aparente.
A rigidez ou módulo de elasticidade da madeira determina o seu comportamento na
fase elástico-linear. Conforme a NBR 7190:1997, Devem ser conhecidos os módulos
nas direções, paralela (E
C0
) e normal (E
C90
) às fibras.
O percentual da umidade presente na madeira altera as propriedades de resistência
e elasticidade. Por esta razão, essas propriedades devem ser ajustadas em função
das condições ambientais onde permanecerão as estruturas. Este ajuste é feito em
função das classes de umidade como apresentado na tabela 6.1.
Tabela 6.1: Classes de Umidade.
Fonte: NBR 7190:1997
Para valores de umidade superior a 20 % e temperaturas entre 10°C e 60°C admite-
se como desprezível as variações nas propriedades da madeira.
A figura 6.7 apresenta o mapa de referência da umidade relativa anual do ar, dentro
do território nacional.
153
Figura 6.7: Mapa de umidade relativa anual do ar. Fonte: INMET 1931/1990
6.2.2 Propriedades
a serem consideradas no Projeto Estrutural
Em projetos de estruturas de madeira, visando à padronização das propriedades da
madeira, a NBR 7190:1997 adota o conceito de classes de resistência, propiciando,
assim, a utilização de várias espécies com propriedades similares em um mesmo
projeto. Para isto, o lote de madeira deve ter sido classificado e o revendedor deve
apresentar certificados de laboratórios idôneos, que comprovem as propriedades do
lote dentro de uma das classes de resistência. As tabelas 6.2 e 6.3, apresentam
respectivamente as propriedades das classes de resistência estabelecidas pela NBR
7190:1997, para as coníferas e as dicotiledôneas, e já incorporando a classe C50
das dicotiledôneas, que será adicionada na nova versão da NBR7190, que está em
fase de revisão.
154
Tabela 6.2: Classes de resistência das coníferas.
Fonte: NBR 7190:1997
Tabela 6.3: Classes de resistência das dicotiledôneas.
Fonte: NBR 7190:1997.
1)
A Classe C50 está publicada em CALIL et al. (2006).
Conforme a NBR 7190:1997, a realização de ensaios de laboratório para a
determinação das propriedades da madeira fornece, a partir da análise estatística
dos resultados, valores médios dessas propriedades (X
m
). Para a utilização destas
propriedades em cálculos de estruturas de madeira, devem ser obtidos os valores
característicos (X
k
), e, posteriormente, os valores de cálculo (X
d
). A obtenção de
valores característicos para resistência de espécies de madeira já investigadas por
laboratórios idôneos, é feita a partir dos valores médios dos ensaios pela seguinte
relação:
12,m12,k
X7,0X =
Ainda conforme a NBR 7190:1997, caso seja feita uma investigação direta da
resistência para uma dada espécie de madeira, os valores devem ser obtidos de
acordo com o tipo de classificação adotado. Para a caracterização simplificada de
espécies usuais deve-se extrair uma amostra composta por pelo menos 6
exemplares, retirados de modo aleatório do lote, que serão ensaiados à compressão
paralela às fibras. Já para a caracterização mínima de espécies pouco conhecidas,
de cada lote serão ensaiados no mínimo 12 corpos-de-prova, para cada uma das
resistências a serem determinadas. Cada lote ensaiado não deve ter volume
155
superior a 12 m³ e todos os valores devem ser expressos para o teor de umidade
padrão de 12%.
O valor característico da resistência deve ser estimado pela expressão:
1,1X
1
2
n
X...XX
2X
2
n
1
2
n21
k
+++
=
onde: n é o número de corpos de prova ensaiados.
Os resultados devem ser colocados em ordem crescente X
1
X
2
... X
n
,
desprezando-se o valor mais alto se o número de corpos-de-prova for ímpar e, não
se tomando para X
k
valor inferior a X
1
e nem a 0,7 do valor médio.
A partir do valor característico determinado da madeira pode-se obter o seu valor de
cálculo Xd, pela seguinte expressão:
w
k
modd
X
KX
γ
=
onde:
γ
w
= coeficiente de minoração das propriedades da madeira.
K
mod
= coeficiente de modificação.
Os coeficientes de modificação (K
mod
) afetam os valores de cálculo de propriedades
da madeira em função da classe de carregamento da estrutura, da classe de
umidade e da qualidade da madeira utilizada. O coeficiente de modificação é
determinado pela expressão:
3mod,2mod,1mod,mod
KKKK =
O coeficiente de modificação K
mod,1
leva em conta a classe de carregamento e o tipo
de material empregado conforme apresentado na tabela 6.4.
Tabela 6.4: Valores de K
mod,1
.
Fonte: NBR 7190:1997
156
O coeficiente de modificação K
mod,2
leva em conta a classe de umidade, que pode
ser analisado conforme o mapa da figura 6.7 e o tipo de material empregado (tabela
6.5).
Tabela 6.5: Valores de K
mod,2
.
Fonte: NBR 7190:1997
Caso a madeira seja utilizada submersa, deve-se adotar o seguinte valor para o
coeficiente de modificação: K
mod,2
= 0,65.
O coeficiente de modificação K
mod,3
leva em conta a categoria da madeira utilizada.
Para madeira de primeira categoria, ou seja, aquela que passou por classificação
visual para garantir a isenção de defeitos e por classificação mecânica para garantir
a homogeneidade da rigidez, o valor de K
mod,3
é 1,0. Caso contrário, a madeira é
considerada como de segunda categoria e o valor de K
mod,3
é 0,8.
Para as verificações de segurança que dependem da rigidez da madeira, o módulo
de elasticidade na direção paralela às fibras deve ser tomado como:
mco,3mod,2mod,1mod,efco,
EKKK E =
Para verificações de Estados Limites Últimos (ELU), a NBR 7190:1997 especifica os
valores dos coeficientes de ponderação, de acordo com a solicitação:
- Compressão paralela às fibras:
γ
wc
= 1,4
- Tração paralela às fibras:
γ
wt
= 1,8
- Cisalhamento paralelo às fibras:
γ
wv
= 1,8
Para verificações de Estados Limites de Serviço (ELS), adota-se o valor básico de γ
w
= 1,0.
Tendo em mãos os resultados dos ensaios de classificação e caracterização das
peças de Madeira Roliça de algumas espécies de madeira de reflorestamento,
ensaiados no LaMEM, foi possível montar uma tabela geral, apresentando os
valores médios das propriedades de resistência e rigidez, para consulta durante a
elaboração de projetos. Estes resultados estão disponíveis na tabela 6.6.
157
Tabela 6.6: Valores médios de resistência e rigidez de algumas Madeiras Roliças de Reflorestamento.
Fonte: Tabela elaborada pelo autor, conforme ensaios realizados no LaMEM.
Onde:
1) Espécie da Madeira Roliça de Reflorestamento
2) L é o comprimento da peça roliça
3) d
m
é o diâmetro médio das peças roliças de madeira com seção variável, calculado em função do
comprimento da circunferência da tora em (L/2)
4) ρ
12%
é a massa específica a 12% de umidade.
5) f
c0
é a resistência à compressão paralela às fibras.
6) f
v
é a resistência ao cisalhamento.
7) E
c0
é o módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras.
8) MOE é o módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio à flexão.
9) MOR é o módulo de resistência obtido no ensaio à flexão.
10) n é o número de corpos-de-prova ensaiados.
6.2.3
Critério de cálculo para o dimensionamento da seção da peça roliça
Conforme o item 7.2.8 da NBR 7190:1987, as peças de seção circular, sob ação de
solicitações normais ou tangenciais, podem ser consideradas como se fossem de
seção quadrada, de área equivalente. As peças de seção circular variável podem ser
calculadas como se fossem de seção uniforme, igual à seção situada a uma
distância da extremidade mais delgada igual a 1/3 do comprimento total, não se
considerando, no entanto, um diâmetro superior a 1,5 vez o diâmetro nessa
extremidade. Na figura 6.8 o d
eq
representa o diâmetro equivalente de cálculo para
peças de seção circular variável, situada a uma distância da extremidade mais
delgada igual a um terço do comprimento total.
Espécie da MRR
1)
L
2)
(m)
d
m
3)
(cm)
ρ
12%
4)
(kg/m³)
f
c0
5)
(MPa)
f
v
6)
(MPa)
E
c0
7)
(MPa)
MOE
8)
(MPa)
MOR
9)
(MPa)
10)
n
Eucalipto Alba - 7 768 50,46 - 17549 - - 42
Eucalipto Alba 2,5 7,5 1022 - - - 13690 89 25
Eucalipto Citriodora 4,5 7 840 - - - 18620 - 66
Eucalipto Citriodora 6,01 26,4 1016 - - - 19116 107 25
Eucalipto Citriodora 11,4 34,3 1087 - - - 23487 - 23
Pinus Oocarpa 6,25 42 653 - - - 8151 46 12
E. Cloenziana SAF75x74 13anos
2,06 13 905 44,75 11,78 14130 24660 125 6
E.Camaldulensis SAF76 20anos
2,02 22,6 1153 46,82 15,48 16043 15820 85 6
E.Camaldulensis SAF97 11anos
2,01 23 660 34,08 8,4 15459 12310 81 6
E.Camaldulensis SAF99 4anos
2,01 19,8 583 33,53 11,04 16231 15270 83 6
E.Camaldulensis SAF2003 5anos
2,02 19,6 540 24,62 7,98 13522 10960 65 6
E.Camaldulensis SAF2004 4anos
2,06 13,3 500 27,62 7,66 12729 14460 70 6
E.Camaldulensis SAF2004 4anos
2,03 13,3 495 25,66 6,86 10731 13200 69 6
158
Figura 6.8: Diâmetro equivalente para peças de seção circular variável. Fonte: CALIL et al, (2003).
Onde: d
eq
corresponde ao diâmetro equivalente de cálculo
d
1
é o maior diâmetro (diâmetro da base)
d
2
é o menor diâmetro (diâmetro do topo)
L é o comprimento total da peça
6.2.4 Propriedades
geométricas da seção transversal de peças roliças
O procedimento simplificado para a determinação de diâmetro aproximado de uma
determinada seção transversal de peças roliças de madeira é sugerido da seguinte
maneira:
Primeiro identifica-se a seção transversal correspondente ao diâmetro em que se
quer saber. Cita-se como exemplo para a determinação do diâmetro equivalente
(d
eq
), igual à seção situada a uma distância da extremidade mais delgada igual a 1/3
do comprimento total.
Com a utilização de uma fita métrica flexível, é medido o perímetro em torno da
seção transversal correspondente ao diâmetro equivalente (d
eq
) conforme a figura
6.9 e aplicar a equação 8.6:
π
=
P
d
eq
Onde: P é o perímetro em torno da seção transversal correspondente ao diâmetro
equivalente (d
eq
)
Figura 6.9: Medida do perímetro externo com utilização de uma fita métrica flexível.
Fonte: Foto tirada pelo autor.
159
Determinado o diâmetro equivalente (d
eq
), pode-se calcular a área da seção
transversal (A) pela equação da área da circunferência:
()
4
d
A
2
eq
π
=
Onde: A é a área da seção transversal
d
eq
corresponde ao diâmetro equivalente de cálculo
O Momento de Inércia da seção transversal da circunferência é calculado pela
equação:
()
64
d
I
4
eq
π
=
Onde: I é o Momento de Inércia da seção transversal
d
eq
corresponde ao diâmetro equivalente de cálculo
O Raio de Giração da seção transversal da circunferência é calculado pela equação:
()
()
eq
eq
2
eq
4
eq
mim
mim
mim
d25,0i
4
d
i
d
4
64
d
i
A
I
i ==
π
π
==
O índice de esbeltez λ é calculado pela equação:
mim
0
i
L
=λ
Onde: λ é o índice de esbeltez;
L
0
é o comprimento de flambagem da barra;
i
mim
é O Raio de Giração da seção transversal da circunferência.
Para cada configuração das condições de contorno impostas nas extremidades das
barras submetidas à compressão, apresenta um modo de flambagem diferente. Por
esta razão, é fundamental que o comprimento L real da barra seja substituído pelo
comprimento teórico de flambagem L
0.
Sendo assim,
E0
KL = , conforme as
condições de contorno impostas nas extremidades das barras, tabela 6.7. A nova
versão da NBR7190, que está em revisão, apresentará os valores de K
E
da tabela
6.7, que foi adaptada do EUROCODE 5.
160
Tabela 6.7: Valores de projeto para K
E
, correspondente a cada modo de flambagem, em função das
condições de contorno impostas nas extremidades das barras submetidas à compressão.
Fonte: EUROCODE 5
Onde: L é o comprimento real da barra;
K
E
é parâmetro de flambagem da barra em função das vinculações impostas
nas extremidades.
O Módulo de Resistência da seção transversal da circunferência é calculado pela
equação
:
()
32
d
W
3
eq
π
=
Onde: W é o Módulo de Resistência da seção transversal da circunferência;
d
eq
corresponde ao diâmetro equivalente de cálculo.
Os valores da tabela 6.8 correspondem às propriedades geométricas da seção
transversal para peças roliças de madeira, considerando as dimensões dos
diâmetros equivalentes d
eq
.
161
Tabela 6.8: Propriedades geométricas para peças roliças de madeira.
d
eq
(cm)
i
(cm)
A
(cm
2
)
I
(cm
4
)
W
(cm
3
)
8 2,0 50 201 50
10 2,5 79 491 98
12 3,0 113 1018 170
14 3,5 154 1886 269
15 3,8 177 2485 331
16 4,0 201 3217 402
18 4,5 254 5153 573
20 5,0 314 7854 785
22 5,5 380 11499 1045
24 6,0 452 16286 1357
25 6,3 491 19175 1534
26 6,5 531 22432 1726
28 7,0 616 30172 2155
30 7,5 707 39761 2651
32 8,0 804 51472 3217
34 8,5 908 65597 3859
35 8,8 962 73662 4209
36 9,0 1018 82448 4580
38 9,5 1134 102354 5387
40 10,0 1257 125664 6283
42 10,5 1385 152745 7274
44 11,0 1521 183985 8363
45 11,3 1590 201289 8946
46 11,5 1662 219787 9556
48 12,0 1810 260577 10857
50 12,5 1963 306797 12272
52 13,0 2124 358909 13804
54 13,5 2290 417394 15459
55 13,8 2376 449181 16334
56 14,0 2463 482751 17241
58 14,5 2642 555498 19155
60 15,0 2827 636174 21206
Onde:
d
eq
corresponde ao diâmetro equivalente situado à L/3 da extremidade mais delgada
da peça, desde que
2eq
d5,1d
;
i é o raio de giração para a seção circular em função de d
eq
;
A é a área correspondente da seção transversal circular d
eq
;
I é o Momento de Inércia correspondente da seção transversal circular d
eq
;
W é o Módulo de Resistência correspondente da seção transversal circular d
eq
.
162
Um breve estudo comparativo do momento de inércia teórico das seções de vigas
circulares simples e compostas é apresentado por MATTHIESEN (1987), conforme
mostrados na figura 6.10.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
(g)
Figura 6.10: Estudo comparativo do momento de inércia teórico das seções de vigas circulares
simples e compostas: (a) viga de seção circular simples; (b) viga de seção bicircular com peças
dispostas na horizontal; (c) viga de seção bicircular com peças dispostas na vertical; (d) viga de seção
bicircular dupla; (e) viga de seção quadricircular; (f) viga de seção quadricircular dupla; (g) momento
de inércia teórico da seção nervurada. Fonte: MATTHIESEN (1987).
Ensaios realizados no LaMEM, com as seções compostas da figura 6.10, mostraram
um valor real da inércia, muito menor que os valores teóricos e não são
recomendados para os casos das figuras 6.10(e) e 6.10(f) em composições de 4
peças roliças dispostas na vertical.
163
6.2.5 Limites de Esbeltez para peças de madeira
Para elementos estruturais comprimidos, o comprimento máximo não pode
ultrapassar quarenta vezes a dimensão transversal correspondente ao eixo de
flambagem. No caso de elementos tracionados, este Limite sobe para cinqüenta
vezes NBR 7190:1997.
Há interesse na fixação de limites superiores do índice de esbeltez, para se evitar
estruturas muito flexíveis. A NBR 7190:1997, fixa o valor de esbeltez máxima em
140λ .
Do ponto de vista de resistência, o índice de esbeltez determina três tipos distintos
de dimensionamento de peças, para os quais a NBR 7190:1997 atribui os seguintes
limites:
- compressão de peças curtas
400
λ
<
- compressão de peças medianamente esbeltas
8040
λ
<
- compressão de peças esbeltas
14080
λ
<
6.2.6 Peças submetidas à flexão
As vigas estão sujeitas a tensões normais de tração e compressão longitudinais e
portanto na direção paralela às fibras; nas regiões de aplicação de carga, como por
exemplo nos apoios, estão submetidas a tensões de compressão normal às fibras.
Além disso atuam tensões de cisalhamento na direção normal às fibras (tensões
verticais na seção) e na direção paralela às fibras (tensões horizontais). As vigas
principais de pavimentos de edificações ou tabuleiro de pontes podem ser
simplesmente apoiadas ou contínuas.
Para o dimensionamento de peças de madeira, submetidas à flexão são utilizados
dois critérios básicos:
- limitação das tensões;
- limitação de deslocamentos.
As limitações de deformações têm, em obras de madeira, importância relativamente
maior que em outros materiais. Isto porque se trata de um material com alta relação
resistência/rigidez.
164
Pela limitação de tensões, que caracteriza o Estado Limite Último (ELU), o problema
de verificação de tensões, em obras de madeira, é formulado com a teoria clássica
de resistência dos materiais, muito embora o material não siga a lei linear (Lei de
Hooke) de tensões até a ruptura. A condição de segurança relativa à possível ELU é
garantida pela condição:
dd
RS
Onde:
S
d
é o valor de cálculo da solicitação;
R
d
é o valor de cálculo da resistência.
Em peças compostas, leva-se em conta as deformações das ligações através de
valores reduzidos dos momentos de inércia ou dos momentos resistentes.
Pela limitação de deslocamentos, que caracteriza o Estado Limite de Serviço (ELS),
as limitações de flechas das vigas visam a atender a requisitos estéticos, evitar
danos a componentes acessórios e ainda visam ao conforto dos usuários (evitar
vibrações exageradas no caso de pavimentos de edificações ou tabuleiro de
pontes).
Os valores limites de deslocamentos de peças de madeira, submetidas à flexão,
indicados pela NBR 7190:1997, encontram-se na tabela 6.9 e levam em conta a
existência ou não de materiais frágeis ligados à estrutura, tais como forros, pisos e
divisórias, aos quais se pretende evitar danos através de controle de deslocamentos
das vigas.
Tabela 6.9: Valores limites de deslocamentos verticais segundo a norma NBR 7190.
165
6.3 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
6.3.1 Exemplo de peça roliça solicitada por compressão axial
Critérios de dimensionamento de uma coluna solicitada sob força normal à
compressão axial, utilizando peça roliça de madeira de reflorestamento, com
diâmetro variável, figura 6.11.
Figura 6.11: Geometria da Coluna
Solução:
Com o diâmetro equivalente (d
eq
), calcula-se a área da seção transversal (A) pela
equação da área da circunferência:
()
()
2
2
2
eq
cm314A
4
20
A
4
d
A
π
=
π
= (ou direto da tabela 6.8)
Cálculo do Momento de Inércia da seção transversal da circunferência pela equação:
()
()
4
4
4
eq
cm7854I
64
20
I
64
d
I
π
=
π
= (ou direto da tabela 6.8)
O Raio de Giração da seção transversal da circunferência é calculado pela equação:
cm5i
4
20
i
4
d
i
eq
=== (ou direto da tabela 6.8)
Dados:
Vinculação da coluna:
Coluna engastada na base e livre no topo.
(vinculação para coluna típica de galpões)
Conforme a NBR 7190:1997:
L = 400 cm . L
0
= 2xL L
0
= 800 cm
Coluna com diâmetro equivalente:
cm20d
eq
=
Força Normal de cálculo: N
d
= 15 kN
Classe de serviço (situação de risco de deterioração):
Umidade 1
Classe de resistência adotada (Dicotiledônea):
C40
f
c0,k
= 40MPa f
c0,k
= 4 kN/cm²
Madeira não Classificada: Segunda categoria
Carregamento de longa duração.
166
O cálculo do comprimento de flambagem λ é calculado pela equação:
160
5
800
i
L
mim
0
=λ=λ=λ
Portanto a coluna não passa na verificação de esbeltez, pois conforme o item 7.5.5
da NBR 7190:1997, não se admite calculo de compressão de peças esbeltas com
índice de esbeltez (λ) maior que 140.
No entanto, como solução do problema deste elemento estrutural, dois
procedimentos podem ser tomados: aumentar o diâmetro equivalente ou travar o
topo da coluna com vigas de respaldo.
Para o primeiro caso, supondo aumentar o diâmetro equivalente, no processo de
cálculo, deve-se determinar qual o diâmetro mínimo limitando o índice de esbeltez
em 140, conforme o seguinte procedimento:
cm714,5i
140
800
i
i
800
140
i
L
mimmim
mimmim
0
====λ
Com o valor do raio de giração mínimo, determina-se então o mínimo diâmetro
equivalente:
()
()
cm23d
4
d
714,5
d
4
64
d
714,5
A
I
i
eq
eq
2
eq
4
eq
mim
mim
=
π
π
==
Tendo um novo diâmetro equivalente, calcula-se o novo momento de inércia:
()
()
4
4
4
eq
cm13737I
64
23
I
64
d
I
π
=
π
=
Calcula-se então a nova área da seção transversal circular, com o novo diâmetro
equivalente de 23 cm:
()
()
2
2
2
eq
cm415A
4
23
A
4
d
A
π
=
π
=
Considerando então, esta nova configuração da coluna, com diâmetro equivalente
de 23cm, e vinculações mantendo a base engastada e o topo livre, tem-se o novo
comprimento de flambagem:
=λ=λ=λ 140
714,5
800
i
L
mim
0
Peça Esbelta
167
Portanto, ainda conforme o item 7.5.5 da NBR7190:1997, peças submetidas a
esforços de compressão, com índice de esbeltez entre os limites no domínio
80<λ
140, são consideradas peças esbeltas. Neste domínio, admite-se na situação
de projeto como se a peça esteja submetida à flexo-compressão com os esforços de
cálculo N
d
e M
1d
e a verificação deve ser feita pela expressão:
1
ff
d,0c
Md
d,0c
Nd
σ
+
σ
A resistência de cálculo à compressão paralela as fibras da madeira roliça é
determinada através da equação:
mod
w
k,0c
d,0c
k
f
f
γ
=
Os coeficientes de modificação
mod
k afetam os valores de cálculo de propriedades da
madeira em função da classe de carregamento da estrutura, da classe de umidade e
da qualidade da madeira utilizada. O coeficiente de modificação se subdivide em três
coeficientes:
3mod2mod1modmod
kkkk
=
O coeficiente de modificação
1mod
k leva em conta a classe de carregamento e o tipo
de material empregado, conforme descrito na Tabela 10 da NBR7190:1997.
A umidade presente na madeira pode alterar suas propriedades de resistência e
elasticidade. Por este motivo, estas propriedades devem ser ajustadas de acordo
com as condições ambientais em que as estruturas permanecerão. Este ajuste é
feito segundo as classes de umidade como apresentado na Tabela 7 da
NBR7190:1997.
O coeficiente de modificação
2mod
k , que leva em conta a classe de umidade e o tipo
de material empregado, é dado pela Tabela 11 da NBR7190:1997.
O coeficiente de modificação
3mod
k leva em conta a categoria da madeira utilizada.
Para madeira de primeira categoria, ou seja, aquela que passou por classificação
visual para garantir a isenção de defeitos e por classificação mecânica para garantir
a homogeneidade da rigidez, o valor de
3mod
k 1,0. Caso contrário, a madeira é
considerada de segunda categoria e o valor de
3mod
k é 0,8. No caso particular das
168
coníferas, deve-se sempre adotar o valor de 0,8, para levar em conta a presença de
nós não detectáveis pela inspeção visual.
Portanto para o exemplo em questão, o valor de
mod
kfica:
Para carregamento de longa duração,
1mod
k é 0,7.
Considerando a umidade relativa pontual, ou seja, no local onde a peça será
instalada, como classe de umidade 1, o valor de
2mod
k é 1.
E considerando que as peças de madeira roliça não serão classificadas, portanto o
valor de
3mod
k é 0,8.
3mod2mod1modmod
kkkk =
8,017,0k
mod
=
56,0k
mod
=
Desta forma, a resistência de cálculo à compressão paralela as fibras da peça roliça
de madeira é:
²cm
kN
6,1f56,0
4,1
4
fk
f
f
d,0cd,0cmod
w
k,0c
d,0c
==
γ
=
Determinação do valor de cálculo da tensão de compressão devida à força normal
de compressão:
²cm
kN
04,0
415
15
A
N
Nd
d
Nd
=σ=σ
Determinação do valor de cálculo da tensão de compressão devida ao momento
fletor Md calculado conforme o item da NBR7190:1997, pela expressão:
=
dE
E
ef,1dd
NF
F
eNM
Tendo F
E
o valor dado em 7.5.4 conforme a mesma norma, sendo a excentricidade
efetiva de primeira ordem e
1,ef
dada por:
caief,1c1ef,1
eeeeeee ++=+=
Onde e
i
é a excentricidade de primeira ordem decorrente da situação de projeto, e
a
é a excentricidade acidental mínima e e
c
é uma excentricidade suplementar de
primeira ordem que representa a fluência da madeira.
Como para este exemplo, a coluna está solicitada apenas por compressão axial, ou
seja, sem solicitação de momento fletor, nesse caso e
i
pode ser desprezível.
cm7,2e
300
800
30
23
e
300
L
0eeee
11
0
1ai1
+=+=+=
169
Com a classe de resistência adotada C40, verificando na Tabela 9 da
NBR7190:1997, classes de resistência das dicotiledôneas, com os valores na
condição-padrão de referência U = 12%, admite-se o valor representativo para E
c0,m
igual a 1950kN/cm², correspondente com a classe de resistência adotada.
2
ef,0cef,0cm,0c3mod2mod1modef,0c
cm
kN
1092E19508,01,07EEkkkE ===
Determinação da Força de Euler, que leva em consideração a perda de estabilidade:
kN231F
800
137371092
F
L
IE
F
E
2
2
E
2
0
ef,0c
2
E
π
=
π
=
cm89,2e
15231
231
7,2e
NF
F
ee
dd
dE
E
1d
=
=
²cm
kN
04,0
415
15
A
N
d
=
Figura 6.12: Seção transversal do diâmetro equivalente d
eq
=23cm: Posição y=11,5cm.
²cm
kN
04,0
13737
5,1189,215
I
yeN
dd
=
<<<+
+ 6,108,0f04,004,0f
I
yeN
A
N
d,0cd,0c
ddd
Muito a favor da segurança.
A coluna adotada com diâmetro equivalente de 20cm não passou no limite de
esbeltez sugerido pela norma NBR7190. No entanto, considerando o novo diâmetro
equivalente de 23cm, na verificação da tensão a seção transversal de 23cm está
muito a favor da segurança. Portanto, neste sentido, o dimensionamento
considerando a coluna engastada na base e livre no topo e utilizando o novo
170
diâmetro equivalente de 23cm para atender o limite de esbeltez da NBR7190, está
muito conservador.
Desta forma sugere-se então a verificação como solução do problema deste
elemento estrutural, utilizando o segundo procedimento, travando o topo da coluna
com vigas de respaldo. Sendo assim considera-se que o comprimento L (real) da
altura da coluna, corresponde com o comprimento de flambagem
L
0
.
Consideração da nova configuração das vinculações nas extremidades da coluna,
coluna engastada na base e articulada no topo.
L = L
0
= 400 cm
No processo de cálculo para este caso, também se deve determinar qual o diâmetro
mínimo limitando o índice de esbeltez em 140, considerando agora o comprimento
de flambagem da coluna igual a 400cm, conforme o seguinte procedimento:
cm857,2i
140
400
i
i
400
140
i
L
mimmim
mimmim
0
====λ
Com o valor do raio de giração mínimo, determina-se então o mínimo diâmetro
equivalente :
()
()
cm12d
4
d
857,2
d
4
64
d
857,2
A
I
i
eq
eq
2
eq
4
eq
mim
mim
=
π
π
==
Desta maneira, tendo um novo diâmetro equivalente, calcula-se o novo momento de
inércia:
()
()
4
4
4
eq
cm1018I
64
12
I
64
d
I
π
=
π
=
Observa-se então que como o diâmetro equivalente é oriundo de uma função
exponencial para determinação do momento de inércia da seção circular, com uma
redução significativa no diâmetro equivalente, de 20cm para 12cm, o momento de
inércia diminui significativamente.
Calcula-se então a nova área da seção transversal circular, com o novo diâmetro
equivalente de 12cm:
()
()
2
2
2
eq
cm113A
4
12
A
4
d
A
π
=
π
=
171
Como para determinar a área da seção transversal circular, o diâmetro equivalente
também é uma função exponencial, a área da seção transversal do novo diâmetro
equivalente de 12cm é bem inferior a do diâmetro equivalente proposto inicialmente
de 20cm.
Considerando então, esta nova configuração da coluna, com diâmetro equivalente
de 12cm, e mudando as vinculações na base engastada e no topo articulado, tem-se
o novo índice de esbeltez:
=λ=λ=λ 140
857,2
400
i
L
mim
0
Peça Esbelta
Como já comentado anteriormente, conforme o item 7.5.5 da NBR7190:1997, peças
submetidas a esforços de compressão, com índice de esbeltez entre os limites no
domínio 80<λ≤140, são consideradas peças esbeltas. Neste domínio, admite-se na
situação de projeto como se a peça esteja submetida à flexo-compressão com os
esforços de cálculo N
d
e M
1d
e a verificação deve ser feita pela expressão:
1
ff
d,0c
Md
d,0c
Nd
σ
+
σ
Determinação da Força de Euler, que leva em consideração a perda de estabilidade,
com a nova configuração nas vinculações da coluna:
kN69F
400
10181092
F
L
IE
F
E
2
2
E
2
0
ef,0c
2
E
π
=
π
=
Cálculo do novo e
1
:
cm33,1e
300
400
e
300
L
0eeee
11
0
1ai1
=+=+=
Cálculo do novo e
d
:
cm7,1e
1569
69
33,1e
NF
F
ee
dd
dE
E
1d
=
=
²cm
kN
13,0
113
15
A
N
d
=
172
Figura 6.13: Seção transversal do diâmetro equivalente d
eq
=12cm: Posição y=6cm.
²cm
kN
14,0
1092
67,115
I
yeN
dd
=
<+
+ 6,127,0f14,013,0f
I
yeN
A
N
d,0cd,0c
ddd
Ok, passou com folga!
Portanto considerando a coluna engastada na base e articulada no topo, travando o
topo da coluna com vigas de respaldo, melhora bem o comportamento da estrutura,
pois reduz significativamente o comprimento de flambagem, e conseqüentemente
diminui o diâmetro equivalente da peça que passa a ser 12cm.
Observação: Recomenda-se para cada caso de projeto, a necessidade de fazer uma
analise do quantitativo de material a mais, que utilizará para as vigas de respaldo, e
comparar com a diminuição do diâmetro das peças das colunas, e verificar qual dos
dois procedimentos ficará mais viável, ou seja, se é melhor manter a coluna
engastada na base e livre no topo, porém aumentando o diâmetro das colunas ou se
passar a adotar o segundo procedimento considerando as colunas engastadas na
base e articuladas no topo utilizando como travamento vigas de respaldo.
.
173
6.3.2 Exemplo de uma terça de madeira roliça de seção variável
Verificar se a terça com peça de madeira roliça de seção variável conforme figura
6.14, disposta em um telhado com inclinação de 22°, com madeira da classe C60,
segunda categoria, classe de umidade 2, atende os requisitos de Estado Limite
Último (ELU) referentes às tensões normal e às tensões tangenciais, e ao Estado
Limite de Serviço (ELS). Considerar o carregamento composto pela ação
permanente de 0,5 kN/m e pela ação variável 1 kN relativa à previsão de um homem
fazendo manutenção do telhado, conforme a figura 6.15.
Figura 6.14: Detalhe da terça com peça de madeira roliça de seção variável.
Figura 6.15: Esquema estático e de carregamento da terça com madeira roliça variável.
Solução:
Verificação do Estado Limite Último (ELU)
Esforços atuantes:
cmkN88MmkN88,0M
8
75,35,0
M
8
Lq
M
k,gk,g
2
k,g
2
k,g
==
=
=
Força de 1kN no meio do vão:
cmkN94MmkN94,0M
4
75,31
M
4
LP
M
k,qk,qk,qk,q
==
=
=
kN94,0V
2
75,35,0
V
2
Lq
V
k,gk,gk,g
=
=
=
kN1V
k,q
=
(Força de 1kN muito próxima ao apoio)
174
Como para o dimensionamento das peças roliças de madeira, considera-se uma
equivalência à seção circular, nestes casos não se tem flexão oblíqua, considerando
as verificações apenas com os critérios de flexão simples.
Valores de cálculos dos esforços solicitantes, segundo a direção dos eixos principais
da seção:
cmkN80,254M944,1884,1M
d,xd,x
=+=
kN72,2V14,194,04,1V
d,yd,y
=+=
Cálculo do K
mod
:
56,0k8,017,0kkkkk
modmod3mod,2mod,1mod,mod
=
==
Valores de resistência:
2
d,0cd,0cd,0c
w
k,0c
3mod,2mod,1mod,d,0c
cm
kN
4,2fMPa24f
4,1
60
8,017,0f
f
kkkf ===
γ
=
2
d,0vd,0vd,0v
w
k,v
3mod,2mod,1mod,d,0v
cm
kN
25,0fMPa5,2f
8,1
8
8,017,0f
f
kkkf ===
γ
=
A seção transversal referente ao diâmetro equivalente d
eq
=11 cm, que possui as
seguintes características geométricas:
b) Propriedades geométricas das seções
Área da seção circular:
3
22
cm95
4
)11(
4
d
A =
π
=
π
=
Módulo resistente da seção circular:
3
33
cm131
32
)11(
32
d
w =
π
=
π
=
Momento de inércia da seção circular:
4
44
cm719
64
)11(
64
d
I =
π
=
π
=
175
Momento estático do semicírculo em relação ao diâmetro:
3
33
cm111
12
)11(
12
d
S ===
Condições de segurança:
Tensões normais:
181,0
4,2
131
80,254
f
d,0c
d,Mx
==
σ
(Ok)
Tensões tangenciais:
Tensão cisalhante de projeto no centro de gravidade da seção:
2
d,0v
2
d
d,y
cm
kN
25,0f
cm
kN
038,0
71911
11172,2
Ib
SV
=<=
=
=τ
(Ok)
Verificação do Estado Limite de Serviço (ELS)
Neste caso, será admitida a atuação apenas da ação permanente, com o seu valor
característico (g = 0,5 kN/m). Como o material da cobertura não é frágil, isto é, a
deformação da terça não afeta a sua integridade, utiliza-se a combinação de longa
duração para a verificação do estado-limite de serviço. A ação variável de 1 kN, que
atua somente poucas vezes durante a vida útil da terça, não está sendo considerada
para o cálculo da flecha.
2
ef,0cef,0cef,0c
m,0c3mod,2mod,1mod,ef,0c
cm
kN
1372EMPa13720E245008,017,0E
EkkkE
===
=
A verificação do deslocamento vertical deve ser feita, segundo a direção do eixo do
plano principal de flexão, obtendo-se:
cm88,1u
200
375
u
200
L
u
limlimlim
===
limy
4
y
xef,0c
4
y
y
u31,1u
7191372384
375005,05
u
IE384
Lg5
u <=
=
=
(Ok)
Portanto, a peça de madeira roliça, utilizada como terça, com as propriedades,
dimensões e carregamentos propostos, atende os requisitos das verificações de
Estado Limite Último (ELU) e de Estado Limite de Serviço (ELS).
176
7 DIRETRIZES PARA PROJETO
Nesse capítulo são indicadas as diretrizes para o projeto e dimensionamento de
estruturas com peças roliças de madeira, apresentados em exemplos de pré-
dimensionamentos de pontes e de galpão tipo pórtico.
As informações a seguir, têm o objetivo de ajudar o engenheiro projetista de
estruturas, indicando as configurações geométricas e especificações na modelagem
de sistemas estruturais de pontes e edificações, especificando os passos para o
dimensionamento de cada sistema estrutural. O engenheiro projetista pode utilizar
estes modelos, durante a fase preliminar de dimensionamento para determinar o
sistema estrutural mais adequado para a sua situação.
Para obter maiores informações sobre as diretrizes para projeto e critérios de
dimensionamento, recomenda-se que os profissionais envolvidos projetistas,
engenheiros, arquitetos, consultem as normas técnicas da ABNT relacionadas de
acordo com cada tipo de projeto:
-NBR 6120:1980 “Cargas para o cálculo de estruturas de edificações”;
- NBR 6123:1988 “Forças devidas ao vento em edificações”;
- NBR 6231:1980 “Postes de Madeira - Resistência à Flexão”
- NBR 6232:1973 “Postes de Madeira - Penetração e Retenção de Preservativo”;
- NBR 7188:1982 “Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre”;
- NBR 7190:1997 “Projeto de Estruturas de Madeira”;
- NBR 8681:2003 “Ações e segurança nas estruturas - Procedimento”.
Em alguns casos, pode ser necessário consultar nas normas:
- NBR 6118:2003 “Projeto de estruturas de concreto - Procedimento”;
- NBR 6122:1996 “Projeto e execução de fundações”;
- NBR 8800:1986 “Projeto e execução de estruturas de aço em edifícios”.
7.1 PONTE EM VIGAS COM PEÇAS ROLIÇAS DE MADEIRA
O sistema estrutural de ponte em vigas com peças roliças de madeira de
reflorestamento tratadas é o mais utilizado no país, principalmente devido a sua
facilidade na fase construtiva aliado ao seu baixo custo. Entretanto, a falta de projeto
elaborado por profissionais capacitados, faz com que este sistema estrutural
também seja o que apresenta menor durabilidade. Neste item são especificadas as
diretrizes básicas para o projeto de ponte em vigas simples de peças roliças e
177
detalhes construtivos, bem como uma tabela prática para o pré-dimensionamento
deste tipo de ponte.
7.1.1 Esquema geral da ponte
Nas pontes em vigas simples de peças roliças de madeira tratada, é comum utilizar os
elementos estruturais de longarinas, tabuleiro, rodeiro, guarda-rodas e defensa.
As longarinas são constituídas por peças roliças de madeira dispostas no sentido longitudinal,
alternando-se a disposição topo-base, tendo em vista a conicidade das peças. As longarinas
são responsáveis por suportarem o peso próprio da estrutura e também as cargas acidentais
e seus efeitos dinâmicos. São ligadas por barras rosqueadas de 25,4 mm de diâmetro.
O tabuleiro é composto por peças de madeira serrada, dispostas no sentido transversal, e
ligadas nas longarinas por parafusos auto atarraxantes de 10 mm de diâmetro. O veículo tipo
deve atuar sobre o rodeiro; entretanto, o tabuleiro deve suportar a carga acidental do veículo
tipo, no caso excepcional do mesmo sair do rodeiro.
Normalmente, o rodeiro é composto por peças de madeira serrada, dispostas no sentido
longitudinal, e ligadas ao tabuleiro por parafusos auto atarraxantes de 10 mm de diâmetro. O
rodeiro tem a função de indicar a localização correta onde o veículo deve passar e melhorar a
distribuição das cargas acidentais para o tabuleiro e as longarinas. No rodeiro devem ser
utilizadas madeiras duras que resistam à abrasão dos pneus dos veículos CALIL et al (2006).
Os guarda-rodas e as defensas constituem de itens de segurança ao tráfego da ponte. Devem
ser dimensionados de maneira a evitar que o veículo possa sair da ponte. O guarda-rodas é
formado por uma viga roliça de mesmo diâmetro das longarinas, sendo utilizadas peças de
madeira serrada para a defensa. Os guarda-rodas e os pilaretes da defensa devem ser
ligados às longarinas de borda com barras rosqueadas de 25,4 mm de diâmetro.
As figuras seguintes mostram a configuração básica das pontes em vigas simples de peças
roliças, indicando a localização dos elementos constituintes. Também são indicados os
espaçamentos entre longarinas, disposição do tabuleiro, defensa e rodeiro. As pontes em
vigas simples de peças roliças de madeira tratadas, normalmente são construídas em zonas
rurais com baixo volume de tráfego e, conseqüentemente, possuem somente uma faixa de
tráfego, com largura de 4 metros.
178
Figura 7.1: Ponte em vigas roliças de madeira tratada: vista superior da ponte. Fonte: CALIL et al (2006).
Figura 7.2: Ponte em vigas roliças de madeira tratada: vista lateral da ponte. Fonte: CALIL et al (2006).
Figura 7.3: Ponte em vigas roliças de madeira tratada: seção transversal. Fonte: CALIL et al (2006).
7.1.2 Hipóteses de cálculo
Para o cálculo das pontes em vigas com peças roliças de madeira tratada devem ser
consideradas as seguintes hipóteses de cálculo:
- As longarinas diretamente abaixo do rodeiro são dimensionadas para suportar a
ação permanente de peso próprio e as ações acidentais e seus efeitos dinâmicos. O
179
diâmetro de referência utilizado no cálculo estrutural deve ser o diâmetro equivalente
a 1/3 do topo, considerando a conicidade;
- Em cada linha de rodas do veículo-tipo têm-se duas vigas suportando o
carregamento;
- Apesar do tabuleiro e rodeiro contribuírem na distribuição transversal do
carregamento para as longarinas vizinhas, este efeito não é considerado para o
dimensionamento.
7.1.3 Etapas de dimensionamento
A seguir são apresentados os passos para o dimensionamento de pontes em vigas roliças.
1º passo: Definir a geometria e a classe estrutural da ponte
O projetista deve inicialmente definir o vão, largura e número de faixas da ponte baseado em
fatores decorrentes das condições locais, como por exemplo, área necessária para a calha do
córrego, volume de tráfego, etc. O vão efetivo da ponte é a distância medida de centro a
centro dos apoios. Para o sistema de ponte em questão, o número de faixas de tráfego e,
conseqüentemente, a largura da ponte ficam limitadas ao padrão de 4m, já que são utilizadas
principalmente em vias rurais de baixo volume de tráfego.
A classe estrutural da ponte é definida pelo projetista em função dos veículos que
possam trafegar com maior freqüência sobre a ponte. A norma NBR7188:1982
“Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre”, define três classes de
pontes, Classe 12, Classe 30 e Classe 45. Apesar deste tipo de ponte normalmente
ser utilizado em vias rurais com baixo volume de tráfego, a Classe 12 não é
recomendada, pois os veículos atuais utilizados nas vias rurais não pavimentadas
facilmente superam este limite.
2º passo: Definir a classe de resistência da madeira
O projetista deve definir o tipo de material que será empregado nos elementos estruturais da
ponte. A NBR 7190 permite que o projetista especifique uma espécie de madeira ou utilize as
recomendações de classes de resistência. O dimensionamento por classes de resistência
permite que o projetista, ao final do projeto, especifique as espécies de madeira que se
enquadrem na classe utilizada. O cliente ou construtor poderá optar pela espécie mais
conveniente para a obra, dentro das indicações do projetista.
180
3º passo: Estimar a carga permanente
Definida a classe da ponte, o vão teórico e classe da madeira a ser utilizada, pode-se recorrer
às indicações das tabelas 7.1 e 7.2 para estimar a carga permanente. Lembrando-se que se
deve acrescentar 3% ao peso próprio da madeira, devido aos conectores metálicos.
4º passo: Posicionamento transversal do veículo-tipo
Nas pontes de madeira em vigas roliças, o rodeiro indica o local correto por onde o veículo
deve transitar. Esta é a posição mais crítica para as longarinas, que devem suportar os
esforços provocados pela totalidade de uma linha de rodas do veículo-tipo. A figura 7.4 ilustra
o posicionamento transversal crítico para o dimensionamento das longarinas.
Figura 7.4: Posicionamento transversal do veículo-tipo sobre o rodeiro. Fonte: CALIL et al (2006).
Outra possibilidade de solicitação que pode ocorrer nas pontes em vigas roliças, é
quando o veículo-tipo porventura possa sair fora do rodeiro. Esta é a situação mais
crítica para o tabuleiro. A figura 7.5 ilustra o posicionamento transversal crítico para
o dimensionamento do tabuleiro.
Figura 7.5: Posicionamento transversal do veículo-tipo fora do rodeiro. Fonte: CALIL et al (2006).
181
5º Passo: Realizar o cálculo dos esforços máximos
Para o dimensionamento das longarinas deve-se calcular o momento fletor máximo,
a cortante máxima e a flecha máxima devido à carga permanente e à acidental. A
figura 7.6 ilustra o posicionamento mais crítico do veículo-tipo para o cálculo do
momento fletor e flecha.
Figura 7.6: Posicionamento do veículo-tipo para momento fletor e flecha. Fonte: CALIL et al (2006).
O momento máximo devido à carga permanente é dado pela seguinte equação:
8
Lq
M
2
k,g
=
Para as classes estruturais 30 e 45, podem ser consideradas as seguintes equações
de momento máximo:
= aP
4
LP3
M
k,q
, para 3 m < L 6 m
2
cq
aP
4
LP3
M
2
k,q
+
=
, para L > 6m
onde: L = vão teórico;
a = 1,5 m (Classes 30 e 45);
b = (L-2a)/2;
c = (L-4a)/2;
P = 7,5 kN para Classe 45 ou 5,0 kN para Classe 30;
q = carga acidental;
g = carga permanente.
A flecha máxima devido à carga permanente é dada pela seguinte equação:
IE
Lg
384
5
ef,M
4
k,g
=δ
Para as classes estruturais 30 e 45, pode ser considerada a seguinte equação de
flecha, desprezando o efeito da carga acidental distribuída perto dos apoios:
()
[
]
223
ef,M
k,q
b4L3b2L
IE
P
48
1
+
=δ
182
Para o cálculo da reação de apoio o veículo-tipo deve ser posicionado conforme a
figura 7.7. O valor é usado para o dimensionamento da região dos apoios e
fundações.
Figura 7.7: Posicionamento do veículo-tipo para reação de apoio. Fonte: CALIL et al (2006).
A reação de apoio devido à carga permanente é dada pela seguinte equação:
2
Lg
R
k,g
=
Para as classes estruturais 30 e 45, deve ser considerada a seguinte equação para
reação de apoio.
()
L2
dq
d2a3L
L
P
R
2
k,q
+++=
onde:
a3Ld =
Para o cálculo da cortante, o veículo-tipo pode ser posicionado conforme a figura
7.8, levando em consideração a redução da cortante.
Figura 7.8: Posicionamento do veículo-tipo para cortante. Fonte: CALIL et al (2006).
A cortante máxima devido à carga permanente é dada pela seguinte equação:
2
Lg
Q
k,g
=
Para as classes estruturais 30 e 45, pode ser considerada a seguinte equação para
o cálculo da cortante máxima reduzida:
()
L2
eq
e3a6
L
P
Q
2
k,q
++=
onde:
h2a3Le =
;
h =diâmetro médio da longarina.
Para o dimensionamento do tabuleiro deve-se apenas calcular o momento fletor
máximo devido à carga acidental e seus efeitos dinâmicos. É desnecessária a
183
verificação da reação, cortante e flecha. Os efeitos do peso próprio, para o pré-
dimensionamento, podem ser desprezados, devido à pequena influência quando
comparado com a carga acidental.
Figura 7.9: Posicionamento crítico de uma roda sobre o tabuleiro. Fonte: CALIL et al (2006).
O momento fletor máximo é dado pela seguinte equação:
()
rrk,rq
aL
4
P
M =
onde:
r
r
a
P
q = ;
a
r
= 0,5 m para Classe 45 e 0,4 m para Classe 30;
L
r
= vão do tabuleiro (distância entre longarinas).
A sugestão de análise do tabuleiro descrita acima é uma aproximação razoável.
Para uma análise mais precisa, o projetista pode considerar o tabuleiro como uma
viga contínua apoiada sobre as longarinas que por sua vez podem ser analisadas
como apoios elásticos.
6º passo: Realizar as combinações das ações
Para o dimensionamento das longarinas, os valores de cálculo das ações momento
fletor e cortante, devem ser obtidos da combinação última normal seguindo as
especificações da NBR 7190.
[
]
k,qk,qqk,ggd
M)1(75,0MMM
ϕ
+
γ+γ=
[
]
k,qk,qqk,ggd
Q)1(75,0QQQ
ϕ
+
γ
+
γ
=
Onde: γ
g
= 1,3 para madeira classificada (pequena variabilidade) e 1,4 quando o
peso próprio não supera 75% da totalidade dos pesos permanentes (grande
variabilidade);
γ
q
= 1,4 para ações variáveis (cargas acidentais móveis);
ϕ = coeficiente de impacto vertical.
L40
1
+
α
+=ϕ
Onde: α = 20 para pontes rodoviárias com assoalho de madeira;
L = vão teórico em metros.
184
Para o dimensionamento dos apoios, o valor de cálculo da reação de apoio, deve
ser obtido da combinação última normal não considerando o coeficiente de impacto,
seguindo as especificações da NBR 7190.
k,qqk,ggd
RRR γ+γ=
Para as longarinas em pontes de madeira, sugere-se que a flecha deva ser
verificada considerando a seguinte condição:
360
L
k,q
δ
O valor de cálculo do momento fletor no tabuleiro deve ser obtido da combinação
última excepcional, desprezando os efeitos da carga permanente.
k,rqd,r
MM =
7º passo: Dimensionamento das longarinas e tabuleiro
O diâmetro mínimo das longarinas é determinado pelo maior resultado dentre as
seguintes condições:
3
1
d,0c
d
mim
f
M16
D
π
, tensões normais.
2
1
d,0v
d
mim
f3
Q8
D
π
, tensões tangenciais.
()
[]
4
1
223
ef,M
mim
b4L3b2L
LE3
P4
L
360
D
+
π
, flecha
A altura do tabuleiro é determinada pela seguinte condição:
2
1
d,0c
d,r
f.argl
M6
.esp
, tensões normais.
Onde: esp. = espessura do tabuleiro;
larg. = largura da roda (20 cm para as Classes 45 e 30).
8º passo: Conferir o peso próprio considerado
Neste passo o projetista deve conferir o peso próprio estimado no início dos cálculos
com o obtido das dimensões obtidas no 6º passo. Se a diferença entre o peso
próprio estimado e o real for maior que 10% deve-se refazer os cálculos agora com o
novo valor de peso-próprio. Esse procedimento interativo deve continuar até que a
diferença seja menor que 10%. Em geral não é preciso mais do que uma revisão dos
cálculos.
185
7.1.4 Tabelas práticas de pré-dimensionamento
As peças do rodeiro são formadas por pranchas de madeira madeiras duras que resistam à
abrasão dos pneus dos veículos (Classe C50 ou C60). Com a função de indicar a
localização correta onde o veículo deve passar e melhorar a distribuição das cargas
acidentais para o tabuleiro e as longarinas, o rodeiro possui espessura mínima de 4 cm. A
largura das pranchas do rodeiro é em geral de 25 cm, sendo necessária quatro pranchas
dispostas lado a lado para uma linha de rodas.
A tabela 7.1 indica a espessura mínima das peças do tabuleiro em função da classe
estrutural da ponte e da classe de madeira empregada. As seções serradas empregadas no
tabuleiro possuem largura padrão de 16 cm ou 20 cm.
A tabela 7.2 indica o diâmetro mínimo para as longarinas em função do vão da ponte, da
classe da madeira empregada e da classe estrutural da ponte. Apesar deste sistema
estrutural de pontes ser mais utilizado em vias rurais, com baixo volume de tráfego, a tabela
não apresenta a classe estrutural 12, pois os veículos atuais, utilizados nas vias rurais não
pavimentadas, facilmente superam este limite.
Tabela 7.1: Pontes em vigas com peças roliças de madeira
(altura do tabuleiro).
Fonte: CALIL et al (2006)
Tabela 7.2: Pontes em vigas simples de peças roliças (diâmetro médio das longarinas).
Fonte: CALIL et al (2006)
186
7.1.5 Recomendações construtivas
- Todas as peças de madeira de reflorestamento devem ser tratadas com CCA.
- Todas as peças metálicas devem ser tratadas com anticorrosão (galvanização a
fogo).
- As peças do tabuleiro devem ser espaçadas a cada 15 mm a 25 mm.
- As longarinas devem ser niveladas pela parte superior e nos apoios são
recomendados calços de madeira. Não é recomendado o uso de entalhes para
nivelamento das longarinas, entretanto se indispensável, não deve superar ¼ da
altura da seção. Deve ser verificado o fendilhamento no entalhe.
- As longarinas devem ser fixadas nos apoios de madeira por meio de barras de aço
CA-50 de 19 mm de diâmetro, coladas com adesivo epóxi.
- As infra-estruturas das fundações devem ser projetadas por profissional, que tenha
pleno conhecimento na área de solos.
187
7.2 PONTE EM PLACA MISTA DE MADEIRA ROLIÇA E CONCRETO ARMADO
O sistema estrutural de ponte em placa mista com peças roliças de madeira e
concreto armado tem sido utilizado com sucesso na construção de pontes. O
sistema constitui de uma laje de concreto armado moldada “in loco” sobre uma série
de vigas roliças de madeira, dispostas lado a lado. A solidarização parcial entre os
materiais é garantida por uma série de conectores metálicos colados com resina
epóxi em furos nas peças de madeira roliças, que fazem a ligação entre o concreto e
a madeira, de tal modo que as parte funcionem em conjunto, formando uma placa
ortotrópica. Os materiais são usados na sua melhor condição, isto é, a madeira
resistindo na tração e o concreto na compressão.
Nos tabuleiros mistos, a laje de concreto, além de proteger a madeira contra as
intempéries e o desgaste superficial por abrasão, diminui as vibrações provocadas
pelas cargas dinâmicas com o aumento do peso próprio, aumenta o isolamento
acústico, a proteção contra fogo e proporciona maior rigidez e resistência,
comparada ao sistema unicamente de madeira.
Segundo CALIL et al (2006), outra importante característica dos tabuleiros mistos é o
baixo custo se comparado com o sistema estrutural todo em concreto. No concreto
armado, grande parte do custo e mão-de-obra são despendidos na confecção de
fôrmas e cimbramentos (geralmente de madeira), que tem a finalidade de suportar
temporariamente o peso do concreto fresco, e após sua cura são retiradas. No
sistema misto, a madeira empregada cumpre a função de suporte quando o concreto
está fresco e após a cura são incorporadas ao tabuleiro, colaborando para resistir os
esforços externos de trabalho. Na maioria dos casos é dispensado o cimbramento,
reduzindo ainda mais o custo e tempo de execução.
Por essas e outras razões, as pontes em placa mista de madeira roliça e concreto
armado, rapidamente ganharam a preferência das prefeituras municipais do Estado
de São Paulo, tanto para vias rurais como para vias urbanas, CALIL et al (2006).
A seguir são especificadas as diretrizes básicas para o projeto, bem como detalhes
construtivos e também uma tabela prática para o pré-dimensionamento deste tipo de
ponte.
188
7.2.1 Esquema geral da ponte
Nas pontes em placa de madeira-concreto, é comum utilizar como elementos
estruturais, o tabuleiro formado de vigas de madeira roliça; a laje de concreto
armado; as instalações de conectores metálicos; os guarda-rodas de concreto
armado e as defensas de madeira.
O tabuleiro é formado por longarinas com peças de madeira roliça de
reflorestamento tratadas, dispostas lado a lado, e apoiadas as suas extremidades na
fundação. São colocadas alterando-se a disposição topo-base, tendo em vista a
conicidade das peças. O tabuleiro de madeira é responsável por suportar o seu peso
próprio e também o peso próprio da laje de concreto armado, conectores metálicos,
guarda-rodas, no estágio inicial quando o concreto ainda está fresco. Após a cura do
concreto, o tabuleiro trabalha em conjunto com a laje de concreto armado para
suportar as ações de peso próprio da pavimentação asfáltica e defensa e também as
cargas acidentais e seus efeitos dinâmicos, CALIL et al (2006).
A laje de concreto armado contribui na rigidez e resistência da ponte na direção
longitudinal, agindo conjuntamente com o tabuleiro de madeira. Outra função da laje
de concreto é de realizar a distribuição de carga no sentido transversal. A rigidez
transversal é dada única e exclusivamente pela rigidez transversal da laje de
concreto armado, ou seja, o tabuleiro de madeira não contribui na distribuição
transversal de carga.
Os conectores metálicos são os elementos estruturais responsáveis pela
solidarização da laje de concreto armado no tabuleiro de madeira, e devem ser
dimensionados para suportar o fluxo de cisalhamento que surge entre os dois
materiais (madeira e concreto).
O guarda-rodas e a defensa constituem nos itens de segurança da ponte. Devem
ser dimensionados de maneira a evitar que o veículo possa sair da ponte. Os
guarda-rodas são moldados “in loco” em concreto armado e as defensas
normalmente são formadas por peças de madeira serrada. As figuras seguintes
mostram as configurações básicas das pontes em placa mista de madeira-concreto,
indicando a localização dos elementos constituintes.
189
Figura 7.10: Vista superior da ponte em placa mista com peças de madeira roliça e concreto armado.
Fonte: CALIL et al (2006).
Figura 7.11: Vista lateral da ponte em placa mista madeira-concreto. Fonte: CALIL et al (2006).
Figura 7.12: Seção transversal da ponte em placa mista de madeira-concreto com uma faixa de
tráfego. Fonte: CALIL et al (2006).
7.2.2 Hipóteses de cálculo
Para o cálculo das pontes em placa mista de peças de madeira roliça e concreto
armado são consideradas as seguintes hipóteses de cálculo:
190
- No instante inicial as vigas de madeira roliça que formam o tabuleiro de madeira
suportam seu peso próprio e o peso do concreto fresco. Neste instante de tempo os
conectores metálicos não estão trabalhando.
- Após a cura do concreto, o tabuleiro de madeira e a laje de concreto armado se
comportam como uma placa composta que suporta o peso próprio do revestimento
asfáltico (quando houver) e as ações variáveis e seus efeitos dinâmicos.
- A ponte em placa mista de peças de madeira roliça e o concreto armado tem
comportamento semelhante a uma placa maciça formada por um material hipotético
com propriedades ortotrópicas e deve ser calculada como tal. Para o cálculo dos
esforços e deslocamentos da placa ortotrópica podem ser utilizadas várias técnicas,
dentre elas, a solução por séries ou a técnica dos elementos finitos.
7.2.3 Etapas de dimensionamento
A seguir são apresentados os passos para o dimensionamento de pontes em placa
mista de peças roliças de madeira e concreto armado.
1º passo: Definir a geometria e a classe estrutural da ponte
O projetista deve definir a priori o vão, largura e número de faixas da ponte baseado
em fatores decorrentes das condições locais, como por exemplo, área necessária
para a calha do córrego, volume de tráfego, etc. O vão efetivo da ponte é a distância
medida de centro a centro dos apoios. Para o sistema de ponte em questão, não há
limitação quanto à largura do tabuleiro. As pontes em placa mista de madeira-
concreto podem ser utilizadas em vias urbanas, pavimentadas e com alto volume de
tráfego, ou em vias rurais, não pavimentadas e com baixo volume de tráfego.
A classe estrutural da ponte é definida pelo projetista em função dos veículos que
possam trafegar com maior freqüência sobre a ponte. Atualmente, as Classes 30 e
ou 45 são as recomendadas para pontes projetadas em vias urbanas e rurais.
2º passo: Definir as propriedades dos materiais
O projetista deve definir o tipo de material que será empregado nos elementos
estruturais da ponte. Lembrando que nesse tipo de ponte são empregados três
materiais distintos, madeira, concreto e aço.
191
As peças de madeira roliça podem ser de várias espécies, entretanto, no Estado de
São Paulo são geralmente utilizadas madeiras de reflorestamento (eucalipto). O uso
de madeira de reflorestamento sem durabilidade natural ao ataque de insetos e
fungos implica obrigatoriamente no uso de produtos preservativos. Para pontes é
recomendado o uso de madeira tratada com CCA em autoclave.
O concreto especificado deve garantir a resistência à compressão necessária para
as situações de uso corrente, geralmente em torno de 25 MPa (f
ck,28
).
3º passo: Estimar a carga permanente
Definida a classe da ponte, o vão teórico e a classe da madeira a ser utilizada, pode-
se recorrer às indicações da tabela 7.5 para estimar a carga permanente. Deve-se
acrescentar 5% ao peso próprio da madeira devido aos conectores metálicos.
4º passo: Calcular os esforços e deslocamentos máximos com o concreto
ainda fresco
As pontes mistas madeira-concreto possuem comportamento distinto em diferentes
instantes de tempo.
No instante inicial, ou seja, com o concreto ainda fresco, as vigas de madeira roliça
estão sujeitas ao carregamento permanente de peso próprio da madeira, conectores
metálicos e da laje de concreto armado.
Com as dimensões indicadas na tabela 7.3 e a carga permanente estimada na etapa
anterior, são calculados os esforços e deslocamento máximos nas vigas de madeira
no instante inicial, com as equações:
3
2
k,iwgi2k,wgi1
D
Lg4
π
=σ=σ , tensões normais.
2
k,wgi
D3
Lg8
π
=τ , tensão cisalhante.
2
Lg
R
k,gi
=
, reação de apoio.
4
ef,M
4
k,wgi
DE6
Lg5
π
=δ , flecha.
Onde: σ
1wg,k
= tensão normal máxima característica na face superior da viga de
madeira roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco
(compressão);
192
σ
2wg,k
= tensão normal máxima característica na face inferior da viga de madeira
roliça, devido à carga permanente, no instante inicial com concreto fresco (tração);
g = carga permanente;
L = vão teórico;
D = diâmetro inicial estimado da viga roliça de madeira.
5º passo: Estimar o valor do módulo de deslizamento da ligação (K)
O valor do módulo de deslizamento da ligação é um dos fatores mais importantes
que influenciam no comportamento dos elementos mistos ou compostos. Este valor
deve ser determinado experimentalmente para tipo de conector, espécie de madeira
e propriedades do concreto. Estudos já realizados por pesquisadores do LaMEM
podem fornecer valores estimados de módulo de deslizamento da ligação, CALIL et
al (2006).
Para os conectores inclinados, colados com adesivo epóxi, desenvolvidos por
PIGOZZO (2004), podem ser utilizados os valores de módulo de deslizamento
descritos na tabela 7.3.
Tabela 7.3: Valores dos módulos de deslizamento das ligações.
Fonte: CALIL et al (2006).
O módulo de deslizamento de serviço (K
ser
) deve ser utilizado quando se verificam
os estados limites de utilização (flecha). O módulo de deslizamento último (K
u
) deve
ser utilizado quando se verificam os estados limites últimos (tensões normais,
tensões tangenciais, força no conector, etc.).
6º passo: Determinar as propriedades elásticas da placa ortotrópica
equivalente
As pontes em placa mista de peças de madeira roliça e concreto armado têm
comportamento semelhante ao de uma placa ortotrópica com propriedades elásticas
equivalentes. Nesta etapa, as propriedades elásticas (E
L
)
eq
, (E
T
)
eq
e (G
LT
)
eq
da placa
ortotrópica equivalente são calculadas com as equações:
193
()
()
yxxy
3
eq
x
eq
L
1
t
D
12E υυ=
()
()
yxxy
3
eq
y
eq
T
1
t
D
12E υυ=
()
3
eq
xy
eq
LT
t
D
6G =
Onde: (E
L
)
eq
= módulo de elasticidade à flexão longitudinal da placa ortotrópica
equivalente;
(E
T
)
eq
= módulo de elasticidade à flexão transversal da placa ortotrópica
equivalente;
(G
LT
)
eq
= módulo de elasticidade à torção da placa ortotrópica equivalente;
t
eq
= espessura da placa equivalente.
D
x
= rigidez à flexão da ponte na direção longitudinal;
D
y
= rigidez à flexão da ponte na direção transversal;
D
xy
= rigidez à torção da ponte.
De forma geral, para a ponte em questão, os coeficientes de Poisson podem ser
atribuídos nulos, por representarem pequena influência no comportamento destas
placas quando biapoiadas.
A seguir são apresentadas as equações para a determinação da rigidez à flexão da
ponte na direção longitudinal e transversal e a rigidez à torção.
()
2
wwwwww
2
ccccccx
aAEIEaAEIE
b
1
D γ++γ+=
=
12
hL
E
L
1
D
3
c
cy
6
tG
D
3
c
xy
=
Com:
12
hb
I
3
c
c
= e
12
hb
nI
3
ww
vw
=
cc
hbA = e
wwvw
hbnA =
1
w
=
γ
e
1
2
cc
2
c
LK
sAE
1
π
+=γ
()
()
wwwccc
wcccc
w
AEAE2
hhAE
a
γ+γ
+
γ
= e
w
wc
c
a
2
hh
a
+
=
194
28,ckc
f560085,0E =
Onde: n
v
= número de vigas de madeira roliça;
b = largura total da ponte;
E
w
= E
M,ef
= módulo de elasticidade à flexão efetivo da madeira;
E
c
= módulo de elasticidade secante à compressão do concreto (MPa),
conforme a
NBR 6118:2003;
f
ck,28
= Resistência à compressão característica do concreto aos 28 dias.
7º passo: Determinação dos esforços e deslocamentos máximos com o
concreto já curado
De posse das propriedades elásticas (E
L
)
eq
, (E
T
)
eq
e (G
LT
)
eq
da placa ortotrópica
equivalente de espessura t
eq
(qualquer), deve-se calcular os esforços e
deslocamentos máximos devido à carga permanente (pavimentação asfáltica
quando houver) e carga acidental (veículo-tipo). Para esse fim, pode-se utilizar a
solução por séries ou a técnica dos elementos finitos.
Neste tipo de ponte em placa o veículo tem total liberdade para transitar em qualquer
posição transversal. O projetista deve posicionar o veículo-tipo na região mais
desfavorável para cada um dos esforços analisados. Quando a flecha e o momento
fletor na direção longitudinal são analisados, o posicionamento crítico do veículo-tipo
é no centro no vão e na lateral da ponte. O momento fletor transversal máximo
positivo é obtido quando o veículo é posicionado no centro geométrico da ponte. O
momento fletor máximo negativo é obtido quando o veículo é posicionado no centro
do vão e na lateral da ponte. A cortante máxima é obtida quando o veículo-tipo é
posicionado na região perto dos apoios.
A reação de apoio é obtida quando o veículo-tipo é posicionado sobre um dos
apoios.
São determinados o momento fletor máximo longitudinal devido à carga permanente
da pavimentação asfáltica (M
Lg,k
), a cortante máxima devido à carga permanente da
pavimentação asfáltica (V
g,k
), reação de apoio devido à carga permanente da
pavimentação asfáltica (R
g,k
), flecha máxima devido à carga permanente da
pavimentação asfáltica (δ
g,k
), o momento fletor máximo longitudinal devido à carga
acidental (M
Lq,k
), momento fletor máximo positivo transversal devido à carga
acidental (M
T1q,k
), momento fletor máximo negativo transversal devido à carga
195
acidental (M
T2q,k
), cortante máxima devido à carga acidental (V
q,k
), reação de apoio
devido à carga acidental (R
q,k
) e flecha máxima devido à carga acidental (δ
q,k
).
De posse destes valores as tensões máximas são determinadas conforme as
equações seguintes:
()
()
ccc
ef
ck,Lg
k,cg1
h5,0a
IE
EM
+γ
=σ e
()
()
ccc
ef
ck,Lq
k,cq1
h5,0a
IE
EM
+γ
=σ
()
()
ccc
ef
ck,Lg
k,cg2
h5,0a
IE
EM
γ
=σ e
()
()
ccc
ef
ck,Lq
k,cq2
h5,0a
IE
EM
γ
=σ
()
()
www
ef
wk,Lg
k,wg1
h5,0a
IE
EM
+γ
=σ e
()
()
www
ef
wk,Lq
k,wq1
h5,0a
IE
EM
+γ
=σ
()
()
www
ef
wk,Lg
k,wg2
h5,0a
IE
EM
γ
=σ e
()
()
www
ef
wk,Lq
k,wq2
h5,0a
IE
EM
γ
=σ
()
efw
k,g
2
wwwk,wg
IEb
v
hbE5,0
=τ e
()
efw
k,q
2
wwwk,wq
IEb
v
hbE5,0
=τ
()
ef
k,g
wwwwk,g
IE
v
saAEF
γ= e
()
ef
k,q
wwwwk,q
IE
v
saAEF
γ=
Onde: σ
1cg,k
ou (σ
1cq,k
) = tensão normal máxima característica na face superior da
laje de concreto, devido à carga permanente (ou acidental), no instante final com
concreto curado (compressão);
σ
2cg,k
ou (σ
2cq,k
) = tensão normal máxima característica na face inferior da laje
de concreto, devido à carga permanente (ou acidental), no instante final com
concreto curado (compressão ou tração);
σ
1wg,k
ou (σ
1wq,k
) = tensão normal máxima característica na face superior da
viga de madeira, devido à carga permanente (ou acidental), no instante final com
concreto curado (compressão);
σ
2wg,k
ou (σ
2wq,k
) = tensão normal máxima característica na face inferior da viga
de madeira, devido à carga permanente (ou acidental), no instante final com
concreto curado (tração);
τ
wg,k
ou (τ
wq,k
) = tensão cisalhante máxima característica, devido à carga
permanente (ou acidental), no instante final com concreto curado;
F
g,k
ou (F
q,k
) = força máxima característica no conector, devido à carga
permanente (ou acidental), no instante final com concreto curado.
196
8º passo: Realizar as combinações das ações
Para o dimensionamento da laje de concreto, das vigas de madeira roliça e dos
conectores metálicos, os valores de cálculo das tensões normais, tensões
tangenciais e força no conector devem ser obtidas da combinação última normal
seguindo as especificações da NBR 7190.
(
)
(
)
k,cq1qk,cg1gd,c1
σ
ϕγ+σγ=σ
(
)
(
)
k,cq2qk,cg2gd,c2
σ
ϕ
γ
+σ
γ
=σ
(
)
(
)
[
]
k,cq1k,cq1qk,wg1k,wgi1gd,w1
M175,0
ϕ
+σ
γ
+σ+σ
γ
=σ
(
)
(
)
[
]
k,cq2k,cq2qk,wg2k,wgi2gd,w2
M175,0
ϕ
+
σγ+σ+σγ=σ
(
)
(
)
[
]
k,wqk,wqqk,wgk,wgigd,w
175,0
τ
ϕ
+τ
γ
+τ+τ
γ
=τ
(
)
(
)
k,qqk,ggd
FFF ϕ
γ
+
γ
=
Onde: γ
g
= 1,3 para madeira classificada (pequena variabilidade) e 1,4 quando o
peso próprio não supera 75% da totalidade dos pesos permanentes (grande
variabilidade);
γ
q
= 1,4 para ações variáveis (cargas acidentais móveis);
ϕ = coeficiente de impacto vertical.
L40
1
+
α
+=ϕ
Onde: α = 12 para pontes rodoviárias com assoalho revestido de asfalto;
L = vão teórico da ponte em metros.
Para o dimensionamento dos apoios, o valor de cálculo da reação de apoio, deve
ser obtido da combinação última normal não considerando o coeficiente de impacto,
seguindo as especificações da NBR 7190.
(
)
k,qqk,gk,gigd
RRRR
γ
++
γ
=
9º passo: Verificar os estados limites
Os estados limites últimos de tensões normais no concreto e na madeira, tensões
tangenciais na madeira e força máxima no conector devem ser atendidos conforme
segue:
4,1
f
85,0
28,ck
d,c1
σ
4,1
f
85,0
28,ck
d,c2
σ ou
4,1
f
85,0
28,tk
d,c2
σ
197
d,0cd,w1
fσ ou
d,0td,w1
f
σ
d,0td,w2
fσ
d,vd,w
fτ
dd
RF
A força máxima limite nos conectores inclinados (figura 7.13), colados com adesivo
epóxi em madeira com umidade de 15%, desenvolvidos por PIGOZZO (2004) é dada
pela tabela 7.4.
Tabela 7.4: Valores da força máxima limite das ligações.
Fonte: CALIL et al (2006).
Figura 7.13: Conectores de aço, inclinados, colados com adesivo epóxi na madeira.
Fonte: CALIL et al (2006).
O estado limite de utilização de flecha para as pontes em placa mista madeira e
concreto armado, deve ser verificado considerando a seguinte condição:
500
L
k,qi
δ
e
500
L
k,q
δ
10º passo: Conferir o peso próprio considerado
Neste passo o projetista deve conferir o peso próprio estimado no início dos cálculos
com o obtido das dimensões adotadas. Se a diferença entre o peso próprio estimado
e o real for maior que 10% deve-se refazer os cálculos agora com o novo valor de
peso-próprio. Esse procedimento interativo deve continuar até que a diferença seja
menor que 10%. Em geral não é preciso mais do que uma revisão dos cálculos.
198
7.2.4 Tabela prática de pré-dimensionamento
Considerando uma laje de concreto armado com espessura de 15 cm e resistência à
compressão f
ck28
de 25 MPa, são indicados na tabela 7.5, os diâmetros mínimos das
vigas roliças de eucalipto (C60, C50 e C40) em função do vão e da classe estrutural
da ponte.
Tabela 7.5: Pontes em placa mista madeira-concreto (diâmetro médio das vigas roliças).
Fonte: CALIL et al (2006).
Pode ser observado que não há diferença nas dimensões mínimas do diâmetro das
vigas roliças para a classe estrutural da ponte (Classe 30 ou 45), pois para pontes
com essas geometrias o fator limitante é a flecha inicial devido ao concreto ainda
fresco. Outro fato a ser observado é o uso de vigas de madeira roliça com no mínimo
30 cm de diâmetro, mesmo que o dimensionamento leve a um menor diâmetro.
7.2.5 Recomendações construtivas
- Todas as peças de madeira de reflorestamento devem ser tratadas com CCA em
autoclave.
- Os conectores metálicos devem ser tratados com anticorrosão (galvanização a
fogo) e colados na madeira com adesivo epóxi.
- Para facilitar o escoamento de água, devem ser instalados dutos de PVC nas
laterais da ponte, perto do rodeiro.
- É recomendável aplicação de pavimentação asfáltica sobre a laje de concreto.
- As infra-estruturas das fundações devem ser projetadas por profissional, que tenha
pleno conhecimento na área de solos.
199
7.3 PROJETO DE GALPÃO TIPO PÓRTICO RÍGIDO
Este item tem como objetivo apresentar um roteiro de cálculo para o
dimensionamento de estruturas com peças roliças de madeira, do sistema estrutural
tipo pórtico rígido, para construção de um galpão industrial. Os critérios de
dimensionamento são de acordo com o texto normativo da NBR 7190:1997, Projeto
de Estruturas de Madeira, baseado no Método dos Estados Limites (MEL).
As dimensões para o pré-dimensionamento do anteprojeto do galpão, tais como
largura, comprimento, altura, entre outras, foram propostas em função da
possibilidade de empregar os resultados fornecidos neste trabalho, em um projeto
prático, contribuindo como referência para os calculistas.
7.3.1 Esquema geral do modelo de galpão tipo pórtico rígido
As estruturas de galpões tipo pórtico rígido, projetadas com peças roliças de
madeira, normalmente são compostas pelos elementos estruturais das terças e
pelos pórticos compostos pelas as vigas inclinadas engastadas sobre as colunas e
contraventados com sistemas de tirantes de barras de aço, e as bases das colunas,
são geralmente engastadas nos blocos de fundações. A figura 7.14 representa a
planta de locação das colunas do galpão tipo pórtico rígido. A figura 7.15 representa
a vista de elevação do pórtico central detalhado no Corte A.A. As figuras 7.17 e 7.18
representam respectivamente os contraventamentos verticais e horizontais do
galpão, em forma de X, com tirantes de barras de aço e com esticadores.
200
Figura 7.14: Planta de Locação das Colunas (sem escala).
Onde: a corresponde ao comprimento longitudinal do galpão;
b corresponde ao vão do pórtico, entre os eixos das colunas;
C é a nomenclatura da posição de cada coluna;
dp é à distância do espaçamento entre pórticos, entre os eixos das colunas.
201
Figura 7.15: Corte A-A: vista de elevação do pórtico central (sem escala).
Onde: b corresponde ao vão do pórtico, entre os eixos das colunas;
d
eq,c
corresponde ao diâmetro equivalente da coluna;
d
eq,v
corresponde ao diâmetro equivalente da viga inclinada;
h corresponde à altura do nível do piso acabado até o eixo da viga inclinada (pé direito);
h1 é a altura da cobertura;
Lc corresponde ao comprimento efetivo da coluna;
Lv corresponde ao vão efetivo da viga inclinada.
Figura 7.16: Detalhes das terças: diâmetros correspondentes na peça roliça. (sem escala).
Onde: d1 corresponde ao maior diâmetro da terça apoiado sobre a viga inclinada;
d2 corresponde ao menor diâmetro da terça apoiado sobre a viga inclinada;
d
eq,t
corresponde ao diâmetro equivalente da terça;
d
máx
corresponde ao diâmetro máximo da terça (base da peça roliça);
d
mín
corresponde ao diâmetro mínimo da terça (topo da peça roliça);
Lt corresponde ao vão efetivo da terça.
Figura 7.17: Contraventamentos verticais em X: tirantes com barras de aço. (sem escala).
202
Figura 7.18: Contraventamentos horizontais em X e tirantes com barras de aço. (sem escala).
203
As figuras 7.19, 7.20, 7.21 e 7.22, representam os detalhes das ligações entre
elementos estruturais.
Figura 7.19: Detalhe A: Modelo genérico da conexão da placa de base enrijecida,
chumbada no bloco de fundação de concreto armado, para a ligação com a base
da coluna de peça roliça de madeira.
Onde: d é o diâmetro do parafuso.
Figura 7.20: Detalhe B: Modelo genérico de conexão interna, c/ chapa de aço galvanizado, na ligação
do topo da coluna com a base da viga inclinada da cobertura, que compõe o nó rígido do pórtico.
Onde: d é o diâmetro do parafuso;
d
eq,c
corresponde ao diâmetro equivalente da coluna;
d
eq,v
corresponde ao diâmetro equivalente da viga inclinada.
204
Figura 7.21: Detalhe C: Modelo genérico da conexão interna, com chapa de aço galvanizado, na
ligação de topo, das vigas inclinadas, que corresponde ao nó articulado da cumeeira da cobertura.
Onde: d é o diâmetro do parafuso;
d
eq,c
corresponde ao diâmetro equivalente da coluna;
d
eq,v
corresponde ao diâmetro equivalente da viga inclinada.
Figura 7.22: Detalhe D: vista superior das emendas por traspasse das terças. (sem escala).
7.3.2 Hipóteses de cálculo
Para o cálculo de galpões com sistema estrutural de pórticos rígidos, com peças
roliças de madeira devem ser consideradas as seguintes hipóteses de cálculo:
- As terças normalmente são dimensionadas para suportar a ação permanente (peso
próprio das peças e das telhas, mais um acréscimo de 3% para os conectores
metálicos das ligações) e as ações variáveis (carga concentrada Q=1kN no meio do
vão da terça, referente a uma pessoa fazendo manutenção). É usual dimensioná-las
205
como vigas biapoiadas, onde as resultantes das reações de apoio são transferidas
como cargas concentradas para as vigas inclinadas. .
-as vigas inclinadas, do pórtico, podem ser consideradas engastadas no topo das
colunas a depender do tipo de ligação a ser empregada, são dimensionadas para
suportar às ações permanentes (peso próprio, cobertura, entre outras.) e as ações
variáveis (manutenção, vento, entre outras). Para estruturas de galpões as ações de
vento são preponderantes e sempre devem ser consideradas. .
Como visto anteriormente, para peças roliças com variação na conicidade, o
diâmetro de referência do poste, utilizado para o dimensionamento dos elementos
estruturais, deve ser o diâmetro equivalente d
eq
, posicionado a 1/3 do topo da peça.
- As colunas e as vigas devem ser dimensionadas como peças solicitadas a flexo-
compressão. Na maioria dos casos, é usual considerar para as condições de
contorno das colunas de galpões engastadas na base e travadas no topo com vigas,
em uma ou duas direções, estas vinculações são consideradas como engastas na
base e apoiadas no topo reduzindo assim o comprimento de flambagem L
0
.
7.3.3 Etapas de dimensionamento
A seguir são apresentados os passos para o dimensionamento da estrutura do galpão.
1º passo: Definir a geometria e o uso da edificação
O projetista deve inicialmente definir o tipo de telha a ser empregada para definir os
espaçamentos entre terças e as cargas permanentes da cobertura.
Posteriormente deve-se definir o vão, largura e a quantidade de pórticos do galpão baseado
em fatores decorrentes das condições locais, como por exemplo, área do terreno e as
dimensões totais do galpão. Os vãos efetivos do galpão são as distâncias medidas de centro
a centro dos apoios.
Em geral, para o sistema do galpão, a quantidade de pórticos e, conseqüentemente, as
larguras entre estes, são determinadas em função do comprimento do galpão.
O uso do galpão deve ser verificado pelo projetista, com o proprietário da obra, para a
utilização correta das cargas conforme a NBR 6120:1980. Também para determinar qual é o
grupo a ser adotado para o fator probabilístico S
3
da NBR 6123:1988, que é baseado em
conceitos estatísticos, e que considera o grau de segurança requerido e a vida útil da
edificação. E para determinar as classes de uso, de acordo com as situações do risco de
biodeterioração nos locais da instalações dos elementos estruturais, conforme a
NBR 7190:1997.
206
2º passo: Definir a classe de resistência da madeira
O projetista deve definir os tipos de materiais que serão utilizados como elementos
estruturais do galpão. A NBR 7190:1997 permite que o projetista especifique uma
espécie de madeira ou utilize as recomendações de classes de resistência para
madeira serrada. Porém esta norma, ainda não disponibiliza tabelas específicas para
dimensionamento, com propriedades e rigidezes de espécies de madeira,
considerando a seção transversal roliça. No entanto, o dimensionamento por classes
de resistência permite que o projetista, ao final do projeto, especifique as espécies
de madeira que se enquadrem na classe utilizada, conforme a tabela 6.6 de valores
médios de resistência e rigidez de algumas espécies Madeiras Roliças de
Reflorestamento, ensaiadas no LaMEM, apresentada no capítulo 6 deste trabalho. O
proprietário ou o construtor poderá optar pela espécie mais conveniente para a obra,
dentro das indicações do projetista.
3º passo: Estimar a ação permanente
Definido o uso do galpão, o vão teórico e classe da madeira a ser utilizada, pode-se recorrer
às indicações das tabelas práticas de pré-dimensionamento do item 7.3.4 para estimar a
carga permanente. Lembrando-se que se deve acrescentar 3% ao peso próprio da madeira,
devido aos conectores metálicos.
4º passo: Estimar a ação variável (acidental)
Segundo a NBR 6120, no item 2.2.1.4, deve-se considerar uma carga concentrada
de 1kN (uma pessoa) aplicada na posição mais desfavorável da peça em estudo.
Portanto para terças de galpões, é usual considerar a ação variável acidental de
uma carga concentrada
kN1=Q
aplicada no meio do vão da mesma.
5º passo: Ações variáveis acidentais devido ao vento nas edificações
O procedimento para o cálculo das forças devidas ao vento nas edificações deve ser
analisado conforme a NBR 6123:1988, e sempre deve ser considerado.
As forças devidas ao vento sobre uma edificação devem ser calculadas
separadamente para:
- elementos de vedação e suas fixações (telhas, vidros, esquadrias, painéis de
vedação, entre outros.);
- partes da estrutura (telhados, paredes, entre outros.);
- os pórticos;
- a estrutura como um todo.
207
6º passo: Cálculo dos esforços solicitantes máximos
Para o dimensionamento de vigas, é necessário calcular os esforços solicitantes
máximos, devido à carga permanente e à acidental.
O momento máximo característico, devido à carga permanente, no meio do vão de
vigas biapoiadas, por exemplo, as que correspondem às terças, é dado pela
equação clássica:
8
Lq
M
2
k,g
=
A flecha máxima característica, devido à carga permanente, no meio do vão de vigas
biapoiadas, é dada pela equação:
IE
Lg
384
5
u
ef,M
4
k,g
=
A reação de apoio característica, devido à carga permanente de vigas biapoiadas, é
dada pela seguinte equação:
2
Lg
R
k,g
=
A cortante máxima característica, devido à carga permanente de vigas biapoiadas, é
dada pela seguinte equação:
2
Lg
V
k,g
=
As sugestões de cálculos dos esforços máximos, para os casos de flexão
descritos, são
simplificações para determinações dos esforços de vigas biapoiadas, que fornecem uma
aproximação razoável. Para outros tipos de vinculações nas extremidades das barras
submetidas à flexão, o projetista pode recorrer às tabelas da teoria clássica de flexão. Ou
ainda, para uma análise mais elaborada, o projetista pode utilizar programas computacionais,
de pórticos espaciais, elementos finitos, entre outros. Porém é recomendado que o
profissional conheça a fundo, os parâmetros e limitações do programa a ser utilizado.
7º passo: Realizar as combinações das ações
Para as verificações dos Estados Limites Últimos nas situações de projeto de estruturas de
madeira, as combinações de ações devem ser definidas de acordo a NBR 7190:1997,
conforme o critério:
ki
1i
qikj
1j
gj
QG γ+γ
208
Onde: γ
g
= 1,3 para madeira classificada (pequena variabilidade) e 1,4 quando o
peso próprio não supera 75% da totalidade dos pesos permanentes (grande
variabilidade);
γ
q
= 1,4 para ações variáveis (cargas acidentais);
Para o dimensionamento dos elementos estruturais, os valores de cálculo das ações
momento fletor e cortante, devem ser obtidos pela envoltória das combinações.
8º passo: Verificações dos Estados Limites
Neste passo, o projetista deve fazer as verificações dos Estados Limites Últimos
(ELU) que devem atender às condições satisfatórias das tensões nos elementos
estruturais e as verificações dos Estados Limites de Serviço (ELS) que
correspondem em atender aos limites de deformações dos elementos estruturais,
conforme os critérios da NBR 7190:1997. A segurança da estrutura em relação a
possíveis estados limites será garantida pelo respeito às condições construtivas
especificadas pela NBR 7190:1997 e, simultaneamente, pela obediência às
condições analíticas de segurança expressas por S
d
R
d
. Onde S
d
é a solicitação de
cálculo e R
d
é a resistência de cálculo, e são determinadas em função dos valores
de cálculo de suas respectivas variáveis básicas de segurança. Em casos especiais,
permite-se tomar a resistência de cálculo R
d
como uma fração da resistência
característica R
k
estimada experimentalmente, sendo:
w
k
modd
R
KR
γ
=
Onde: K
mod
é o coeficiente de modificação;
γ
w
é o coeficiente de minoração da madeira.
9º passo: Conferir o peso próprio considerado
Neste passo o projetista deve conferir o peso próprio estimado no início dos cálculos
com o obtido das dimensões adotadas. Se a diferença entre o peso próprio estimado
e o real for maior que 10% deve-se refazer os cálculos agora com o novo valor de
peso-próprio. Esse procedimento interativo deve continuar até que a diferença seja
menor que 10%. Em geral não é preciso mais do que uma revisão dos cálculos.
209
7.3.4 Tabelas práticas de pré-dimensionamento
Para o anteprojeto de galpões do tipo pórtico, a tabela 7.6 indica a critério de pré-
dimensionamento, o diâmetro médio para a viga da terça da cobertura em função do vão da
distância entre os pórticos, da classe de resistência e do tipo da madeira empregada,
considerando carga distribuída de 0,1 kN/m² correspondente à utilização de telhas de aço
galvanizadas.
Tabela 7.6: Diâmetro médio das vigas das terças, para galpões tipo pórtico, com cargas de 0,1 kN/m².
Fonte: Tabela elaborada pelo Autor.
Para montagem das tabelas práticas de pré-dimensionamento, foram estudados 96 modelos
de pórticos distintos, sendo para três vãos de pórticos com 10m, 12m e 15m, para as oito
classes de resistência de madeira das tabelas 6.2 e 6.3, e considerando a velocidade básica
V
0
de vento para quatro regiões. As tabelas de 7.7 a 7.10 indicam para o anteprojeto de
galpões do tipo pórtico, a critério de pré-dimensionamento, os diâmetros médios das peças
roliças de madeira para as colunas e para as vigas inclinadas da cobertura, em função do vão
do pórtico, da classe de resistência e do tipo da madeira empregada, considerando que o
galpão será implantado em uma região correspondente com a classe de umidade 3, a carga
da cobertura distribuída utilizada foi de 0,1 kN/m², correspondente à utilização de telhas de
aço galvanizadas. sendo que a tabela 7.7 é recomendada para regiões com vento cuja
velocidade básica V0 é de 30 m/s, a tabela 7.8 é recomendada para regiões com vento cuja
velocidade básica V0 é de 35 m/s, a tabela 7.9 é recomendada para regiões com vento cuja
velocidade básica V0 é de 40 m/s, e a tabela 7.10 é recomendada para regiões com vento
cuja velocidade básica V0 é de 45 m/s. Nestas tabelas, também são sugeridos, a critério de
pré-dimensionamento, a quantidade mínima de barras rosqueadas passantes de aço
galvanizados ( parafusos ASTM A36, com fyk de 250 MPa e fu de 400MPa), que devem ser
fixados com arruelas e porcas nas extremidades, de acordo com os diâmetros
correspondentes, para os três modelos genéricos de conexões internas propostos, com
chapas de aço galvanizado A36 com espessura de #10mm, correspondente com a espessura
de corte da lâmina da moto-serra. O modelo genérico da conexão da placa de base enrijecida,
chumbada no bloco de fundação de concreto armado, para a ligação com a base da coluna de
peça roliça de madeira, está detalhado na figura 7.19. O modelo genérico de conexão interna,
com chapa de aço galvanizado, na ligação do topo da coluna com a base da viga inclinada da
cobertura, que compõe o nó rígido do pórtico, está detalhado na figura 7.20. E o modelo
210
genérico da conexão interna, com chapa de aço galvanizado, na ligação de topo, das vigas
inclinadas, que corresponde ao nó articulado da cumeeira da cobertura, está detalhado na
figura 7.21.
Tabela 7.7: Diâmetro médio das colunas e das vigas, para galpões tipo pórtico, com cargas de cobertura
de 0,1 kN/m², e para regiões com vento cuja velocidade básica V
0
é de 30 m/s.
Fonte: Tabela elaborada pelo Autor.
211
Tabela 7.8: Diâmetro médio das colunas e das vigas, para galpões tipo pórtico, com cargas de cobertura
de 0,1 kN/m², e para regiões com vento cuja velocidade básica V
0
é de 35 m/s.
Fonte: Tabela elaborada pelo Autor.
212
Tabela 7.9: Diâmetro médio das colunas e das vigas, para galpões tipo pórtico, com cargas de cobertura
de 0,1 kN/m², e para regiões com vento cuja velocidade básica V
0
é de 40 m/s.
Fonte: Tabela elaborada pelo Autor.
213
Tabela 7.10: Diâmetro médio das colunas e das vigas, para galpões tipo pórtico, com cargas de cobertura
de 0,1 kN/m², e para regiões com vento cuja velocidade básica V
0
é de 45 m/s.
Fonte: Tabela elaborada pelo Autor.
214
7.3.5 Recomendações construtivas
- Todas as peças de madeira de reflorestamento devem ser tratadas com
preservativos em autoclave, conforme as classes de uso correspondentes.
- Para aumentar a vida útil das peças de madeira, além do tratamento preservativo,
recomenda-se a aplicação stain, que tem a função de proteção externa da madeira.
- Os conectores metálicos e parafusos, devem ser tratados com anticorrosão
(galvanização à fogo).
- As infra-estruturas das fundações devem ser projetadas por profissional, que tenha
pleno conhecimento na área de solos.
- Para aumentar a durabilidade das bases das colunas, recomenda-se que as
mesmas sejam projetadas com conexões em placas de base de aço galvanizado
chumbadas nos blocos de fundações em concreto armado, e fixadas de tal madeira
que as peças de madeira não fiquem em contato direto com piso ou base de
concreto, evitando a concentração da umidade.
- A estrutura global deve ser contraventada horizontalmente e verticalmente com
tirantes de aço.
- Sempre que possível, elaborar dispositivos para captação das águas pluviais, como
calhas e rufos, de tal maneira a favorecer a proteção das peças de madeira contra a
concentração de umidade.
215
8 CONCLUSÕES
Com base nos resultados dos ensaios dos critérios de classificação e caracterização
para a determinação das propriedades físicas, de resistência e rigidez das peças
roliças de madeira de reflorestamento, de algumas espécies de Eucaliptos e Pinus,
realizados no Laboratório de Madeira e Estruturas de Madeira (LaMEM), foi
elaborada a tabela 6.6, apresentada do capítulo 6, especificando os valores médios
destas propriedades, que podem ser utilizadas para o dimensionamento de
elementos estruturais.
Com base nesta pesquisa e com a coletânea de informações técnicas sobre
sistemas estruturais e construtivos utilizando peças roliças de madeira tratada,
possibilitou que este trabalho seja compilado para o “MANUAL DE PROJETO E
CONSTRUÇÃO DE ESTRUTURAS COM PEÇAS ROLIÇAS DE MADEIRA DE
REFLORESTAMENTO”, com objetivo de oferecer a estudantes e profissionais das
áreas de Engenharia Civil e Arquitetura, informações tecnológicas de diversos
sistemas estruturais e sugestões de tipos de ligações entre elementos estruturais,
incluindo tabelas práticas de pré-dimensionamento.
A utilização de peças roliças de madeira, oriundas de reflorestamento, mostrou ser
uma ótima alternativa em sistemas estruturais na construção civil no Brasil, podendo
contribuir com a questão da sustentabilidade, ambiental, social e econômica.
216
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REGIONAL EM MADEIRAS E ESTRUTURAS DE MADEIRA 1, Anais. São Paulo, Escola
Politécnica. USP. L39-144p.
ZANGIÁCOMO, A. L. (2007). Estudo de elementos estruturais roliços de madeira. 142 pg.
Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007.
ZERBINO, Rodrigo (2007). Ligações Parafusadas em Peças Roliças de Madeira de
Pequeno Diâmetro. Trabalho de conclusão de curso de graduação em Engenharia Civil, da
Universidade de Londrina, orientado pelo Prof. Dr. Everaldo Pletz.
227
10 ANEXO: FICHAS TÉCNICAS DE PROJETOS E CONSTRUÇÕES
Este anexo tem por finalidade apresentar diversos exemplos de projetos e
contruções de estruturas com peças roliças de madeira, na grande maioria
proveniente de reflorestamento.
Para esta etapa através de contatos com profissionais de usinas de preservação de
madeira, empresas de engenharia e arquitetura, e instituições que projetaram ou
desenvolveram pesquisas e construções com peças roliças de madeira de
reflorestamento tratadas, foram catalogadas as informações técnicas, afim de
confeccionar fichas técnicas de obras utilizando este material, visando realizar um
rastreamento, listando as experiências e estudos existentes, desenvolvidos no Brasil
e no exterior.
Os métodos empregados para a catalogação dos projetos e construções, foram
sempre que possível através de cotato pessoal em entrevistas, visitas técnias,
pesquisas bibliográficas, publicações e através de telefone, e-mail e internet.
A compatibilidade no emprego de peças roliças a diversos materiais disponíveis na
construção civil, viabiliza uma série de arranjos de estruturas simples ou mistas,
utilizando estes diversos materiais também como fechamento, em muitos casos,
favorecendo o meio ambiente de forma sustentável.
Na sequência, são apresentadas 124 fichas técnicas com exemplos de projetos e
construções de sistemas estruturais e contrutivos utilizando peças de madeira roliça
tratada, especialmente de espécies de madeiras provenientes de reflorestamento
(eucalipto e pinus), usuais no desenvolvimento de projetos estruturais na construção
civil, tais como estacas de fundações, passarelas, pontes, quiosques, galpões rurais,
edificações residenciais, comerciais, hotelarias, igrejas, instituições de ensino, sedes
de parques ecológios e ambientais, estruturas de locais de eventos, coberturas,
estruturas de arquibancadas, parques turísticos e com brinquedos infantis, terminal
de aeroporto, torres de observação, estruturas de cimbramentos para formas de
estruturas de concreto, defensas de rodovias, barreiras acústicas, entre outros.
Estes sistemas estruturais utilizando peças roliças de madeira provenientes de
reflorestamento proporcionam a economia e podem favorecer o meio ambiente de
forma sustentável.
228
Ensaio de flexão em estaca.
Perfil de sondagem do solo.
Preparação do terreno com
retro-escavadeira.
Locação topográfica para a
cravação das estacas.
Preparação das estacas: bisel
no pé das estacas.
Içamento da estaca.
ESTAQUEAMENTO PARA PONTES
Localização: São Carlos, SP.
Utilização: estacas para pontes de madeira.
Tese de Doutorado: Alexandre José Soares Miná (2005).
Sistema estrutural: estacas de madeira roliça
Elementos Estruturais:madeira roliça de eucalipto Citriodora.
Diâmetros médios: 35 cm
Ligações:
Fundações: Blocos em Concreto Armado sobre estacas de madeira
roliça de eucalipto Citriodora.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Equipamento de bate-estacas: martelo, capacete.
Içamento da estaca de madeira roliça.
Cravação da estaca: martelo sobre o capacete no topo da estaca.
Fonte: MINÁ (2005).
Cravação da estaca.
Medição da altura de queda do
martelo, e medição do repique.
Estaca cravada: capacete
sobre a cabeça da estaca.
Retirada do capacete da
estaca cravada.
Chapa c/ dentes estampados
na cabeça da estaca.
Estacas cravadas.
-
229
Dados da Passarela do
Butantã:
Comprimento:
os módulo estruturais, no
total de seis, sendo dois
referentes a passarela
principal com cerca de
16,50m cada, e quatro
módulos referentes as
rampas de acesso com
cerca de 15,50m cada. O
comprimento total da
passarela é de 32,40
metros.
Montagem:
inicialmente as treliças
planas foram montada em
bancadas, sendo cada
uma formada por dois
postes, medindo entre 16m
e 17m, dependendo do tipo
do módulo projetado.
A estrutura principal foi
unida no canteiro central.
Nesta fase, sobre o piso de
madeira já instalado nos
módulos, foi aplicada uma
camada de asfalto com
pedrisco, para proteger a
madeira e tornar a
superfície mais áspera
(piso anti — derrapante).
Para o içamento e
instalação da passarela
foram utilizados dois
guindastes com
capacidade máxima de
3Otf cada um . A lança
máxima dos guindastes
era de aproximadamente
15m . O içamento da
passarela principal foi
efetuado em três
movimentos, desde o
posicionamento no solo até
sua colocação sobre os
pilares de concreto, em
cerca de 2 horas, com
trabalho conjunto de dois
guindastes. A maior
demora ocorre na
instalação das rampas de
acesso, por estas estarem
inclinadas em relação ao
plano horizontal.
PASSARELA DO BUTANTÃ
Localização: São Paulo, SP.
Projeto: Takashi Yojo, Nilson Franco, Reinaldo H.
Ponce, Mano Leone, Joaquim Carlos Simões — IPT
Sistema Estrutural: Cada módulo de estrutura espacial é
formado por duas treliças planas posicionadas verticalmente
ligadas entre sí através de peças horizontais também em
madeira.
Espécie: eucalipto citriodora 50m3, pinnus serrado e perfilado.
Ligações: chapas de aço (zincadas a quente) soldadas e
parafusadas (passantes) na madeira.
Vista de um módulo da passarela no botantã.
Fonte: Yojo et al (1993).
PONTE SOBRE O RIO TAMANDUATEÍ
1906
Localização: São Paulo, SP.
Projeto: IPT - Takashi Yojo; Nilson Franco, Reinaldo H. Ponce; Mário
Leone; Joaquim Carlos Simões.
Sistema estrutural: estruturas de duas treliças planas, posicionadas
verticalmente, ligadas entre si através de vigas horizontais de madeira
roliça.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça.
Diâmetros das peças: 20 a 30 cm.
Ligações: chapas de aço soldadas e parafusadas, barras de aço como
pendurais e barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas.
Ponte de madeira com viga em treliça dupla, pendurais de aço,
construída sobre o rio Tamanduaeí em 1906.
Fonte: HELLMEISTER (1978).
Sistemas estruturais de
vigas treliçadas:
Fonte: NATTERER (1998)
Dados da Ponte sobre o Rio
Tamanduateí:
As pontes de madeira tem
acompanhado o homem em
toda a sua história.
Principalmente no início do
desenvolvimento de cada
região, a solução mais
prática na construção das
pontes constituiu sempre na
utilização da madeira,
HELLMEISTER (1978).
Em São Paulo, existiram até
1940 sobre o rio Tietê e
sobre o Rio Tamanduateí
algumas pontes de madeira,
de construção mais
evoluídas, para uma única
faixa de tráfego, usada
pelos automóveis e pelos
bondes elétricos.
-
230
Proj. Arquitetônico Vallorbe
Contraventemento do pórtico.
Esticador do
contraventemento.
Barras de aço (estais).
Placa de fixação dos estais.
Vista frontal da placa de base
de fixação dos estais.
Vista lateral da placa de base
de fixação dos estais.
PASSARELA ESTAIADA VALLORBE
Localização: Vallorbe, Suíça.
Projeto: Julius Natterer, Construire em Bois 2, em 1989.
Sistema Estrutural: Passarela Estaiada. As vigas longitudinais do
tabuleiro são compostas de duas madeiras roliças aplainadas nas
duas faces. O sistema portante da passarela consiste em cinco
quadros com dois apoios suspensos em dois pilares inclinados
formando o pórtico de sustentação dos estaios. Os contraventamentos
em cruz dispostas na parte superior e inferior do tabuleiro estabilizam
a torre transversalmente. Os contraventamentos horizontais sob o
tabuleiro garantem a estabilidade do mesmo.
Comprimento: rampa de acesso com 35,0m
Vão: 24,0m
Ligações: Barras de aço galvanizadas com Φ10mm e ganchos
metálicos.
Tratamento: Madeiras roliças de pinus tratadas em autoclave
Legenda:
1- Peças de Madeira Roliça Φ36cm
2- Peças de Madeira Roliça Φ 30cm
3- Duas Peças de Madeira Roliça Φ 24 cm
4- Seções de Madeira serrada 12/14-28
5- Pranchas de Piso 6/20
6- Barras de aço galvanizado
7- Suporte metálico com 5mm de espessura
8- grampos metálicos
9- Placas de base em aço galvanizado 15mm
10- Barra metálica parafusada
Placa de fixação dos estais (capuz). Fonte: NATTERER (1998).
Passarela Estaiada Vallorbe.
Fonte: Base dados LaMEM.
Vista da rampa da
Passarela Estaiada
Bases e colunas do pórtico
de sustentação dos estais.
Placa de base de uma das
colunas do pórtico .
Vista inferior do tabuleiro.
Contraventamentos
horizontais e vertcais.
Ligações vigas-coluna da
rampa de acesso.
Bases das colunas da
rampa de acesso.
-
231
Maquete da passarela
Procedimento de instalação do
poste (mastro da passarela).
Conecção do topo do poste
(capuz).
Placa de base articulada.
Parte da placa de base
instalada na base do poste
(Mastro).
Içamento do Poste.
Posicionamento da base do
poste na placa de base de aço
articulada, chumbada no bloco
de fundação.
PASSARELA ESTAIADA LaMEM
Local: LaMEM, EESC, USP. São Carlos, SP.
Projeto: Tese de doutorado de Everaldo Pletz - 2003
Vão aproximado: 32,51metros
Sistema Estrutural: Passarela estaiada com tabuleiro de pinus em
madeira laminada protendida em módulos curvos, sustentada por um
poste de eucalipto Citriodora de 13metros de altura, e
aproximadamente 30kN, propositalmente inclinado. Primeira passarela
de madeira em curva protendida e estaiada da América Latina.
Diâmetro da base do poste: 55cm
Diâmetro do Topo do poste: 45cm
Ligações: Os estaios são constituídos de barras de aço galvanizadas
com Φ32mm (Dywidag) e ganchos metálicos, para sustentação do
tabuleiro, unindo o topo do poste ás vigas transversinas de aço.
Tratamento: poste de eucalipto e madeiras serradas de pinus tratadas
por impregnação de CAA em autoclave, e proteção superficial
pintadas com stain.
Uso: Passarela para travessia de acesso do LaMEM para a edificação
do Departamento de Engenharia de Estruturas (SET) da EESC – USP.
Classe da passarela: sobrecarga de 5kN/m².
Detalhes do projeto estrtural da passarela. Fonte: PLETZ (2003).
a) Ligação dos estais no topo do poste b) Placa de base do poste
Vista da Passarela em curva protendida e estaida.
Fonte: PLETZ (2003).
Detalhe da placa de base p/
sustentação do estal do poste.
Aplicando protensão nos
módulos do tabuleiro.
Cimbramento metálico.
Instalação dos módulos do
tabuleiro.
Colocação dos estais.
Prova de carga c/ piscinas.
Análise Estrutural (ANSYS).
-
232
Pórtico do pergolado.
Colunas inclinadas do pórtico
do pergolado.
Colunas inclinadas do pórtico
do pergolado.
Estrutura do guarda corpo.
passarela sobre o córrego medeiros
Localização:
Jd. Bicão e Vila Carmem, São Carlos, SP.
Sistema estrutural: misto com vigas madeira com seção
bicircular e pórticos compostos por vigas e pilares de concreto
armado
Tabuleiro: Peças de madeira serrada
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Ligações: Anéis de aço, barras rosqueadas, parafusos, arruelas e
porcas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fundações: concreto armado
Vigas de madeira com seção bicircular.
Placa de base metálica chumbada no pilar.
Vigas bicirculares apoiadas sobre os pórticos de concreto armado.
Fonte: http://www.eesc.usp.br/ibramem/fotos.htm
Vigas com peças roliças de
madeira, com seção Bicircular,
utilizando anéis de aço, barras
rosqueadas, parafusos,
arruelas e porcas.
Estrutura do guarda corpo.
Detalhe do ponto de apoio das
vigas, fixadas na placa de base
metálica chumbada no pilar.
Estrutura do guarda corpo.
-
233
O sistema estrutural é
composto por duas treliças
Howe paralelas, cada uma
com 6 peças roliças (postes
padrAo para suporte de linha
telefônica) e três tirantes
verticais. Todas as peças
roliças foram classificadas por
testes não destrutivos (prova
de carga e ultra-som).
As tesouras principais
foram pré-montadas no
solo e posteriormente
içadas. A mão de obra
utilizada foi de voluntários
em trabalho de mutirão.
Para oferecer uma
cobertura e partido
arquitetônico adequados, o
telhado foi construído duas
seções. Na seção
intermediária telhado segue
longitudinalmente
inclinação dos banzos das
treliças.
PASSARELA SCOTT LANCASTER
MEMORIAL BRIDGE
Localização: Idaho Springs, Colorado, USA .
Utilização: passarela, com vão de 21,30m
Projeto: Julius Natterer; Richard Gutkowski (1992)
Sistema estrutural: composição de Treliças Howe
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Ligações: chapas metálicas perfuradas pregadas, parafusos metálicos.
Croqui: vista Longitudinal.
Fonte: http://www.bridgepix.com/locations.php
FONTE: GUTKOWSKI, R. et al (1996) Construclion of lhe
Scott Lancaster Memorial Bridge. INTERNATIONAL WOOD
ENGINEERING CONFERENCE. Anais Vol. 2. Vijaya K. A Gopu
New Orleans, Luisiana. USA. Outubro. 1996.
As ligações entre
elementos estruturais, são
realizada através de chapas
metálicas perfuradas
pregadas, parafusos
metálicos.Todos os
detalhes de conexão
extremidade inferior dos
postes estão inseridos
dentro de cavidades
usinadas no topo e na
extremidade inferior da
peça.
O detalhamento dos seis nós
cria continuidade dos
elementos do banzo em quatro
destes nós e uma semi-rigidez
nos nós no meio do vão dos
banzos superiores e inferior.
O contraventamento é feito por
estrutura transversal no meio
do combinando a ação do
telhado e piso.
-
234
Vista da passarela.
Vista da passarela.
Vista da passarela.
Passarela em curva.
Vigas da cobertura, com seção
composta dupla.
Tabuleiro da passarela.
PASSARELA
naturbeobachtungssteg wiesenfelden
Localização:
Wiesenfelden,
Straubing-Bogen, Niederbayern ,
estado de Baviera na
Alemanha.
Projeto: IEZ Natterer
Sistema Estrutural: Passarela treliçada, com 13 pórticos, compostos
por colunas compostas de dupla seção. As diagonais de
contraventamento são em madeira serrada.
Elementos estruturais: madeira roliça e madeira serrada
Comprimento: aproximadamente 110 m, em curva
Vãos: módulos de aproximadamente 7,6 m
13 pórticos, compostos por colunas compostas de dupla seção.
PASSARELA BRÜCKE VISPA
Localização: Rio de Vispa,
Visp, Suíça.
Projeto: Bois Consult Natterer SA (
1991
)
Sistema Estrutural: Passarela treliçada howe.
Elementos estruturais: peças roliças de madeira
Comprimento: 22,5 m
Passarela treliçada howe, com peças roliças de madeira.
Fonte: http:// www.nattererbcn.com/web/bruecken.htm
Estrutura da cobertura da
passarela.
Diagonais (mãos francesas) de
madeira serrada.
Pórticos formados por colunas
compostas duplas.
Parte das colunas submersas
são protegidas com
impermeabilização, a fim de
aumentar a vida útil.
-
235
Passarela Rainbow Beijian.
Vsita inferior à esquerda da
passarela Beijian.
Peças roliças de madeira
impermeabilizadas nas bases
em contato com a parede de
ciclope de pedras, de
contenção de terra.
Vista inferior da passarela
Beijian da estrutura do tabuleiro
central.
Vsita inferior à direita da
passarela Beijian.
Vista interna da estrutura do
pórtico de cobertura da
passarela Beijian. Colunas de
madeira roliça, vigas de
madeira serrada.
Vista geral da passarela
Beijian, sobre o rio Dongxi
Stream.
PASSARELA RAINBOW
BEIJIAN BRIDGE E XIDONG BRIDGE
Localização: rio Dongxi Stream, na China.
Utilização: duas passarelas de pedestres irmãs.
Beijian: construída em 1674, tem 51,9 m de comprimento por
5,4 m de largura, e vão central de 29 m. Reparada em 1849.
Xidong: construída em 1746, tem 41,7 m de comprimento por
4,9 m de largura, e vão central de 25,7 m. Reparada em 1827.
Sistema estrutural: rainbow
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira.
Ligações: encaixes de sobreposição entrelaçadas das peças roliças de
madeira e pinos metálicos.
Esquema de montagem das peças.
Passarela Rainbow Beijian.
Passarela Rainbow Xidong.
Fonte: LIU e SHEN (2002).
Passarela Rainbow Xidong.
Vsita inferior à esquerda da
passarela Xidong.
Nas duas passarelas, em
ambos os lados, são
cobertas com painéis de
madeira de sobreposição,
pintados de vermelho, que
tem a função de proteção
da estrutura, contra
intempéries, principalmente
da chuva.
Vista interna da estrutura do
pórtico de cobertura da
passarela Xidong. Colunas de
madeira roliça, vigas de
madeira serrada.
Detalhes na cobertura da
passarela Xidong.
Vista lateral da passarela
Xidong.
Vista aérea da passarela
Xidong.
-
236
Esquema de montagem.
Vsita inferior da passarela.
A s bases da estrutura desta
passarela são esgastadas
diretamente na rocha sã.
Vista interna da estrutura do
pórtico de cobertura da
passarela. Colunas de
madeira roliça, vigas de
madeira serrada.
Vista geral da passarela.
Ambos os lados da
passarela, são revestidos
com painéis de madeira de
sobreposição, que tem a
função de proteção da
estrutura, contra
intempéries, principalmente
ocasionados pela chuva.
Vista aérea da passarela.
PASSARELA RAINBOW
SANTIAO
Localização: Província de Zhejiang na China.
Utilização: passarela de pedestre
Descrição da obra: construída em 1843, com 32,0 m de comprimento
por 4,0 m de largura, vão de 21,3 m e 9,5 m de altura.
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira.
Ligações: encaixes de sobreposição entrelaçadas das peças roliças de
madeira.
Vista inferior da Passarela Rainbow Santiao.
Internamente ao plano das vigas inclinadas, existe um sistema
de contraventamento em X com peças roliças de madeira.
Vista inferior da Passarela Rainbow Santiao.
Sistema dos elementos estruturais compostos
por peças de madeira roliça, entrelaçados.
Fonte: KNAPP e MENTZER (2006).
Detalhes na cobertura da
passarela Santiao.
Sistema dos encaixes de
sobreposição entrelaçadas das
peças roliças de madeira.
Internamente ao plano das
vigas inclinadas, existe um
sistema de
contraventamento em X
com peças roliças de
madeira.
No local existem furos na
rocha, para engastamento
de colunas.
Detalhe do furo, coberto
com de terra.
-
237
Passarela Rainbow
Houkeng.
Vsita inferior à esquerda da
passarela Houkeng. As peças
roliças de madeira são
engastadas nas bases,
próximas a parede de
ciclope de pedras, de
contenção de terra.
Vsita lateral da passarela
Houkeng. Nesta passarela em
ambos os lados, são cobertas
com painéis de madeira de
sobreposição, que tem a
função de proteção da
estrutura, contra intempéries,
principalmente da chuva.
Vista interna da estrutura do
pórtico de cobertura da
passarela Houkeng. Colunas
de madeira roliça, vigas de
madeira serrada.
Vista da janela da passarela
Houkeng.
PASSARELA RAINBOW
HOUKENG BRIDGE E RULONG BRIDGE
Localização: Província de Zhejiang na China.
Utilização: passarelas de pedestres, com características semelhantes.
Sistema estrutural: rainbow
Construção: 1625.
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira.
Ligações: encaixes de sobreposição entrelaçadas das peças roliças de
madeira e entalhes na madeira.
Esquema de montagem das peças.
Passarela Rainbow Houkeng.
Passarela Rainbow Rulong.
Fonte: Fonte: KNAPP e MENTZER (2006).
Passarela Rainbow Rulong.
Vista inferior da passarela
Rulong da estrutura do
tabuleiro central.
Vista inferior da passarela
Rulong. Sistema
de travamento com
entalhes na madeira.
Internamente ao plano das
vigas inclinadas, existe
um sistema de
contraventamento em X com
peças roliças de madeira. As
peças roliças de madeira são
engastadas nas bases,
próximas a parede de
ciclope de pedras, de
contenção de terra.
Vista lateral da passarela
Rulong. Nesta passarela
em ambos os lados,
também são cobertas com
painéis de madeira de
sobreposição, que tem a
função de proteção da
estrutura, contra
intempéries, principalmente
da chuva.
-
238
Após a montagem dos dois
pórticos, iniciou a montagem
de tal maneira a conceber a
forma do arco. Depois de
concebida a forma do arco, os
dois pórticos iniciais foram
removidos. O autor e
membros da equipe ensaiaram
a resistência inicial nas bases.
Vista inferior da passarela
Rainbow, durante o processo
de montagem inicial da
estrutura em arco. Nesta foto,
pode-se observar que a
estrutura é concebida com
dois arcos distintos
entrelaçados, cujas
extremidades são encaixadas
ao redor das vigas
transversais de apoio.
Depois de concluído um
conjunto de arcos, dois
grandes búfalos foram
conduzidos para o tabuleiro,
um de cada lado, para poder
ensaiar a capacidade de
carga.
PASSARELA RAINBOW
EM XANGAI
Localização: Xangai, China.
Utilização: passarela de pedestres
Projeto: Professor Yang Shijin, e equipe da China’s Tonji University.
Sistema estrutural: rainbow.
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira conífera.
Ligações: encaixes de sobreposição entrelaçadas das peças roliças de
madeira, e fixação com cordas de fibras de bambu.
Tratamento da madeira: óleo de tungue.
Esquema de montagem das peças.
“Usando o método de construção chinês do século XII, a
equipe de engenheiros, projetaram a réplica da passarela em
arco construída com peças roliças de madeira entrelaçadas e
amarradas com cordas de bambu. Este sistema estrutural é um
exemplo criativo de um processo construtivo da engenharia,
utilizando peças roliças de madeira. Acredita-se que foram
construídas muitas Passarelas Rainbow ao longo do Canal de
Pien no século XII na China.”
Os construtores da réplica da ponte Rainbow, montaram inicialmente
os dois pórticos extremos, para formar a primeira camada que
compõem o arco, com três peças roliças cada, apoiando-se em
cavaletes a bordo de duas canoas, como simulação do recurso que
era utilizado no século XII.
Fonte: ALTABBA (2000).
Após concluída a passarela foi
inaugurada com
comemorações na praça da
vila. Uma grande quantidade
de moradores, passaram sobre
a passarela lotando-a.
A ponte de madeira foi
construída com
15 m de comprimento e 3,6 m
de largura. Cada conexão,
parte do princípio de duas
vigas de madeira roliça
instaladas de topo, uma contra
a outra, intercaladas em uma
viga transversal. Todas as
extremidades são presas com
cordas de bambu trançado.
A estudante Helen Lee, criou
uma réplica da passarela em
um modelador computacional
de três dimensões.
O conceito para o
cahamado Rinbow Bridge,
foi tirado de uma pintura do
século XII, que retrata
aspectos da vida chinesa,
tais como métodos de
transporte, comércio,
planejamento urbano e
arquiteura.
-
239
Alunos do ensino médio,
montam as unidades do deck
do tabuleiro.
Os estudantes unem os
seguimentos dos elementos
estruturais (postes SDT) aos
conectores especiais.
Montagem da treliça em arco,
com os segmentos de
elementos estruturais de
peças roliças de madeira, nos
conectores especiais.
Um modelo sólido em 3d, da
passarela retratando oito
cabos de protensão.
PASSARELA EM ARCO PROTENDIDO
LPSA
Localização: Iowa, Estados Unidos.
Utilização: passarela de pedestres
Projeto: Ibrahim Al-Khattat, e equipe de estudantes do ensino médio.
Sistema estrutural: passarela em arco protendido [Light Prestressed
Segmented Arch (LPSA) Bridges: A Demonstration of Sustainable
Engineering]
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira.
Ligações: conexões especiais, e cabos de protensão
Passarela concluída: arco com barras de aço e esticadores.
Vista inferior do tabuleiro e sistemas de contraventamentos.
Primeniro a estrutura foi montada em terreno plano.
Fonte: AL-KHATTAT (2008).
Placa de base do ponto de
ancoragem para oito
cabos de protensão.
Detalhe dos conectores
especiais, que unem os
elementos estruturais de
peças roliças de madeira.
Prova de carga da
passarela, com três
veículos, sedo que no
vão central o veículo
é um furgão.
A passarela atende à
capacidade de carga para
veículos utilitários,
conforme os resultados da
análise.
-
240
Mão francesa da ponte.
Seção de base da peça.
Seção de topo da peça.
Detalhe da colocação do
parafuso.
Colocação dos anéis.
PONTE EM PÓRTICO
RIBEIRÃO DOS PORCOS
Localização: Ribeirão dos Porcos, Borborema, SP.
Projeto: LaMEM – João Cesar Hellmeister - 1974
Interessado: DER – Regional de Araraquara – SP.
Sistema estrutural: ponte em Pórtico, constituído por duas vigas bi-
circulares de rigidez de cada lado, com 20 metros de comprimento
com reforço central apoiada em duas diagonais.
Vãos: vão central com 15m, mais dois balanços 3 m nas extremidades
até atingir os aterros.
Comprimento total: 21 metros.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de eucalipto
Citriodora.
Diâmetros das peças: vigas bicirculares com diâmetro médio de 35
cm. Postes com diâmetro médio de 40cm.
Ligações: as longarinas são com seções transversais compostas por
postes de eucalipto Citriodora, interligados por anéis metálicos e
barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas, formando vigas bi-
circulares.
Tratamento: contra fungos e insetos.
Classe da ponte: Trem tipo para classe 36.
Projeto da ponte sobre o ribeirão dos porcos.
Fonte: HELLMEISTER (1978).
O tabuleiro também é formado pela composição de postes de
eucalipto Citriodora, interligados por anéis metálicos e barras
rosqueadas passantes, arruelas e porcas, porém formando um
elemento de placa. As vigas bi-circulares principais (longarinas) são
sustentadas por cabos de aço interligados aos postes.
Vista lateral da ponte
.
Fonte: HELLMEISTER (1978).
Vista inferior destacando as
vigas duplas bicirculares e o
tabuleiro com postes.
Vista Transversal.
Montagem da viga com seção
composta, com quatro peças
roliças.
-
241
Seção de base da peça.
Seção de topo da peça.
Detalhe da colocação do
parafuso.
Seção Composta Bicircular.
PONTE EM PÓRTICO
NOVA GRANJA VESPASIANO
Localização: Fazenda Nova Granja Vespasiano, SP.
Projeto: LaMEM
Data do Projeto 1982
Construção 1983
Interessado: Cia. Cimento Portland ITAÚ
Sistema Estrutural: Pórtico com 2 vigas laterais simplesmente
apoiadas.
Vão Central: 20 metros
Comprimento toal: 34 metros
Epécie: Eucalipto Citriodora
LIGAÇOES: Anéis metálicos e barras de aço roqueadas
Observações: Foram utilizadas 4 vigas bi-circulares simples ao invés
de apenas 2 vigas bi-circulares duplas.
Ponte em Pórtico, Nova Granja Vaspesiano.
Fonte: PARTEL (1999).
Montagem da viga
composta com
seção bicircular.
-
242
Seqüência da montagem:
Preparação dos sulcos para
os anéis, com serra copo.
Montagem das vigas bi-
circulares, com os anéis
instalados.
Vista do anél instalado, na
união da viga bi-circular.
Placas de suspensão e
grampos de fixação
dos
cabos.
Placas de base para a fixação
dos cabos.
PONTE PÊNSIL NITRO QUÍMICA S/A
Localização: Rio Tietê, Guarulhos, São Paulo, SP.
Projeto: LaMEM – João Cesar Hellmeister - 1976
Sistema estrutural: ponte pênsil, vigas de rigidez, dois postes de
15,5m de comprimento e diâmetro médio de 40cm.
Vãos: vão central c/ 31m e 2 vãos externos de 15,5 m.
Comprimento total: 62 metros.
Elementos Estruturais: 50m³ em Peças de Madeira Roliça de eucalipto
Citriodora.
Diâmetros das peças: vigas bicirculares com diâmetro médio de 35
cm. Postes com diâmetro médio de 40cm.
Ligações: as longarinas são com seções transversais compostas por
postes de eucalipto Citriodora, interligados por anéis metálicos e
barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas, formando vigas bi-
circulares. Análogo ao sistema das vigas, o tabuleiro também é
formado pela composição de postes de eucalipto Citriodora,
interligados por anéis metálicos e barras rosqueadas passantes,
arruelas e porcas, que compõe um elemento de placa.
Tratamento: contra fungos e insetos.
Classe da ponte: Trem tipo para classe 12.
Figura: Projeto da ponte pênsil. Fonte: Banco de Dados LaMEM.
Figura: Vista da Ponte Pêncial em fase de conclusão.
A série de figuras apresentam os detalhes construtivos mais
importantes durante a execução da ponte e ampla evidencia
do esquema estático adotado, com a utilização das
vigas bi-circulares como longarinas.
Fonte: HELLMEISTER (1978).
As vigas bi-circulares principais
(longarinas) são sustentadas
por cabos de aço interligados
aos postes.
Instalação das vigas no vão
central.
Armação dos guarda-rodas
e dethalhes dos
esticadores.
Vista frontal da ponte.
vista superior do tabuleiro.
Vista inferior do tabuleiro e
vigas bi-circulares de
rigidez.
-
243
Legenda:
1. seção roliça com duas
faces serradas e dois
cortes oblíquos para
descarga da força normal.
2. prancha de borda em
contraplaca 70X24cm.
3. prancha apoio das
bordas em carvalho.
4. calço de carvalho
5. pino metálico para
protensão
5a. Tubo M 12
5b. Peça de aplicação de
protensão M 12
5c. flange de aço
5d. capuz protetor
5e. tubo plástico protetor
5f. camada de resina epóxi
6. barra de aço de Φ 16mm
7. barra de armadura aço
de Φ 10 mm
8. ligação através de chapa
metálica pregada
9. parafuso M 16
10. concreto armado 10cm
11. camada de asfalto de
3cm
PONTE MISTA LE SENTIER
Localização: Lausanne, Suíça CH.
Utilização: ponte para veículos
Projeto: Natterer Bois-Consult. Etoy (CH), 1991
Sistema estrutural: Ponte em placa, com tabuleiro de estrutura mista
de madeira roliça e concreto armado e protendido, com comprimento
total de 13.0 m e largura total de 4,0 m
Diâmetros médios: 48 a 72cm
Ligações: Barras de aço com øl0 mm e ganchos metálicos. As peças
recebem uma fenda longitudinal e foram desbastadas na superfície
para compensar a conicidade das peças.
Tableiro da ponte mista
Corte transvesal – s/ escala
Detalhe longitudinal – s/ escala
Fonte: Netterer (1998).
Fotos da estrutura da ponte:
-
244
Detalhes construtivos da
Ponte Batalha:
Vista frontal do pilar de
Concreto Armado.
Vista lateral do pilar de
Concreto Armado.
Detalhe do Conector de
Aço CA50 Φ12,5mm
PONTE BATALHA
Localização: Paracatu, MG.
Classe da ponte: TB 45
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: retangular
Número de vigas: 9 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 43 cm
Concreto: fck 18 MPa
Conectores: aço CA50 Φ 12,5 mm colados c/ adesivo epóxi em
“X”, espaçamento 25cm nas extremidades e 50cm no centro
Largura: 4,0 m
Comprimento: 20,45 m (15,0 + 5,45)
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fundações: concreto armado
Vista da Ponte Batalha
Vista lateral
Vista inferior do tabuleiro
Fonte: CALIL, et al (2006).
Provas de carga, dos
tabuleiros da Ponte Batalha:
Prova de carga no menor vão
da ponte.
Prova de carga no menor vão
da ponte.
Prova de carga no maior vão
da ponte.
Prova de carga no vão
maior com dois veículos.
-
245
Seção A.A.: Muro de
contenção com pedra
argamassada, na cota
+100,35, mais alta da ponte.
Seção B.B.: Sistema de
contraventamento na primeira
fila das colunas de seção
composta dupla (cota 99,86).
Seção C.C.: Sistema de
contraventamento na segunda
fila das colunas de seção
composta dupla (cota 99,16).
Seção A.A.: Muro de
contenção com pedra
argamassada, na cota +98,68
mais baixa da ponte.
Ligação dos contravent. c/
barras roscada Φ25,4 mm.
PONTE CAMINHO DO MAR
Localização: Cubatão,SP.
Coordenadas GPS S 23º 51’ 26,2’’ e W 46º 26’34,7”, altitude 265m
Classe da ponte: TB 30
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: esconsa
Número de vigas: 16 longarinas roliças
Diâmetro médio: 33 cm
Concreto: fck 25 MPa
Conectores: aço CA50 Φ12,5mm colados c/ adesivo epóxi em
“X”, espaçamento de 25cm nas extremidades e 50cm no centro
Largura: 7,2 m
Comprimento: 24,0 m (6,0 + 12,0 + 6,0)
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: pilares de madeira e bloco de concreto armado
Perfil do tabuleiro para o lado da encosta.
Perfil do tabuleiro para o lado do vale.
Vista superior do tabuleiro com os conectores metálicos
Vista da Ponte Caminho do Mar
Fonte: CALIL et al (2006).
Prova de carga na
lateral direita
Prova de carga na
lateral esquerda
Vista lateral
Vista inferior do tabuleiro
Detalhe do Conector de
Aço CA50 Φ12,5mm
Detalhe de fixação dos
conectores nas peças de
madeira roliça, no tabuleiro.
-
246
Detalhes construvivod da
Ponte Capela:
Concretagem do tabuleiro.
Vista superior do tabuleiro
com os conectores
metálicos.
Paredes de contenção de
terra dos encontros.
Detalhe das fundações.
PONTE CAPELA
Localização: Piracicaba,SP.
Coordenadas GPS S 22º 50’ 57,1’’ e W 47º 54’ 7,9”; altitude 472m
Classe da ponte: TB 30
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: retangular
Número de vigas: 14 longarinas roliças (diâmetro médio de 33 cm)
Concreto: fck 20 MPa
Conectores: aço CA50 Φ25,4 mm instalados a cada 25 cm
Largura: 5,0 m
Comprimento: 7,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: pilares de madeira e blocos de concreto armado
Vista da Ponte Capela.
Fonte: CALIL et al (2006).
PONTE FLORESTINHA
Localização: Piracicaba,SP.
Coordenadas GPS S 22º 45’ 40” e W 47º 45’ 12,5”; altitude 450m
Classe da ponte: TB 30
Sistema estrutural: misto madeira e concreto
Geometria: retangular
Número de vigas: 12 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 32 cm
Concreto: fck 18 MPa
Conectores: aço CA50 Φ8,0 mm colados com adesivo epóxi em “X”,
espaçamento de 25 cm nas extremidades e 50 cm no centro
Largura: 4,0 m
Comprimento: 7,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: estacas de madeira
Vista da Ponte Florestinha.
Fonte: CALIL et al (2006).
Detalhes construtivos da Ponte
Florestinha:
Medição topográfica.
Prova de carga.
Armações no tabuleiro.
Vista inferior do tabuleiro.
-
247
Detalhes de projeto Estrutural
de pontes em vigas, com
madeira roliça de
reflorestamento:
Seção longitudinal de ponte
em vigas com madeira roliça
Tabuleiro com pranchas
de madeira serrada.
Seção transversal de ponte
em vigas com madeira roliça
Conexões.vigas-coluna, das
peças de madeira roliça.
PONTE ESTRADA FLORESTA
Localização: Piracicaba, SP.
Classe da ponte: TB 30
Sistema estrutural: vigas simples roliças de madeira
Geometria: retangular
Número de vigas: 7 longarinas roliças (diâmetro médio de 35 cm)
Largura: 5,0 m
Comprimento: 6,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: estacas de madeira
Vista da Ponte Estrada Floresta.
Vista inferior do tabuleiro.
Longarinas roliças. Vigas próximas, sob a região do rodeiro.
Fonte: CALIL et al (2006).
Detalhes construtivos
da ponte em viga:
Planta do muro de contenção
de terra. Posição das colunas
de contraforte.
Colunas de madeira roliça,
estaqueadas no solo, tendo
como função estrutural de
contrafortes do muro de
contenção de terra, nos
encontros.
Vista das colunas
estaqueadas, como
contrafortes do muro de
contenção de terra.
Tabuleiro de pranchas de
madeira serrada.
Rodeiro de madeira.
-
248
Detalhes construtivos da
Ponte Paredão Vermelho:
Cravação das estacas.
Muro de conteções de terra,
em um dos lados dos
encontos, concluído.
Posicionamento das
longarinas.
Instalação das armações.
Detalhe de proteção dos
topos.
Carreta carreagada para prova
de carga.
Prova de carga na ponte.
PONTE PAREDÃO VERMELHO
Localização: Piracicaba,SP.
Classe da ponte: TB 45
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: retangular
Número de vigas: 11 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 34 cm
Concreto: fck 18 MPa
Conectores: aço CA50 Φ12,5mm colados c/ adesivo epóxi em
“X”, espaçamento de 25cm nas extremidades e 50cm no centro
Largura: 5,0 m
Comprimento: 10,0 m
Elementos estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: estacas de madeira
Vista da Ponte Paredão Vermelho.
Fonte: CALIL et al (2006)
PONTE IBITIRUNA
Localização: Piracicaba,SP.
Coordenadas GPS S 22º 46’ 32” e W 47º 57’ 56”; altitude 492m
Classe da ponte: TB 45
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: esconsa
Número de vigas: 12 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 35 cm
Concreto: fck 18 MPa
Conectores: aço CA50 Φ12,5 mm colados c/ adesivo epóxi
inclinados a 45º, espaçamento de 25 cm nas extremidades e
50 cm no centro
Largura: 4,0 m
Comprimento: 6,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave
Fundações: estacas de madeira
Vista da Ponte Ibitiruna.
Fonte: CALIL et al (2006).
Detalhes construtivos da
Ponte Ibitiruna:
Detalhe do Conector de
Aço CA50 Φ12,5mm,
inclinados a 45º.
Disposição dos conectores
de aço, tracionados
inclinados a 45º.
Tabuleiro de madeira roliça,
instalação das armaduras.
Vista superior da ponte.
Prova de carga sem o
concreto.
Prova de carga final.
-
249
Detalhes construtivos
da Ponte 01:
Instalação dos conectores
de aço CA50 Φ12,5 mm
colados c/ adesivo epóxi,
em “X”, Nas peças de
madeira roliça que
compõem as longarinas
do tabuleiro.
Conectores e malhas de aço,
instalados sobre a estrutura de
madeira do tabuleiro.
Tabuleiro da ponte,
concretado.
Vista lateral da ponte.
Vista inferior do tabuleiro.
PONTE 01 - CAMPUS II USP
Localização: Campus II, USP, São Carlos, SP.
Coordenadas GPS 21º 59’ 57,9” S 47º 55’ 44,7” W, altitude 834m
Classe da ponte: TB 30
Sistema estrutural: misto madeira roliça e concreto armado
Geometria: esconsa 15º
Número de vigas: 22 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 33 cm
Concreto: fck 25 MPa
Conectores: aço CA50 Φ12,5 mm colados c/ adesivo epóxi, em
“X” espaçamento de 25cm nas extremidades e 50cm no centro
Largura: 10,0 m
Comprimento: 12,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Rloiça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fundações: estacas, blocos e viga de distribuição em concreto
armado
Vista da Ponte 01 concluída.
Fonte CALIL et al (2006).
PONTE 02 - CAMPUS II USP
Localização: Campus II, USP, São Carlos, SP.
Coordenadas GPS 21º 59’ 58,4” S 47º 55’ 44,0” W, altitude 833 m
Classe da ponte: TB 30
Sist. Est.: misto madeira roliça protendida e concreto armado
Geometria: esconsa 15º
Número de vigas: 22 longarinas roliças
Diâmetro médio: Φ 35 cm
Concreto: fck 25 MPa
Conectores: aço CA50 Φ12,5mm colados c/ adesivo epóxi em
“X”, espaçamento de 25cm nas extremidades e 50cm no centro
Largura: 10,0 m
Comprimento: 12,0 m
Elementos Estruturais: Madeira Rloiça de Eucalipto Citriodora
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fundações: estacas, blocos e viga de distribuição em concreto
armado
Vista da Ponte 02 concluída.
Fonte CALIL et al (2006).
Detalhes construtivos
da Ponte 02:
Instalação dos conectores
de aço CA50 Φ12,5 mm
colados c/ adesivo epóxi,
em “X”, Nas peças de
madeira roliça que
compõem as longarinas
do tabuleiro.
Conectores e malhas de aço,
instalados sobre a estrutura de
madeira do tabuleiro.
Preparo para a
concretagem.
Concretagem do tabuleiro.
Vista inferior do tabuleiro.
Tiras de compensado
servem como forma, para
estanquear o concreto.
-
250
O procedimento de montagem
da estrutura da cobertura do
quiosque é realizado no chão.
Após montada a estrutura da
cobertura, a mesma é içada
por caminhão munck, e
instalada sobre às colunas.
Estrutura do quiosque,
concluída.
Anel de compressão.
Treliças da estrutura da
cobertura do quiosque.
Conexão com chapas internas
na ligação vigas-coluna-banzo
superior. E barras de aço
rosqueadas passantes na
ligação do banzo inferior com
o banzo superior.
EDIFICAÇÃO DE QUIOSQUE
BEAUDETTE
Localização: Salt Lake City, UT, USA.
Utilização: edificação de quiosque
Projeto: Beaudette Consulting Engineers Inc. - 2001
Sistema estrutural: industrializado, cobertura de treliças e pórticos
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro
Diâmetros: Φ12 cm e Φ15 cm
Ligações: chapas internas, barras rosqueadas, arruelas e porcas, e
pino metálico com rosca (dowel nut)
Fundações: Sapatas em Concreto Armado.
Projeto Estrutural: Detalhes da treliça da estrutura da cobertura.
Detalhes da conexão com chapas internas da ligação vigas-coluna-
banzo superior da treliça da cobertura do quiosque.
Quiosque concluído.
Fonte: Beaudette Consulting Engineers Inc.
Maquete Eletrônica.
As colunas são fixadas em
placa de base de chapa de
aço, sobre às sapatas da
fundação de concreto armado.
Projeto Estrutural: conexão da
ligação vigas-coluna-banzo
superior da treliça.
Projeto Estrutural: conexão
das chapas internas da ligação
vigas-coluna-banzo superior
da treliça da cobertura.
Ligações: chapas internas,
barras rosqueadas, arruelas e
porcas, e pino metálico com
rosca (dowel nut).
-
251
Anel de compressão.
Vista das saídas frontal e
lateral esquerda do quiosque.
Estrutura com segmentos de
peças roliças, para formar o
arco sobre a abertura.
Vista inferior da estrutura dos
segmentos de peças roliças.
Ligação com Pino Metálico.
Estutura da união do quiosque
do fundo com o da lateral
direita.
QUIOSQUE DA EMBRAPA
Localização: Vila Serradinho, Campo Grande – MS.
Utilização: edificação do quiosque da EMBRAPA de Campo Grande
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense - 2009
Sistema estrutural: Cobertura de quiosque com vigas inclinadas e
escoras inclinadas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos e barras
de aço rosqueadas passantes, arruelas e porcas, inseridas
transversalmente nos elementos estruturais.
Fundações: Vigas inclinadas e escoras engastadas no solo.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009
Fachada Frontal do quiosque.
Fachada lateral direita do quiosque.
Fachada vista dos fundos do quiosque.
Fonte: Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Parte da cobertura Externa,
sapê.
Estutura da união dos três
quiosques.
Conexões com pinos
metálicos, na união dos três
quiosques.
Ligação com barras de aço
rosqueadas passantes,
arruelas e porcas.
Estruturas das vigas inclinadas
e escoras engastadas no solo.
Estruturas das vigas inclinadas
e escoras engastadas no solo,
em outro ângulo de visão.
-
252
Planta de cobertura.
Projeto estrutural: detalhes
das conexões:
Legenda do Projeto:
1 Colunas com seção
composta dupla: 2 x Ф 30 cm.
2 vigas inclinadas com seção
composta dupla: 2 x Ф 22 cm.
3 Terças com madeira
serrada: 18x22 (cm).
EDIFICAÇÃO DE GALPÃO RURAL
Localização: Garnzell, Baviera, Alemanha.
Utilização: edificação de galpão rural.
Projeto Arquitetônico: K. Hitzler, Munich (1988)
Projeto Estrutural: k. Neumaier, Landshut (1988)
Sistema estrutural: Galpão tipo pórticos atirantados.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Diâmetros médios: vigas inclinadas 2 x 22 cm; colunas: 2 x 30 cm.
Ligações: chapas de aço e fixação c/ barras de aço rosqueadas
passantes, arruelas e porcas.
Vão: 16,40 metros.
Comprimento: 36,10 metros.
Distância entre pórticos: 5,16 metros.
Elevação do Galpão.
Cobertura do galpão tipo pórtico, atirantado.
Tirantes com barras de aço, da cobertura do pórtico.
Pórtico: Vigas inclinadas e colunas com seção composta dupla.
Fonte:
NATTERER (1998)..
Sistemas Estruturais Usuais
de Culunas, por
NATTERER (1998):
Engastada na base e livre
no topo.
Apoiada na base e
articulada no topo.
Apoiada na base, apoiada
no topo, com travamento
intermediário articulado.
Apoiada na base, apoiada
no topo, com travamento
intermediário engastado.
Mão-francesa na base.
Cavalete assimétrico.
Cavalete simétrico.
Poste cruzado, ou poste em
X.
-
253
Fachada.
Apoio da estrutura portante
sobre um dos postes principais
Estrutura da cobertura: Treliça
espacial com madeira roliça de
pequeno diâmetro.
Modelo de sistemas
estruturais de coberturas com
treliças espaciais, por
NATTERER (1995):
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
TRELIÇA ESPACIAL
Localização: Gozeyama, Japão.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Arq. Yoshitaka Akui
Sistema estrutural: pórticos com cobertura de treliça espacial
sustentada por quatro postes em madeira roliça conectados entre si
por um quadro que assegura o contraventamento.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de pequeno diâmetro.
Ligações: conexões especiais para ligações de treliças espaciais
Planta da cobertura.
Planta de Elevação.
Fonte: NATTERER (1995)
Detalhes das conexões da
treliça espacial:
A
Legenda das ligações:
(A ) Nós, unidos por elemento
em aço com placas soldadas
entre si para peças com Φ
10,5 cm articuladas
individualmente no interior.
(B) e (C), apoio da estrutura
portante sobre um dos postes
principais com 945cm de
altura.
-
254
Maquetes de projetos de
estruturas de madeira:
Fonte: www.zanine.com.br
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
BRASÍLIA
Localização: Distrito federal, Brasília, BR.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto José Zanine Caldas (1975).
Sistema estrutural: Viga-coluna
Distribuição Espacial: planta ortogonal coberta por um telhado em
triângulos. Aeração permanente na base da fachada (região de clima
quente e úmido)
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Fontes: NATTERER (1998); PARTEL (1999)
-
255
Fachada.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CASA DE FÉRIAS
Localização: Hakone Kanagawa, Japão.
Utilização: edificação residencial.
Projeto Arquitetônico:
Chaire Masahiro Chatini, Univesidade Técnica
de Tóquio (1980).
Paredes: painéis de vedação.
Sistema estrutural: Pórtico.
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira.
Elevação: Modelo da estrutura tipo pórtico
Legenda do projeto:
1. parede externa: 15 cm.
2. colunas com peças de madeira roliça: 30 cm.
3. peças de madeira serrada para montantes: 50/110 mm
4. porta de correr de madeira.
5. porta de correr de madeira.
6. deslizante.
7. vigas com peças de madeira roliça: 30 cm.
8. vigas inclinadas com peças de madeira serrada: 80/180 mm
9. telhas
Fonte: NATTERER (1998).
Fachada.
-
256
Corte transversal. (1) madeira
de seção semi-circular da laje
mista de madeira e concreto
armado, na cobertura da
garagem. Altura total da laje,
23 cm.
Corte transversal.
Detalhe do conector metálico,
embutido na peça de madeira
semi-circular, colados com
adesivo epóxi e distribuído ao
longo do comprimento
longitudinal da peça.
Corte Longitudinal. Detallhe da
seção que corresponde à
nervura de concreto armado,
ao longo dos comprimentos
dos maiores vãos da laje de
cobertura da garagem ,
que são vairáveis,
de 7,38 m à 9,0 m.
Altura aproximada da camada
de concreto da laje com 10
cm. Altura da seção semi-
circular das peças de madeira
roliça da laje cm 13 cm.
O vão da laje mista de
cobertura da garagem, na
direção onde as peças semi-
circulares de madeira estão
distribuídas longitudinalmente
é de 6,5 m.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CLARENS
Localização:
Suíça
.
Utilização: edificação residencial
Projeto Arquitetônico: Gifles Bellmanfl Clarens (CH, 1992).
Projeto Estrutural: Natterer en Bois CosuIt, Etoy (CH).
Sistema estrutural: Laje mista madeira concreto armado.
Elementos Estruturais: peças de madeira com seção semicircular.
Planta baixa.
Corte b-b.
Detalhe C: Laje mista madeira semicircular e concreto armado.
Fonte: NATTERER (1998).
Segundo NATTERER (1998), a
empresa realizou uma intensa
abordagem na utilização de
elementos estruturais de
madeira nesta construção,
valorizando a execução com
peças de madeira de baixa
densidade.
A estrutura de laje mista de
madeira e concreto é garantida
pela instalação de um novo
sistema com pino metálico,
ancorado em um furo na
madeira.
Uma grande vantagem deste
sistema construtivo é a
dispensa da necessidade da
utilização de painéis de
compensados e sarrafos de
madeira para a confecção de
formas para as lajes de
concreto armado, pois os
próprios elementos estruturais
com peças de madeira
semicirculares, dispostos lado
a lado, já assumem a função
das formas. Desta maneira, o
sistema de montagem é
rápido, reduz o desperdício de
peças de madeira, e possibilita
a agilidade no tempo de
construção, pois não requer
mão de obra de desforma,
podendo a estrutura da laje
ficar pronta em uma semana.
Detalhe C.
Fase de montagem: instalação
das peças semi-circulares de
madeira, para formar o pano
da laje, e instalações das
armaduras.
Segundo NATTERER, estas
novas tecnologias são
competitivas, favorecem uma
melhoria na qualidade das
construções de edificações, e
fazem parte de esforços para
utilizações adequadas de
madeiras provenientes de
reflorestamento, tendo um
fundamental papel econômico.
-
257
Içamento das colunas, com
caminhão muque.
Fundação: aberduta para
execução do bloco de
concreto armado.
Vigas baldrame: esperas de
barras de Aço CA50, coladas
com adeseivo eepóxi, nos
furos na base da coluna.
Vigas baldrame em concreto
armado, interligadas aos
blocos de fundação.
Colunas engastadas,
concluídas.
Estrutura da cobertura:
vigas de respaldo e vigas
inclinadas de madeira roliça,
terças de caibros.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CIDADE JARDIM
Localização: Bairro Cidade Jardim, Campo Grande, MS.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto André Costa - 2002
Sistema estrutural: Sistema misto, laje pré-fabricada apoiada sobre
vigas de madeira serrada e cobertura viga-coluna com madeira roliça.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto, vigas de
madeira serrada, lajes pré-fabricadas, vigas baldrame de concreto
Armado.
Diâmetros médios dos postes: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Tratamento: Impregnação de CCA da Montana Química.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Acabamento e proteção superficial da madeira: osmocolor stain da
Montana Química.
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada em fase de construção.
Fachada da edificação concluída.
Fonte: www.flickr.com/photos/andre_costa/sets/72157606167215437/
Abertura na coluna, para
instalação de viga de madeira
serrada, com seção retangular.
Instalação das vigas serradas,
de seção retangular.
Vigas serradas, de seção
retangular, que suportam o
piso do pavimento superior.
Trilhos das lajes pré-fabricadas
treliçadas, apoiadas sobre as
vigas serradas, de seção
retangular, que compõem o
piso do pavimento superior.
Vista inferior da instalação dos
trilhos da laje pré-fabricada,
apoiados sobre as vigas de
madeira serrada.
Alvenaria com tijolos furados.
-
258
Içamento das colunas, com
caminhão muque.
Fundação: Poste engstado em
bloco de concreto armado.
Vigas baldrame em concreto
armado, interligadas aos
blocos de fundação.
Colunas engastadas,
concluídas.
Içamento das vigas c/ talhas.
Laje pré-fabricada apoiada
sobre as vigas de madeira
serrada. Conexão de duas
vigas de madeira serrada,
apoiadas no corte do poste.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
ITATIAIA
Localização: Bairro Itatiaia, Campo Grande, MS.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto André Costa - 2002
Sistema estrutural: Sistema misto, laje pré-fabricada apoiada sobre vigas de
madeira serrada e viga-coluna com madeira roliça.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto, vigas de madeira
serrada, lajes pré-fabricadas, vigas baldrame de concreto Armado.
Diâmetros médios dos postes: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Tratamento: Impregnação de CCA da Montana Química.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Acabamento e proteção superficial da madeira: osmocolor stain da Montana
Química.
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Vista frontal da estrutura. Maquete eletrônica da residência do Itatiaia,
desenvolvida pelo autor no Programa Microstation.
Fachada da edificação concluída.
Entalhe no topo da coluna. Berço de apoio para viga.
Fonte: www.flickr.com/photos/andre_costa/sets/72157605403315854/
Estrutura da cobertura da
fachada (cumeeira).
Estrutura da cobertura da
fachada (Beiral).
Alvenaria com tijolos furados.
Cobertura: Terças com
caibros de madeira
serrada.
Muro com MRR.
Acabamento e proteção da
madeira com osmocolor
stain da Montana Química.
-
259
Perspectiva da fachada.
Fachada frontal
Elevação: lateral esquerda.
Lateral esquerda.
Paredes com duas placas de
OSB, tipo sanduíche,
dispostas a 5 cm de distância.
Cobertura com telhas de fibra
vegetal.
EDIFICAÇÃO DE LOFT
BALANÇO
Localização: Campos do Jordão, SP.
Utilização: edificação de loft de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto André Eisenlohr
Sistema estrutural: colunas como postes e vigas com seção composta
por dois elementos de madeira serrada, e com contraventamentos
verticais e horizontais através de tirantes de cabos de aço.
Elementos Estruturais: colunas com peças de madeira roliça de
reflorestamento e vigas com madeira serrada.
Fundações: Blocos em Concreto
Loft na encosta. Colunas sobre blocos de concreto.
Fonte: www.casa.abril.com.br/planeta/casas/planeta_185377.shtml
Tirantes com cabos de aço.
Contraventamentos
horizontal, c/ cabos de aço.
Contraventamentos
verticais, c/ cabos de aço.
“A estrutura balança
sem sucumbir ao vento.
Cabos de aço cruzados
estabilizam a casa e dão
elasticidade, a estrutura
balança sem riscos,
afirma o arquiteto.”
Vigas com seção composta
por dois elementos.
-
260
Construção em encosta.
Telhas de aço galvanizado.
Revestimentos com tijolos
aparentes.
Varanda: deck de pinus.
Para garantir a durabilidade
das colunas estruturais de
madeira roliça, nas ligações
entre as colunas e os blocos
de fundação, criou-se placas
de base em aço galvanizado,
parafusadas nas bases das
colunas, e chumbadas nos
blocos de concreto. Desta
forma, isolam-se as peças de
madeira para proteger da ação
da umidade presente no solo.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CHALÉ CONTEMPORÂNEO
Local: Serra da Mantiqueira, São Bento do Sapucaí,SP.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto Roberto Amá (2005)
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009
Sistema estrutural: pórticos com viga sanduíche compostas de duas
peças de madeira serrada externas e uma peça de madeira roliça
interna, conectadas nas colunas de madeira roliça de eucalipto.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligações: conexões de aço galvanizado, parafusos e porcas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecimento: Usina Araucária
Fachada principal da edificação do chalé contemporâneo.
Placas de base da coluna, sobre blocos de fundação.
Fonte: Casa & Construção, número 41
Estrutura do salão.
Viga sanduíche compostas de
duas peças de madeira
serrada externas e uma peça
de madeira roliça interna,
conectadas nas colunas.
Seção transversal de diga
sanduíche compostas de duas
peças de madeira serrada
externas e uma peça de
madeira roliça interna.
-
261
Estrutura da varanda.
Cobertura com Treliças Howe.
Foto pela abertura.
Terças com madeiras roliças.
Coluna de canto, recebendo
as vigas.
Colunas de extremidades,
recebendo às vigas.
Colunas de canto e de
extremidades recebendo às
vigas.
Fachada principal.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
NATIVIDADE
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto Arquitetônico: João Mansur
Cálculo e Dimensionamento :
Callia Estruturas de Madeira
Planejamento e execução e :
Lock Construtura S.A.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
inseridos nos elementos estruturais viga-coluna.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fachada do fundo
Beirais da cobertura com terças de madeira roliça.
Fachada lateral
Fonte: www.callia.com.br
Estruturas das varandas em
balanço.
Mão-francesa nas
extremidades das vigas em
balanço das varandas.
Esquadrias de madeira
serrada, fixadas nas vigas e
colunas.
Estrutura da escada.
Placa de Base, coluna
espaçada do contato com o
piso.
Lote de peças roliças,
classificadas.
-
262
Cobertura da garagem,
com duas águas.
Sacada em balanço, sobre
viga com seção bicircular.
Viga com seção bicircular,
porém sem o uso de anéis.
Guarda corpo da varanda.
Viga intermediária de
travamento do pé direito duplo,
apoiada nas colunas de canto
e intermediária.
Aberturas na cobertura, para
entrada de iluminação natural.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CENTRO
Localização: Centro, Campo Grande, MS.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (2001)
Sistema estrutural: Viga-coluna com pé direito duplo.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
inseridos nos elementos estruturais viga-coluna.
Fundações: Blocos em Concreto Armado sobre estacas escavadas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada principal da edificação residencial.
Varanda da entrada principal da sala de estar.
Sistema estrutural viga-coluna com pé direito duplo da sala de estar.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Cobertura do banheiro.
Cobertura da sacada da suíte.
Escada de acesso ao
mezanino. com peças de
madeira roliça de meia seção.
Viga inclinada da cobertura do
mezanino com a sala, apoiada
no topo da coluna de canto.
Cobertura da varanda de
acesso à sala de estar.
Cobertura da sala de pé
direito duplo, que fica em
anexo ao mezanino.
-
263
Conexão de uma das colunas
intermediárias, da varanda.
Conexão de uma das colunas
centrais, da varanda.
Conexão da coluna de canto
da varanda à frente.
Conexão da coluna de canto
da varanda na lateral
esquerda.
Conexão da coluna interme-
diária, da varanda com a sala
social, na lateral esquerda.
Conexão de uma das colunas
centrais, da varanda com a
sala social.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CARANDÁ 3
Localização: Carandá 3, Campo Grande – MS.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (2005)
Sistema estrutural: Viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
inseridos nos elementos estruturais viga-coluna.
Fundações: Blocos em Concreto Armado sobre estacas escavadas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Vista geral da edificação e jardim no quintal.
Fachada da varanda e porta de acesso à sala social.
Vidro na cobertura para entrada de iluminação natural.
Estrutura da cobertura da sala social.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Estrutura da cobertura do hall
de entrada principal. Forro com
chapas de OSB.
Estrutura da cobertura
sobre à escada.
Estrutura da cobertura da
sala social, e conexões viga-
coluna, pé-direito duplo.
Colunas intermediárias e de
canto da sala social.
Patamar da escada.
Parte da fachada frontal.
-
264
Condomínio Sítio da Tribo II:
Corte A.A..
Condomínio Sítio da Tribo II:
Colunas de madeira roliça,
contraventadas com treliças
em X, constituídas por vigas
compostas de duas peças de
madeira serrada externas.
Condomínio Sítio da Tribo V:
vigas compostas de duas
peças de madeira serrada
externas, conectadas no topo
da Coluna de madeira roliça.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CONDOMÍNIO SÍTIO DA TRIBO
Localização: Ibiúna, SP.
Utilização: edificações residenciais, em condomínio
Projeto: Arquitetos Ignácio Mesquita e José Augusto Conceição
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça e serrada de
eucalipto e de pinus
Tratamento: eucalipto autoclavado.
Condomínio Sítio da Tribo I: Colunas de madeira roliça, vigas
compostas de duas peças de madeira serrada externas.
Condomínio Sítio da Tribo III: Colunas de madeira roliça, vigas e
mãos- fracesa de madeira serrada.
Condomínio Sítio da Tribo IV: Colunas de madeira roliça,
vigas de madeira serrada.
Condomínio Sítio da Tribo V: Colunas de madeira roliça, vigas
compostas de duas peças de madeira serrada externas.
Fonte: http://www.bparquitetura.com.br
Condomínio Sítio da Tribo I:
Paredes externas inclinadas,
construídas com peças
serradas de pinus.
Condomínio Sítio da Tribo I:
Colunas da garagem, com
peças roliças de madeira.
Condomínio Sítio da Tribo I:
vigas compostas de duas
peças de madeira serrada
externas, conectadas no
topo da Coluna de madeira
roliça.
Condomínio Sítio da Tribo I:
Varanda. Colunas de madeira
roliça, vigas compostas de duas
peças de madeira serrada
externas.
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265
Cobertura com treliças
polonceau reta invertida.
Mezanino: Sistema estrutural
viga-coluna.
Estrutura da escada.
Pé direito duplo, com
7,0 metros de altura.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
ALTO DE PINHEIROS
Localização: Alto de Pinheiros, São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteta Flávia Ralston
Sistema Estrutural: pórtico, viga-coluna e cobertura com
treliças polonceau reta invertida
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com parafusos metálicos
Fundação: blocos e pilaretes de concreto armado.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Pergolado e estrutura de peças roliças do painél de vidro.
Varanda: cobertura com treliças polonceau reta invertida.
Fonte: Casa & Construção, número 36
Cobertura com treliças
polonceau reta invertida.
Varanda: estrutura de
peças roliças do painél de
vidro.
Pilares de concreto
Armado: parte da
estrutura da casa.
Coluna de eucalipto do
pergolado do jardim.
Fachada.
-
266
Descritivo da obra:
1. Porta com madeira de
demolição.
2. Toda estrutura da casa
(colunas, vigas e
madeiramento da cobertura),
são de eucalipto tratado em
autoclave e proteção com
duas demãos de stain.
3. Sala de Estar Jantar.
Estrutura da cobertura
aparente.
4. sala de jantar.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
NO LITORAL ITACARÉ
Localização: Itacaré, Litoral Baiano, BA.
Utilização: edificação residencial, térrea
Projeto:
Arquiteto Ademar Gustavo Sá Santos
Sistema estrutural: viga-coluna, cobertura e terças com madeira roliça
de eucalipto
Telhas: taubilha, telhas de madeira 20cmx50cm pregadas na estrutura
da cobertura, com pregos galvanizados.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Proteção Externa: duas demãos de stain
No topo do morro, o terreno é estreito e comprido, com o lado maior
voltado para o mar.
Todos os ambientes tem vista para o Mar. O arquiteto, pensou nisso
ao desenhar a planta em três blocos (o do casal, o de estar e o dos
hóspedes), organizados em torno do terraço.
Fonte: Arquitetura & Construção, Editora Abril, Dez 2005.
5. Nos quartos as telhas não
ficaram aparentes, foram
utilizados forros de angelim.
6. Muito usadas no litoral da
Bahia, as telhas de madeira
(taubilha) 20cmx50cm, foram
fixadas na estrutura da
cobertura com pregos
galvanizados. A manta da
subcobertura é obrigatória
para evitar infitrações. Foram
cortadas em tiras e colocadas
nos trechs em que as telhas
sobrepõem.
7. Vista da área da piscina.
8. Gradiis também de madeira
roliça de eucalipto.
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267
Tirante de aço, do pórtico.
Terças de Madeira roliça,
apoiadas sobre à viga,
também de madeira roliça.
Vedação entre terças e vigas,
com sarrafos.
Conexões da base do espigão
de madeira roliça do telhado,
apoiando sobre a conexão
de canto das vigas
de madeira roliça.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
BÚZIOS
Localização: Manguinhos, Búzios, RJ.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Arq. Maurício Magarão, Arq. Cilene Marx (Cadas Arq.)
Ano: 2007
Sistema estrutural: pórtico e viga-coluna
Ligações: Entalhes na madeira, e fixação com pinos metálicos
Fachada: estrutura do deck sobre a piscina.
Estrutura do deck coberto. Ao fundo, estrutura do muro.
Sala de estar e jantar: cobertura com telhas cerâmicas.
Estrutura da cobertura da sala de estar e jantar.
Fonte: www.cadas.com.br
Estruturas da residência,
pórticos, compostos por vigas
e colunas de madeira roliça.
Entalhes nas conexões das
vigas de madeira roliça,
com às colunas.
Ofurô:tora de madeira.
Pórticos da estrutura da
cobertura do deck,
composto por vigas de
madeira serrada e colunas
de madeira roliça.
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268
Estrutura da sala de jantar.
Estrutura do corredor de
acesso à sala de jantar.
Área externa da varanda.
Pórtico c/ duchas na piscina.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
PRAIA DO FORTE
Localização: Praia do Forte, Salvador, BA.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Arquiteto David Bastos
Sistema estrutural: Pórticos
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto Tratado.
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave. Nos cortes e furos,
foram aplicados pentox da Montana Química.
Acabamento e proteção externa: Osmocolor da Montana Química.
Plantas baixas da edificação.
Suspensa do solo por meio de palafitas, a casa se livra de umidade. A
altura também melhora a ventilação.
Fonte: Arquitetura & Construção, setembro de 2005.
Estrutura da varanda.
Estrutura da cobertura da
varanda. Beirais de 1 metro.
Terças, com madeira roliça.
Acabamento e proteção das
estruturas de madeira com
Osmocolor da
Montana Química.
Estrutura da sala de estar.
Estrutura da cobertura da sala
de estar.
-
269
Vista frontal da estrutura da
varanda de acesso à sala.
Perspectiva da estrutura da
varanda de acesso à sala.
Instalação de chapas com
dentes estampados nas
extremidades das peças.
Conexão da estrutura da
varanda com a sala.
Estrutura da varanda da
churrasqueira. Sofás e mesa
da varanda com peças roliças.
Estrutura da cobertura da
varanda da churrasqueira.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
TERRAVISTA - LOTE 14
Localização: Terravista, lote 14, Salvador, BA.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Arquiteto David Bastos
Sistema estrutural: Pórticos e coberturas de treliça howe
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto Tratado.
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fachada geral da edificação. Estrutura de pórtico.
Estrutura de pórtico e estrutura da cobertura da sala com terças de
madeira roliça.
Estrutura da cobertura da sala, vista de outro ângulo.
Fonte: www.davidbastos.com
Vigas da estrutura do
banheiro.
Estrutura do guarda corpo da
sacada, com peças roliças de
madeira de reflorestamento.
Viga de travamento do pórtico
da varanda de acesso à sala.
Estruturas da garagem e do
hall de entrada.
Estrutura do Hall de entrada.
Iluminação da estrutura da
varanda de acesso à sala.
-
270
Estrutura da cobertura com
peças roliças de madeira.
Estrutura da sala de jantar.
Instalação de chapas com
dentes estampados nas
extremidades das peças.
Exemplo de chapas com
dentes estampados na
extremidade de uma viga.
Ao fundo, mão francesa que
apóia a viga de sustentação
do pergolado sobre a piscina.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
TERRAVISTA - LOTE 77
Localização: Terravista, lote 77, Salvador, BA.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Arquiteto David Bastos
Sistema estrutural: Pórtico, viga-coluna.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto Tratado.
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fachada da edificação.
Estrutura da sala: Sistema estrutural viga-coluna.
Pergolado: Sistema estrutural de pórtico.
Fonte: www.davidbastos.com
Viga segundária, apoiada
normalmente através de
entalhe e pino metálico,
lateralmete na viga principal.
Conexão da viga, através de
entalhe normal à coluna.
Conexão viga,, através de
entalhe no topo da coluna.
Viga apoiada sobre o entalhe
no topo da coluna.
-
271
As toras de madeira roliça de
eucalipto, utilizadas na
estrutura, foram transportadas
imersas ao mar, amarradas a
um barco que as rebocou até
a Ilha do Araújo.
Estruturas da varanda, com
peças roliças.
Estrutura da sala. Sistema
estrutural viga-coluna.
Foram utilizadas mãos
francesas em algumas
ligações viga-coluna.
Detalhe de uma mão
francesa, interligando a
viga à coluna.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
ilha do araújo - paraty
Localização: Ilha do Araújo, Paraty, RJ.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteta Iris Carneiro
Construção: Marcos da Costa Monteiro Filho
Dados: Arquitetura & Construção, Editora Abril, Set 2008.
Sistema estrutural: viga-coluna e assoalhos sobre vigas de madeira
serrada.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Telhado: cobertura de madeira com taubilha
Pé direito: 8 metros
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Acabamento e proteção da madeira: Osmocolor Stain, da Montana
Química.
Vista frontal da edificação. Beirais de 80 cm de profundidade evita
entrada de chuva pelo ripado longo abaixo do telhado.
Fonte: Arquitetura & Construção, setembro de 2008.
Apenas a área dos quartos
está apoiada diretamente no
solo, sobre uma fundação de
sapata corrida. As colunas de
eucalipto foram erguidas sobre
o pilotis de concreto.
Detalhe dos assoalhos sobre
vigas de madeira serrada,
apoiadas na viga de madeira
roliça de eucalipto.
Detalhe de uma conexão de
vigas em uma coluna de
extremidade.
Vista interna da sala de jantar.
A estrutura da cobertura, foi
projetada propositalmente com
caibros em linha, a fim de
formar um efeito listrado,
espaçados a cada 15cm,
dispensando a utilização das
ripas. O ganho estético porém
pesa no bolso, pois consome
quatro vezes mais madeira
que o sistema convencional.
-
272
Estrutura da varanda.
Estrutura do mezanino.
Vigas com seção bicircular.
Estrutura do pergolado.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LITORAL DE TRANCOSO
Localização: Litoral de Trancoso, Bahia.
Utilização: edificação residencial, sobrado de dois pavimentos
Projeto: Arquiteto Thomas Michaelis
Sistema Estrutural: viga-coluna, vigas simples e vigas de seção
bicircular
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto com
certificação de procedência.
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
inseridos nos elementos estruturais viga-coluna.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fachada, lado da piscina.
Fonte: Construir Rústicas, N° 03, 2009. Casa Dois Editora.
Terças de madeira roliça.
Vigas da cobertura da sala.
Mirante com vista para o mar.
Estrutura do quiosque com
peças roliças de madeira.
Fachada principal.
-
273
Vista interna da sala de estar.
Estrutura com vigas de
madeira roliça. Terças da
cobertura com vigas madeira
serrada.
Colunas de madeira roliça,
fixadas em pilaretes de
concreto armado revestido
com pedras.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
florianópolis
Localização: Ilha de Florianópolis, SC.
Utilização: edificação residencial, sobrado de quatro pavimentos
Projeto: Henrique Reinach e Maurício Mendonça
Construção: Manoel L. S. Farias e Luiz Fernando Luz Silva
Sistema estrutural: Sistemas de Pórticos, a parte frontal da edificação
a estrutura é composta por pórticos com postes de eucalipto. As
demais áreas a estrutura é de concreto armado.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecimento da madeira roliça: IRPA
Vista Frontal da edificação.
Para construir o mirante na cobertura da residência, a estrutura
frontal da edificação foi construída com pórticos de madeira
roliça. Esse desenho de cobertura disfarça a altura de 12 m.
Fonte: Arquitetura & Construção, Editora Abril, Dez 2005.
Detalhe do pórtico da lateral
esquerda da edificação.
Vista dos fundos da
edificação.
Pergolado na piscina.
Pergolado na varanda do
mirante.
-
274
Vista interna da varanda com
pergolado.
Verga de madeira roliça, sobre
a porta de entrada principal.
Coluna de canto da varanda
com vista para o mar.
Viga inclinada da estrutura
da cobertura.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
BRANCO NATURAL
Localização: Condomínio em Búzios, RJ.
Utilização: Condomínio com 10 edificações residenciais semelhantes,
com sobrados de dois pavimentos
Projeto do condomínio: Zinho Paccaud; Daniel Paccaud.
Projeto de personalização desta residência: Arq. Isabella Lucena
Correia.
Sistema estrutural: varandas, pergolados e coberturas, com sistemas
de pórticos com madeira roliça, demais áreas com estruturas de
concreto armado.
Aqui, a atmosfera convida a relaxar com todo o conforto.”
Fachada, padrão do condomínio, tem amplos vãos
que proporciona luz natural.
Estrutura do pergolado com peças roliças de madeira.
Fonte: Arquitetura & Construção, Editora Abril, Mar 2009.
Viga inclinada da estrutura da
cobertura da suíte.
Planta baixa do
pavimento térreo.
Planta baixa do
pavimento superior.
“Sustentabilidade: Um estudo
recente do Laboratório
Nacional Lawrence Berkeley,
na Califórnia, mostrou que
pintar os telhados e
fachadas de branco ajuda a
combater o aquecimento
global
. Enquanto as
coberturas escuras absorvem
80% do calor externo, as
claras refletem até 90% da luz
solar. Com isso, cidades com
mais telhados brancos
sofreriam menos com as ilhas
de calor.”
Fonte: www.onedegreeless.org
-
275
Montagem da estrutura, em
Avaré, SP.
Treliça Howe.
Treliça Polonceau
Invertida, em Vitória ES.
Nó da treliça: ligação com
chapa interna e parafusos.
Nó da treliça: ligação com
chapa externa e parafusos.
Beirais e terças com MRR.
Pergolado e gradil com MRR.
EDETALHES CONSTRUTIVOS
CALLIA ESTRUTURAS DE MADEIRA
Localização: São Paulo, SP.
Projetos: Callia Estruturas de Madeira
Sistemas estruturais: viga-coluna, pórticos, treliças e quiosques
Elementos Estruturais: Peças roliças de Madeira
Ligações: Entalhes na madeira, fixação com chapas (internas e
externas) de aço galvanizadas e barras rosqueadas passantes,
arruelas e porcas.
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave.
Encontro de vigas laterais e espigão. Foi usado um martelete para o
espigão e barra rosqueada Ø1/2" para as vigas de travamento laterais.
Encontro de vigas duplas com pilar. Ligação com lingueta de
aço galvanizado na viga inferior e uma cantoneira na viga
superior. A viga é dupla p/ receber carga da laje treliçada.
Ligações em coluna central.
Fontes: www.callia.com.br
www.estruturasdemadeira.blogspot.com
Cobertura de residência em
Belo Horizonte, MG.
Terças: Composições de raios.
Ligações: barras rosqueadas.
Cunha de compressão central.
Anel de compressão central.
Ligação de base de coluna, em
placa de base de aço
galvanizado.
Placa de base de aço
galvanizado: transição do
bloco de concreto para a
coluna de madeira. Foi
desenvolvida na Callia
Estruturas de Madeira. Este
Elemento eleva a coluna de
madeira, evitando o contato da
mesma c/ o concreto. Com
isso a água nesta região
evapora rapidamente, evitando
o apodrecimento da
base da coluna.
-
276
Alguns cuidados no projeto
ajudam a aumentar a vida útil
da madeira. O arquiteto James
criou beirais largos, fundações
elevadas e um telhado com
caimento perfeito, que evita
acúmulo de água na madeira,
e o conseqüente surgimento
de insetos e fungos. As
fundações e alvenarias, foram
executadas em três meses.
Em trinta dias, a equipe da
Tora Log Home, ergueram
todas as paredes de madeira e
a estrutura do telhado.
Entre os troncos sobrepostos,
aplica-se uma espuma de
vedação, que evita o
surgimento de fendas. Para
reforçar a junção, são
instalados parafusos longos
em toda a extensão da parede
passando pelas toras.
Estrutura da pérgula no hall de
entrada: Entalhes precisos nas
conexões das peças.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
CASA NA FAZENDA
Localização: interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial de casa em fazenda
Projeto: Arquiteto James Lawrence Vianna
Cálculo Estrutural:
Raphael Bonan
Execução: Tora Log Homes e NAJ Construções (2002)
Sistema estrutural: sistema industrializado (pré-fabricado) constituído
pela composição de painéis com peças roliças e pórticos.
Elementos Estruturais: vigas, colunas e painéis de MRR com diversas
espécies de eucalipto: Citriodora, Urophylla, Grandis e Cloeziana.
Tratamento: eucalipto autoclavado.
Acabamento e proteção externa: Stain Osmocolor (Montana Química).
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com, parafusos passantes
longos, inseridos nos elementos estruturais.
Fundações: Blocos de Concreto e baldrame de concreto c/ 40 cm de
altura, que contorna a casa, e sevem de base para às toras.
Inspirado nas tradicionais log home americanas, a construção recorreu
a técnicas modernas que garantem acabamento refinado e vida longa
às paredes de toras de eucalipto, comenta o arquiteto James.
Duas demãos de impregnante do tipo stain (Osmocolor, da Montana
Química) protegem o madeiramento. Ele deve ser reaplicado a cada
dois anos. 'Assim, o eucalipto pode durar tanto quanto uma parede de
alvenaria', diz Lupércio Barros Lima, da construtora Tora.
Fonte: Arquitetura & Construção, Edição de julho de 2003.
Nas logs tradicionais, as
próprias paredes apóiam o
telhado. Como este projeto é
muito recortado, com clarabóia
e painéis de vidro, foi preciso
acrescentar pórticos e colunas.
Alguns desses pórticos,
compostos por vigas e
colunas, ficam aparentes no
interior da sala, sustentando
também as vigas do mezanino.
Entalhes precisos, e parafusos
nas conexões das peças.
Na sala principal, dois
troncos paralelos formam a
viga inclinada, que
sustentam os degraus da
estrutura da escada.
-
277
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 1
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Planta baixa: casa do projeto 1
Fachada: estrutura da varanda. Fonte:.
www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sala: paredes internas.
Sala: paredes internas.
Varanda: paredes externas.
-
278
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA – PROJETO 2
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Planta baixa: casa do projeto 2
Fonte:. www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Vista externa: colunas da
varanda.
Estrutura da varanda:
colunas c/ peças roliças
com seção composta tripla
e vigas com seção
composta dupla.
Abertura com instalação de
janela.
-
279
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL DE KITNET
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 3
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Planta baixa: casa do projeto 3
Fachada: sistema log homes.
Fonte:. www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Vista externa: conexões de
cantos de paredes.
Estrutura da varanda: Peças
roliças de seção compostas.
Área de churrasqueira.
-
280
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 4
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Planta baixa: casa do projeto 4
Fachada: sistema log homes. Fonte: www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sistema de conexões de
paredes.
Estrutura da varanda: pórtico
com peças roliças de seção
composta dupla.
Outro ângulo de visão do
pórtico.
-
281
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL DE KITNET
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 5
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Detalhes do projeto 5. Fachada: sistema log homes.
Fonte: www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sistema de conexões de
paredes.
Fachada, colunas na varanda.
Estrutura da varanda: colunas
com peças roliças de seção
composta tripla.
-
282
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 6
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Detalhes do projeto 6.
Fonte: www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sistema de conexões de
paredes.
Estrutura da cozinha tipo
americana.
-
283
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 7
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Detalhes do projeto 7.
Fachada.
Fonte: www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sistema de conexões de
paredes.
Estrutura da varanda.
Colunas de peças roliças, com
seção composta tripla e vigas
com seção composta dupla
-
284
Seções transversais, das
toras, torneadas na indústria.
Sistema de encaixes dos
entalhes, nas toras.
Formação dos cantos das
paredes.
Ligações: Entalhes na
madeira. Fixação com longas
barras rosqueadas, de aço
galvanizadas, instaladas em
toda a extensão da parede
passando pelas toras, com
arruelas e porcas de aperto
nas extremidades.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME DE PINUS
IRPA - PROJETO 8
Localização: Interior de São Paulo, SP.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Eng. Luiz Fernando Bressan
Sistema estrutural: estruturas compostas por painéis. O sistema
construtivo é industrial, pré-fabricado, tipo “Log Home” americanas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: IRPA, São Carlos, SP
Detalhes do projeto 8.
Fachada.
Fonte: www.casabella.etc.br
Madeira de reflorestamento,
tratada com Impregnação de
CCA em autoclave.
Torno para peças roliças.
Entalhes para conexões nos
encontros de paredes, de
construções com sistemas
estruturais tipo Log Homes.
Sistema de conexões de
paredes.
Estrutura da varanda.
Colunas e vigas de peças
roliças, com seção composta
tripla.
-
285
Arquitetônico: Planta Baixa.
Arquitetônico: Fachada lateral.
Perspectiva 1: Estrutura das
paredes, vigas e colunas.
Perspectiva 2: Estrutura com
acréscimo das vigas do sótão.
As peças de madeira roliça,
são entregues embaladas.
Seção das peças roliças
torneadas na indústria.
O sistema de cobertura verde
revestidas com gramas, tem
sido muito utilizado na França.
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
LOG HOME FRANÇA
Localização:
Bretagne,
França.
Utilização: edificação residencial
Projeto: Projet EST (2007)
Sistema estrutural: log home industrializado.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Ligações: Entalhes na madeira. Fixação com longas barras
rosqueadas, de aço galvanizadas, instaladas em toda a extensão da
parede passando pelas toras.
Fundações: Concreto Armado.
Projeto Execução: Planta baixa.
Projeto Execução: Fachada frontal.
Projeto Execução: Fachada lateral.
Vista frontal da residência.
Fonte: www.projet-est.com
Detalhes construtivos:
Após realizada as obras de
fundações, normalmente de
concreto armado, são
montadas as peças de
madeira roliça, que formam os
painéis das paredes
estruturais.
Modelo do encaixe das
paredes de canto.
Fase de construção das vigas
do pavimento do sótão.
Fase de construção da
estrutura da cobertura.
Encaixe na união das
paredes de extremidades.
Vista do fundo da edificação.
-
286
Vista interna do quarto.
Paredes: toras dispostas na
posição vertical.
Sala de estar/jantar
Ducha para piscina.
Grades, portões...
EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL
log cabins
Localização: British Columbia, Canadá.
Utilização: edificação residencial, casa térrea
Projeto: Arquiteto Christopher Secor - 1982
Sistema estrutural: Log Home
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Fachada frontal.
Fachada Lateral Esquerda.
Sala: Estrutura viga-coluna.
Fonte: www.christophersecor.com/Loghomes.html
Exemplos de projetos de
Jardins Utilizando elementos
de madeira roliça de
reflorestamento:
Muro de contenção de
jardim.
Muro de contenção de
jardim.
Decoração da cascata.
Passarela.
Fonte:
www.clarissahaas.com.br
-
287
Processo de montagem das
edificações residenciais:
Recebimetno na obra,
dos painéis pré-fabricados
das paredes.
içamento dos painéis pré-
fabricados das paredes, com
auxilio de um caminhão
guindaste.
Posicionamento e montagem
dos painéis pré-fabricados das
paredes, com auxilio de um
caminhão guindaste.
Instalação do painél da
estrutura que compõe a
inclinação da cobertura, sobre
a parede já instalada.
Montagem das vigas do piso
do pavimento superior, fixadas
através de consoles metálicos.
EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS
LOG HOME CALIFÓRNIA
Localização: Califórnia, USA.
Utilização: Diversos modelos de edificações residenciais
Construção: Whisper Creek Developers Inc. Log Homes-Grizzly Log
Builders
Sistema estrutural: Log Home industrializado, pórticos e viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus da Califórnia
Ligações: Entalhes na madeira, consoles metálicos e fixação com
pinos metálicos, barras de aço rosqueadas, arruelas e porcas.
Vigas de madeira roliça, apoiadas em consoles metálicos,
fixados nas vigas de madeira serrada.
Sistema de pórticos, com vigas fixadas em consoles metálicos.
Mesanino: consoles metálicos fixando às vigas nas colunas.
Fonte: www.grizzlylogbuilders.com
Alguns modelos de edificações
residenciais com o sistema
industrializado de log homes,
construído pela Whisper Creek
Developers Inc. na Califórnia:
-
288
Detalhes da estrutura do
galpão de dois pavimentos do
ateliê de artista plástico.
Ligação viga inclinada-coluna
de canto, cobertura do pórtico.
Conectores de chapas
metálicas galvanizadas
perfuradas, para
ligações com pregos, em
galpões tipo pórtico, com
madeira roliça.
Ligação viga-coluna do
pavineto superior.
Pavimento superior,
colunas de canto e
intermediária.
Treças da cobertura com
madeira roliça de eucalípto.
Cobertura da varanda.
ATELIÊ DE ARTISTA PLÁSTICO
Localização: Carandá, Campo Grande, MS.
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (1998)
Sistema estrutural: Galpão tipo pórtico com vigas inclinadas
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Conectores de chapas metálicas galvanizadas perfuradas,
para ligações com pregos, em madeira roliça.
Fechamentos: Alvenarias com tijolos cerâmicos maciços e pedras.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada da edificação do sobrado do ateliê de artista plástico.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
EDIFICAÇÃO DE CLÍNICA VETERINÁRIA
Localização: Carandá, Campo Grande, MS.
Projeto: Arquiteto André Costa (2002)
Sistema estrutural: viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada principal da clínica veterinária.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Detalhes da estrutura da
edificação de clínica
veterinária.
Treças da cobertura com
vigas de madeira serrada.
Colunas de canto e
intermediária.
Conexão viga-coluna, viga
apoiada no topo da coluna e
interligada com pino metálico
de vergalhão de aço CA50.
Muro com madeira roliça.
-
289
Vista frontal da edificação.
cobertura de madeira com
taubilha.
O forro do mezanino é MDF.
Assoalhos c/ madeira serrada
de eucalipto, c/ 4,50mx2,70 m.
EDIFICAÇÃO DO ATELIÊ
lugar do artista
Localização: Região Serrana do Rio de Janeiro, RJ.
Utilização: edificação de ateliê, sobrado de três pavimentos
Projeto e construção: Arquiteto Luiz Carlos Diniz (2003)
Dados: Arquitetura & Construção, Editora Abril, Set 2008.
Sistema estrutural: Sistema de galpão Misto, colunas e vigas de
Madeira roliça, vigas inclinadas de estrutura metálica com perfis i, lajes
de concreto pré-moldado
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Telhado: cobertura de madeira com taubilha
Pé direito: 8 metros
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Vigas metálicas inclinadas de perfil i, de 15 metros de comprimento
com mãos francesas do mesmo perfil, conectadas
às colunas de madeira roliça de eucalípto.
Fonte: Arquitetura & Construção, setembro de 2008.
Estrutura da laje de
concreto pré-moldado,
apoiada sobre às vigas de
madeira roliça de eucalípto.
Estrutura do mezanino: laje
de concreto pré-moldado,
apoiada sobre às vigas de
madeira roliça de eucalípto.
Cozinha no subsolo:
estrutura da laje da cozinha
em concreto pré-moldado,
apoiada sobre às vigas de
madeira roliça de eucalípto.
Estrutura da laje da
varanda em concreto pré-
moldado, apoiada sobre às
vigas de madeira roliça de
eucalípto.
-
290
Vista lateral esquerda.
Fachada envidraçada.
Vigas com seção composta
dupla, fixadas nas colunas,
com barras de aço rosqueadas
passantes, arruelas e porcas.
Vista lateral direita.
Balanços reforçados com
tirantes como suspensão.
Vista interna do escritório.
À direita escoras inclinadas
definitivas (mãos francesas
tridimensionais), sustentam a
estrutura da cobertura do
escritório.
Fase final da construção.
EDIFICAÇÃO COMERCIAL
ESCRITÓRIO DA UPM TRAMASUL
Localização: Indubrasil, Campo Grande, MS.
Utilização: edificação de escritório comercial
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (2010)
Sistema estrutural: Viga-coluna inclinada e escoras inclinadas
definitivas (mãos francesas tridimensionais) da estrutura da cobertura.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Citriodora.
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com barras rosqueadas
passantes (aço Ф10mm e Ф12,5mm), inseridas nos elementos
estruturais vigas-coluna, fixadas com arruelas e porcas.
Fundações: Colunas engastadas diretamente em Blocos de Concreto
Armado.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Acabamento e proteção externa das peças roliças: Osmocolor Stain
da Montana Química S.A.
Dados: enviados via e-mail pelo autor do projeto em abril de 2010.
Fachada principal em fase final de construção.
Pérgolas em balanço, sobre a área de estacionamento.
Fachada concluída. Lavatório do banheiro.
Fonte: Fotos do Autor do projeto (2010).
Escoras inclinadas (Mãos
Francesas), escoram a
estrutura da cobertura
interna do escritório.
Detalhe das conexões das
escoras inclinadas (Mãos
Francesas tridimensionais),
fixadas c/ barras rosqueadas
passantes, arruelas e porcas.
Lixamento dos elementos
estruturais de madeira
roliça. Preparo para
aplicação de Osmocolor
Stain da Montana Química.
Sistema de instalação dos
vidros da fachada com
sarrafos fixados nas peças
roliças.
Barras de aço da viga
baldrame, inseridas na
base da coluna.
-
291
Det. da estrutura da edificação
comercial de boutique.
Estrutura de parte da
cobertura da sala social.
Detalhe do vidro na cobertura
para entrada de iluminação
natural.
Conexão das vigas c/ a coluna
do canto direito da edificação.
Viga principal apoiada sobre o
entelhe no topo da coluna e
fixada com pinos metálicos de
vergalhões de Aço CA50.
Furação para a confecção da
ligação por entalhe, para
encaixe da viga de madeira
roliça, no topo da coluna.
Confecção do entalhe, para
encaixe da viga de madeira
roliça, no topo da coluna.
Instalação do pino metálico,
inserido transversalmente, nos
elementos estruturais.
EDIFICAÇÃO COMERCIAL
DE BOUTIQUE
Localização: Jardim dos Estados, Campo Grande, MS.
Projeto: Arquiteto Artur Pérez (2002)
Sistema estrutural: Viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligação: entalhes na madeira e pinos metálicos, unindo os elementos
estruturais.
Fundação: Colunas engastadas nas fundações.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada principal de edificação comercial para boutique.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
EDIFICAÇÃO DE ESTANDE ASA-DELTA
Local: Parque de Expo. Laucidio Coelho,
Campo Grande, MS
Utilização: Edificação de estande para exposições de produtos
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (2007)
Sistema estrutural: tipo asa-delta, com vigas inclinadas e colunas
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligação: Barras de aço rosqueadas passantes, arruelas e porcas,
inseridas transversalmente nos elementos estruturais, unindo às vigas
às colunas.
Fundação: Colunas engastadas nas fundações.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada da edificação do estande para exposições de produtos.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Det. da estrutura da asa-delta.
Topo da cobertura
Estrutura da cobertura c/ duas
vigas inclinadas principais, e
doze vigas inclinadas
dispostas em forma de escama
de peixe.
Conexões na ligação das duas
vigas inclinadas principais, no
topo da cobertura, junto ao
topo das duas colunas.
Vista lateral da ligação das
vigas intermediárias de
travamento, com às colunas.
Vista frontal da ligação das
vigas intermediárias de
travamento, com às colunas.
Ligações com barras
rosqueadas passantes,
Arruelas e porcas.
-
292
Estruturas dos galpões com
sistema estrutural tipo pórtico.
Içamento das peças de
madeira roliça, com caminhão
muque, para montagem da
estrutura do galpão.
Estrutura da cobertura
(cumeeira) do galpão.
Estrutura da Cobertura, com
madeira roliça e terças com
madeira serrada. Cobertura do
galpão, com telhas cerâmicas.
EDIFICAÇÃO DE CASA NOTURNA
BAR TOZEN
Local: Pq. de Expo. Laucidio Coelho, Campo Grande, MS.
Utilização: edificação comercial, bar com decoração e gastronomia
indiana.
Projeto: Arquiteto André Costa - 2002
Sistema estrutural: Galpões laterais com Pórticos Rígidos e Cobertura
central Tipo Asa Delta
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios dos postes: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com barras rosqueadas de
aço, arruelas e porcas.
Cobertura: Sapé
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Tratamento: Impregnação de CCA da Montana Química.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Acabamento e proteção superficial da madeira: osmocolor stain da
Montana Química.
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009.
Fachada da entrada edificação concluída.
Pátio interno: Galpões laterais com Pórticos Rígidos e Cobertura
central Tipo Asa Delta.
Fonte: www.flickr.com/photos/andre_costa/sets/72157610865518855/
Estrutura tipo Asa-delta, terças
em forma de escama de peixe.
Estrutura e terças desta
cobertura, com madeira roliça.
Revestimento da cobertura
com sapê.
Mão Francesa de
sustentação do topo da
cobertura tipo asa-delta.
Acabamento e proteção da
madeira com osmocolor
stain da Montana Química.
Fachada frontal: Estrutura
da Entrada Principal, sitema
estrutural tipo asa-delta.
-
293
Coluna dupla inclinada.
Sistema estrutural
viga-coluna dupla
Detalhe do contra piso. E
colunas duplas engastadas
diretamente no solo.
Concentração de umidade por
capilaridade na interface
fundação coluna.
EDIFICAÇÃO COMERCIAL
RESTAURANTE
Localização: São Francisco, Campo Grande, MS.
Utilização: Edificação Comercial
Projeto Arquitetônico: De Camilo Arquitetura (2004)
Sistema estrutural: Viga-coluna dupla
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligação: pino metálico inserido transversalmente nos elementos
estruturais, unindo à viga as duas colunas.
Fundação: Colunas duplas engastadas nas fundações.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009
Vista da fachada principal.
Vista Geral da fachada.
Vista inferior da conexão cujo tipo de ligação é simplesmente um pino
metálico unindo à viga às duas colunas que são engastadas no solo.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Vista inferior da conexão
viga-coluna dupla
Pino Metálico
1Φ10mm Aço de CA50.
Emenda da viga central,
unida através de um corte
transversal inclinado com
ângulo de 45°,
simplesmente apoiada,
sobre as vigas principais, e
ligadas com pino Metálico
1Φ10mm de Aço CA50.
Viga central contínua,
simplesmente apoiada
sobre as vigas principais,
ligadas com pino Metálico
1Φ10mm de Aço CA50.
-
294
Detalhes do sistema estrutural,
de escoramento da estrutura
da cobertura, do refeitório da
catedral de Norwich:
Vista interna do refeitório.
Vista externa do refeitório.
Fachada do refeitório.
Colunas com escoras
definitivas de peças de
madeira roliça de pequeno
diâmetro, que sustentam a
estrutura da cobertura.
Mesanino e hall de acesso.
Fonte: www.hopkins.co.uk
REFEITÓRIO DA CATEDRAL DE
NORWICH
Localização: Norwich, Inglaterra.
Utilização: edificação para refeitório
Projeto: Hopkins Architects
Sistema estrutural: Escoras inclinadas definitivas para coberturas tipo
treliças espaciais.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de pequeno diâmetro.
Ligações: conexões especiais para treliças espaciais.
Placa de base metálica, fixada no topo da coluna de madeira.
Fonte: www.hopkins.co.uk/projects/_1,139/
SISTEMA DE ESCORAMENTO
DEFINITIVO PARA ESTRUTURA DE
COBERTURA
Localização: Trento, Itália.
Utilização: sistema de escoramento definitivo para estrutura de
cobertura.
Projeto: Claudio Cattich; Lucca Gotardi.
Sistema estrutural: Escoras inclinadas definitivas para coberturas tipo
treliças espaciais.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de pequeno diâmetro.
Ligações: conexões especiais para treliças espaciais.
Placa de base metálica, fixada no topo da coluna de concreto armado.
Fonte: www.armalam.it
Detalhes construtivos do
sistema estrutural, de
escoramento da estrutura da
cobertura, desenvolvido pela
empresa italiana ARLAMAM:
Conexões metálicas
galvanizadas: articulações nas
extremidades das escoras.
Sistema do escoramento da
estrutura da cobertura
articulado nas extremidades
das peças roliças de pequeno
diâmetro.
Vista completa de um sistema
de escoramento definitivo da
estrutura da cobertura.
Escoramento tipo mão
francesa, com peça roliças de
madeira.
Fonte: www.armalam.it
-
295
Vista do bar do hotel
Vista da sala de estar
Fachada sul em 2004 antes da
manutenção.
Fachada sul em julho de 2004,
em manutenção.
Fachada sul – em 2006
Fonte: CARVALHO, et al (2007).
PARK HOTEL NOVA FRIBURGO
Localização: Nova Friburgo, RJ.
Utilização: edificação de Hotelaria
Projeto: Lúcio Costa – 1940; Construção: 1944
Sistema estrutural: Viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 25 cm para os pilares e 18 cm para as vigas
Ligações: Nas vigas longitudinais são executadas com braçadeiras
metálicas e nos apoios ou interfaces das vigas longitudinais com os
pilares, as ligações são executadas através de chapas dobradas,
fixadas por parafusos e porcas.
Tratamento: óleo queimado.
Fachada norte em 1945.
Fachada norte em 2004.
Legenda do projeto:
1 varanda
2.estar
3 .restaurante
4.cozinha
5.lavanderia
6.quarto de empregado
7.sala de descanso de
empregados
8.boiler
9. sala de refeição de
empregados
10. quarto do gerente
11. sala de jogos
12. quarto
13. depósito
Com o sistema estrutural de
viga-coluna, o barroteamento
em peças roliças sustenta o
estrutura do pavimento
superior. As vigas principais
para sustentação dos barrotes,
acontecem longitudinalmente,
com apoio hiperestático.
Emendas de topo das vigas,
com braçadeiras.
A cobertura não tem tesoura
em função do diâmetro os
caibros (12cm a 15cm).
Historicamente, a primeira
aplicação marcante com a
utilização de peças roliças de
madeira, utilizando este
sistema estrutural, em
edificações urbanas no Brasil
foi à construção do Park Hotel
São Clemente, em Nova
Friburgo, região serrana do Rio
de Janeiro, construída em
1944. As fotos da fachada
norte em 1945 e em 2004,
demonstram a prova concreta
de que as estruturas de
madeira roliça, podem ter vida
útil acima de 50 anos.
Fonte: PARTEL (1999)
-
296
Sistema estrutural em viga-
coluna de madeira roliça,
distribuídas em círculo.
O travemento da estrutura foi
feita através da conexão de
barras de aço rosqueadas
paasantes, unindo duas vigas
roliças externamente em cada
face lateral das quatro
primeiras fileiras das colunas.
Nas extremidades dos esteios
foram encaixadas as terças,
sobre elas foram radialmente
assentados os caibros, que
por sua vez, sustentaram o
ripamento que forma a
estrutura de cobertura.
Sitema da cobertura.
POUSADA DOS GUANAVERAS
Localização: Ilha de Silves, Lago Canaçari, AM.
Utilização: edificação de hotelaria
Projeto: Arq. Severino Mário Porto; Eng. Mário Emílio Ribeiro
Sistema estrutural: Viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça.
Ligações: Barras de aço rosqueadas, arruelas e porcas.
Corte esquemático.
Fachada.
Fonte: SOUZA (1996)
Fechamento das paredes:
Alvenaria no pavimento
térreo, e no superior tábuas
de madeira internamente
forradas com lambris. Toda
a construção é circundada
por uma veneziana de
madeira.
Cobetura:
Cônica com telhas de
madeira.
Observações:
Prêmio IAB/RJ na categoria
“Obra Construída”
Prêmio “Universidad de
Buenos A ires” na Bienal de
Arquitetura de Buenos Aires
(BA185).
-
297
Detalhe executvo da ligação
no topo das colunas, fixadas
com pino de aço.
Conexão das ligações
viga-coluna. O forro do
pavimento superior é
formado por semitoras
de madeira roliça de
pequeno diâmetro.
O topo e a base das
colunas são afinados e
revestidos com uma cinta
de cobre patinável para
maior proteção, além de
terem suas fibras
amarradas para evitar
aberturas.
EDIFICAÇÃO DE HOTELARIA
POUSADA PEDRA GRANDE
Localização: Praia do Rosa, Imbituba, SC.
Utilização: edificação de hotelaria
Projeto: Arq. Miguel Pereira e Arq. Tagore Leite Alves Pereira.
Início do projeto: 2002
Conclusão da 1a fase: 2004
Sistema estrutural: pórticos compostos por viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligações: topo e a base das colunas são afinados, revestidos com
uma cinta de cobre, e fixados com pino de aço.
Fundações: as toras roliças de madeira são engastadas na laje
de concreto por um inserte metálico de aço.
Detalhes de projeto executivo.
Fachada da pousada.
Fonte: Revista Arquitetura e Urbanismo 139, artigo22237-1. PINI.
Detalhe executivo: afinamento
na base da coluna, e
revestimento com cinta de
cobre patinável.
Detalhe executivo: as colunas
de madeira são engastadas na
laje de concreto por um inserte
metálico (pino de aço).
Pérgolas de bambú.
Estrutura de pergolado.
-
298
POUSADA TEJU-AÇU
Local: Pq. Nacional Marinho de Fernando de Noronha, PE.
Utilização: edificação para hotelaria
Projeto: Arquitetos
Marco Antônio Gil Borsoi, Ruy Loreto, Tereza
Simis Borsoi
Sistema estrutural: pórticos, viga-coluna e tipo asa-delta
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto tratado
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos.
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
“Ao projetar a Pousada Teju-Açu, a equipe
se inspirou no conceito
de cabana primitiva
, do abade francês Marc-Antoine Laugier.”
O partido arquitetônico faz opção por um sistema construtivo
ecológico, com
peças de madeira reflorestada
, como troncos de
eucalipto tratado e painéis prensados. Além disso, agrega soluções
técnicas alternativas para a captação de águas pluviais,
reuso e o tratamento de águas servidas.
Salão, que ocupa o piso superior da sede, não possui fechamento.
Sistema estrutural tipo asa-delta.
Visão noturna do conjunto de bangalôs, que conformam um pátio
Com cobertura maior, a sede se diferencia dos bangalôs. Cobertura da
sede com sistema estrutural tipo asa-delta.
Fonte: www.arcoweb.com.br/arquitetura
Estrutura de Pórticos
Estrutura da varanda
Estrutura da recepção
-
299
hotel club med trancoso
Local: Praia do Trancoso, Porto Seguro, Litoral Sul da Bahia.
Projeto: Aflalo & Gasperini Arquitetura (2003)
Cálculo Estrutura de Madeira : Callia Estruturas de Madeira
Madeira: esp. de eucaliptos (Citriodora, Cloeziana, Grandis e
Urophylla).
Ligação: Entalhes e barras de aço rosqueadas passantes, arruelas e
porcas, inseridas transversalmente nos elementos estruturais, unindo
às barras das treliças às colunas. Chapas de aço externas unindo os
nós das treliças. Também foram utilizadas chapas de aço internas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecimento e Execução das Estruturas: TORA LOG HOMES
As estruturas são compostas p/ peças roliças c/ diferentes diâmetros.
Pórtico Rígido e Vigas inclinadas em treliças.
Pórtico rígido e treliças scissors.
Estrutura de galpão e cobertura de treliças espaciais
.
Fontes: www.callia.com.br;
PROJETODESIGN, Edição 285, Novembro de 2003.
-
300
Edificações de sobrados e
passarelas sobre palafitas,
no complexo do
Ariaú Amazon Towers Hotel:
HOTEL ARIAÚ AMAZON TOWERS
Localização: Floresta Amazônica, AM.
Utilização: edificação de hotelaria
Sistema estrutural: Torres com sistema misto de madeira roliça e
madeira serrada. Estruturas de Héliopontos. Passarelas em palafitas e
colunas de madeira roliça.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça e madeira serrada.
Vista aérea do complexo do Ariaú Amazon Towers Hotel.
Sistema estrutual de torre, c/ colunas de madeira roliça e vigas e
diagonais da treliça de contraventamento c/ madeira serrada.
Vista interna: detalhe das colunas de madeira roliça.
Fonte: www.ariauamazontowers.com
Vistas das torres do complexo
do hotel:
-
301
Estrutura com colunas de
madeira roliça e vigas de
madeira roliça e madeira
serrada, na recepção do
Resort Four Seasons.
Conexão da coluna de
madeira roliça e vigas de
madeira roliça e serrada.
Estrutura da capela do Resort
Four Seasons BoraBora.
Terças com peças roliças.
Estruturas de cabanas na
beira da piscina, no Resort
Four Seasons BoraBora.
Terças com peças roliças.
Estrutura do quiosque de SPA
no bangalô.
EDIFICAÇÕES DE RESORTS
POLINÉSIA FRANCESA
Localização: Polinésia Francesa.
Utilização: edificação de hotelaria
Sistema estrutural: bangalôs, quiosques e passarelas, piers
Elementos Estruturais: colunas com peças de madeira roliça, vigas de
seção compostas por peças de madeira serrada.
Resort Intercontinental Bora Bora. Polinésia Francesa.
Flats em Bangalôs, sobre colunas.
Estruturas das passarelas de acesso aos bangalôs.
Estrutura de quiosque da
varanda do bangalô.
Suíte do bangalô do Resort
Intercontinental Bora Bora.
Conexões metálicas.
Perspectivas de bangalôs.
-
302
Pequenas fendas transversais
na seção da peça roliça, para
instalação externa da chapa
metálica, de ancoragem da
barra de aço de tirante.
Instalação da chapa metálica
externa de ancoragem da
barra de aço de tirante.
Chapa metálica externa para
ancoragem de duas barras de
aço de tirante.
Detalhe da fixação do tirante:
Barra de aço com rosca na
estremidade, atarrachada com
arruela e porca.
EDIFICAÇÃO DE IGREJA
darby library
Localização: Darb y, Montana, USA.
Utilização: edificação de um galpão para capela.
Projeto: Beaudette Consulting Engineers Inc. (2001)
Sistema estrutural: industrializado, cobertura de treliças atirantadas
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro
Diâmetros:
Φ
12 cm
e Φ
15 cm
Ligações: conexões c/ chapas externas, barras de aço rosqueadas,
arruelas, porcas, e pino metálico c/ rosca (dowel nut)
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Detalhe interno da estrutura da cobertura do galpão em construção.
Detalhe interno da estrutura da cobertura do galpão acabado.
Colunas com seção composta, com quatro peças roliças cada,
fixadas sobre a base de concreto.
Fonte: Beaudette Consulting Engineers Inc.
O procedimento de montagem
da estrutura da cobertura do
galpão é realizado no chão.
Estocagem das treliças
montadas.
Após montada a estrutura da
treliça da cobertura, a mesma
é içada por caminhão munck, e
posteriormente instalada sobre
às colunas.
Estrutura da cobertura do
galpão concluído.
Detalhes das treliças
atirantadas da estrutura da
cobertura do galpão, e com
forro de pinus.
-
303
Detalhe da interface no
topo das colunas de
eucalípto com a estrutura
metálica com perfis
tubulares, circular apoiando
a cobertura do edifício.
Conexão no topo da coluna de
eucalipto composta de quatro
postes e a interface com a
estrutura metálica com perfis
tubulares.
Detalhe da base da coluna.
EDIFICAÇÃO INDUSTRIAL
sede administrativa da
renault do brasil
Localização: São José dos Pinhais, PR.
Utilização: edificação industrial, sede administrativa
Projeto: Abrão Assad, Fernando Canali, Fernando Popp, Reginaldo
Reinert -1998
Sistema estrutural: Sistema de galpão Misto composto por Estruturas
de Madeira roliça e Estruturas Metálicas.
Elementos Estruturais: coluna com peças de Madeira Roliça de
Eucalipto , vigas de estrutura metálica com perfis tubulares e
longarinas com perfis i.
Tratamento da madeira: Impregnação de CCA em autoclave.
O prédio administrativo tem pilares de eucalipto tratado e estrutura
metálica tubular circular apoiando a cobertura do edifício.
A sede administrativa tem arquitetura moderna e, com suas paredes
envidraçadas e colunas de eucalipto, se integra à paisagem local.
Detalhe das colunas de madeira roliça de eucalípto.
Fonte: Revista Finestra n°23, 2000.
Coluna composta com
quatro postes de eucalípto.
-
304
Detalhe da grelha de vigas
de dupla seção com peças
roliças de pequeno
diâmetro e dos tirantes de
aço de 16mm.
Tirante chegando no nó.
Emenda próxima ao nó, na
viga superior de dupla
seção no primeiro trecho.
Emenda próxima ao nó, na
viga inferior de dupla seção
no segundo trecho.
Colunas que apóiam os
sistemas de árvore.
Entalhes e barras de aço
rosqueadas passantes,
arruelas e porcas, unindo
às barras das treliças às
colunas.
CRECHE MUNICIPAL SÃO PAULO
Localização: São Paulo, SP.
Edificação: Creche Municipal de São Paulo
Projeto : Argeplan Arquitetura
Cálculo Estrutural e Execução : Callia Estruturas de Madeira
Sistema estrutural: estrutura de treliça tridimensional em forma de
árvore.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligação: Entalhes e barras de aço rosqueadas passantes,
arruelas e porcas, inseridas transversalmente nos elementos
estruturais, unindo às barras das treliças às colunas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Sistema estrutural em árvore com peças roliças de madeira de
pequeno diâmetro, apoiadas nas colunas.
Fase de construção da estrutura.
Os quadros da cobertura são contraventados com tirantes de
aço de Ø5/8" (16mm).
Fonte: www.callia.com.br
Segundo CALLIA (2009),
este é o detalhe de número
1 da série de detalhes. É
uma base metálica para
coluna que serve como
transição do concreto para
a madeira. Esta base
metálica, galvanizada à
fogo, foi desenvolvida na
CALLIA ESTRUTURAS e
possui algumas
características especiais.
A "cruz" faz com que
eventuais esforços de
momento ajam sobre as
fundações, concentrando a
carga axial.
Além disso, o mais
importante, é que ela eleva
o pilar de madeira do solo,
evitando o contato do
mesmo com o concreto.
Com isso a água nesta
região evapora
rapidamente, evitando o
apodrecimento do pé do
pilar.
Modelo de conexão para o
sistema estrutural em
árvore, para peças roliças
de madeira de pequeno
diâmetro.
Fonte: NATTERER (1998).
305
-
Tabuleiro da Passarela.
Contraventementos.
Colunas com seção dupla.
Detalhes das colunas,
vigas e diagonais.
Bases da coluna em
contato direto com o solo.
Umidade nas bases das
colunas.
UNIVERSIDADE LIVRE DO
MEIO AMBIENTE
Localização:
Rua Victor Benato - Pilarzinho, Curitiba, PR.
Projeto: Arquiteto Domingos Bongestabs; Engenheiro Renato Kimio
Koga (1992).
Sistema estrutural: composta de colunas, vigas e diagonais como mão
francesa.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Reflorestamento
eucalipto Citriodora.
Diâmetros das peças: 20 a 30 cm.
Tratamento: com K33 em autoclave, e para acabamento e proteção
externa Osmocolor.
Ligações: todos os elementos das ligações são em aço galvanizado,
tais como, barras rosqueadas passantes, arruelas e porcas.
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em outubro de 2009
Figura: Detalhes do projeto arquitetônico.
Fonte: PARTEL (1999).
Figura: Fachada principal.
Fonte: Fotos do Autor tirada em visita técnica em outubro de 2009.
Passarelas e escada de
acesso à encosta.
Colunas, vigas e diagonais.
Det. da ligação do nó.
Emendas das colunas.
Vista inferior das passarelas.
Mão francesa.
-
306
Grelha que compõe a
estrutura do piso do Pavilhão
Don Duane Willian.
Peças roliças da grelha que
compõem a estrutura do piso,
apoiadas sobre às vigas
secundárias, que transferem
às cargas verticais para as
vigas principais e estas para
as colunas.
Vista das conexões com
chapas externas, parafusadas
com barras de aço
rosqueadas passantes,
arruelas e porcas, unindo
às vigas secundárias
às vigas principais.
Detalhes das vigas fixadas
na coluna central.
Conexões metálicas tipo
consoles, que unem as vigas
principais, da estrutura de
grelha do piso, à coluna
central.
EDIFICAÇÕES DO PARQUE AMBIENTAL
ALCOA - POÇOS DE CALDAS
Localização: Poços de Caldas, MG.
Utilização: edificações do Parque Ambiental ALCOA–Poços de Caldas
Projeto Arquitetônico: Arq. Marcio José Ferraz da Silva (1993)
Responsável técnico: Eng. Luiz Moretti (1993)
Sistemas estruturais: grelhas; viga-coluna; pórticos
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça, Eucalipto Citriodora
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira, conexões metálicas tipo console,
conexões com chapas metálicas externas, conexões em laço, e
fixação com barras de aço passantes, arruelas e porcas, inseridas nos
elementos estruturais de madeira roliça.
Fundações: engastamento direto em blocos de concreto.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Dados: coletados pelo autor, com o idealizador do projeto Don Duane
Williams, e com o coordenador do projeto Paulo Fernando Junqueira,
em visita técnica em abril de 2010.
Vista do Pavilhão Don Duane Willians (10mx10m).
Vista do Pavilhão da Biblioteca (10mx10m).
Conexões metálicas tipo consoles, que unem as
vigas da estrutura da cobertura à coluna central.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2010.
Detalhe da coluna de canto.
Detalhe das conexões
metálicas tipo consoles,
parafusados com barras de
aço rosqueadas passantes,
arruelas e porcas, que unem
as vigas da estrutura do
piso à coluna de canto.
Estrutura da passarela
externa.
Emenda da coluna do
guarda corpo.
-
307
Fechamento com painéis de
ossatura de eucalipto serrado
revestidos por chapas de
compensado lambris de pinus
tratado, e em toras de
eucalipto sobrepostas, outros
componentes como, forros,
assoalhos batentes, portas e
janelas em eucalipto serrado.
Fundações:
camada de reguiarização 110
fundo dos furos com uma
camada de concreto com ferro
de distribuição prumagem dos
pilares contínuos de eucalipto
e preenchimento dos furos
com concreto. A profundidade
da escavação varia segundo o
caimento do terreno e o bloco
de concreto se eleva a 50cm
do solo, formando uma
transição do pilar com o solo.
CASA DO HORTO
UFSCAR
Localização: Universidade federal de São Carlos, SP.
Utilização: edificação em horto florestal
Construtor: mão de obra UFSCAR
Sistema estrutural: modular (3m x 3m) Viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Ligações: furos nas colunas e espigas nas extremidades das vigas,
desbaste e retirada de costaneira de uma a quatro faces nas colunas
para receberem as interfaces com os painéis e vigas; e nas vigas uma
ou duas faces planas para receberem as interfaces com piso e os
painéis. Foram utilizados entalhes e cavilhas em forma de tarugos.
Tratamento: vácuo pressão em autoclave.
Perspectiva: Detalhes dos elementos estruturais.
Legenda dos elementos estruturais:
1. Fundação em pilar tratado cravado em concreto
2. Esqueleto estrutural modular (3m x 3m)
3. Piso em barrotes + assoalho de eucalipto
4. Sistema de pamëis sanduíche para vedação A
5. Cobertura em caibros roliços + serrados + forro de eucalipto
6. Área para banheiro e WC
Detalhes da ligação viga-coluna.
Fonte: PARTEL (1999)
Elementos estruturais
com Madeira Roliça de
Reflorestamento, com os
seguintes diâmetros médios:
para as vigas e colunas Φ 20
cm, caibros roliços Φ 10 cm,
e para as terças roliças
com Φ 15cm.
Na cobertura, os caibros
roliços, foram nivelados
na face superior.
Legenda dos detalhes da
ligação viga-coluna:
1. Pilar Φ topo 18 cm com
padronização (Φ 18cm) na
região da ligação e no
comprimento com seção
variável;
2. Viga Φ topo 18 cm com
padronização (Φ 18cm) nas
extremidades e com
comprimento 3,12m;
3. Espiga 5x18x6cm;
4. Cunha 1,8x2,8x12cm;
5. Proteção do rasgo
5x20x10cm;
-
308
Detalhes do projeto da Casa
de Chá no Jardim Botânico:
Planta Baixa: Pav. Térreo.
Planta Baixa: Pavimento
Superior.
Legenda das Plantas
Baixa:
1. salão
2. loja
3. salão
4. salão de chá
5. cozinha
6. bar
A Alvenaria no pavimento
térreo, e no superior é com
painel sanduíche de
compensado naval.
Toda a construção é
circundada por uma
veneziana de madeira com
im de altura a 2,1m do
piso.
JARDIM BOTÂNICO DE BRASÍLIA
CASA DE CHÁ
Localização: Jardim Botânico, Brasília, Distrito Federal, BR.
Utilização: edificação comercial
Projeto: Arq. Leda Maria Vasconcelos Furtado, Arq. Roberto Leconte
de Mello e Eng. Júlio Eustáquio de Melo - 1994
Sistema estrutural: Pórtico V (colunas inclinadas para fora)
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto Grandis
Tratamento: vácuo pressão em autoclave.
Perspectiva da estrutura da Casa de Chá.
Legenda da Perspectiva:
1. Terça Lateral
2. Terça Cumeeira
3. Contraventamento
Fonte: PARTEL (1999)
JARDIM BOTÂNICO DE BRASÍLIA
ORQUIDÁRIO
Localização: Jardim Botânico, Brasília, Distrito Federal, BR.
Utilização: edificação de estufa de mudas de orquídeas
Projeto: Arq. Leda Maria Vasconcelos Furtado, Arq. Roberto Leconte
de Mello e Eng. Júlio Eustáquio de Melo - 1994
Sistema estrutural: Pórtico (colunas inclinadas para dentro)
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: Φ 30 cm
Ligações: Redução por entalhes, através da utilização de vigas duplas
Tratamento: secagem ao ar livre, vácuo pressão em autoclave.
Perspectiva da estrutura do Orquidário.
Fonte: PARTEL (1999).
Detalhes do projeto do
Orquidário no Jardim Botânico:
Planta Baixa: Pav. Térreo.
Planta Baixa: Pavimento
Superior.
Legenda das Plantas Baixa:
1. Jardim
2. Galeria
3. Espelho d’água
4. Depósito
5. Mezanino
Para o fechamento, foram
utilizados alvenaria, tela de
sombreamento e
venezianas de madeira.
-
309
Fundações: Brocas
independentes de concreto,
sobre pilotis de toras
posicionados através de
dispositivo metálico, o
sistema de barroteamento
(16cm sobre viga principal)
22cm recebe o deck
(interno) e assoalhos
(interno). As ligações
estruturais são em cavilhas.
Acabamento: Paredes
externas, internas e o piso
foram raspilhados, lixados
encerados com cera mista
(cera de carnaúba (cera
branca e gasolina). As
esquadrias receberam pintura
pentox e cera.
Detalhe da seção tranveersal,
do tipo de corte longitudinal
executado na serraria.
RESERVA FLORESTAL LINHARS
EDIFICAÇÃO DE ALOJAMENTO
Localização: Reserva Florestal Linhares, Espírito Santo.
Utilização: edificação de alojamento
Projeto: Arq. Kátia Serejo; Amélia Gama; Eng. Akemi Ino - 1992
Sistema estrutural: Paredes autoportantes em toras sobrepostas com
encaixe macho e fêmea.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto de
várias espécies, Grandis, Citriodora, Urophylla.
Ligações: na sobreposição de toras corte longitudinal em macho e
fêmea encaixe tipo “V” e “A”. No cruzamento o transpasse de toras um
sim e outro não com entalhe curvo no topo.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
RESERVA FLORESTAL DE LINHARES
SALÃO DE JOGOS
Localização: Reserva Florestal Linhares, Espírito Santo.
Utilização: edificação de salão de jogos
Projeto: Arq. Kátia Serejo; Amélia Gama; Eng. Akemi Ino - 1992
Sistema estrutural: viga-coluna em planta octogonal com quadro de
tração, em madeira roliço, amarrando os topos dos oito pilares na
parte central, o lanternim conforma sobre o quadro de compressão.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto de
várias espécies, Grandis, Citriodora, Urophylla.
Diâmetros médios, viga e colunas Φ 22 cm.
Ligações: entalhes na madeira e fixação com barras de aço
rosqueadas passantes Φ 16mm, arruelas, porcas, e cavilhas.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fachada do Salão de Jogos.
Fonte: PARTEL (1999)
Fechamento: Esquadrias de
vidro posicionado entre os
pilares e parte inferior em
toras sobrepostas
encaixadas também entre
os pilares.
Cobertura: Espigões e
caibros todos em Eucalipto
roliço entalhados, com
forração
sobre os caibros e sobre
estes o ripamento e
telhas cerâmicas, tipo
francesa.
AREA UMIDA: Revestida
em chapa de cimento
amianto parafusada nos
montantes embutidos na
parede de toras, com uma
pintura impermeabilizante
(esmalte sintético).
Piso Elevado,
internamente em assoalho
e externamente em deck
sobre vigamentos principais
e secundários em Eucalipto
roliço (ligações utilizando
cavilhas e parafusos).
Corte transversal da viga.
Vista longitudinalda viga.
-
310
Coluna com seção composta.
Conexões no topo da coluna.
Cobertura treliça howe.
Restaurante.
Facahada.
Ponto de ônibus.
EDIFICAÇ
ÃO DO PARQUE NACIONAL DO
IGUAÇU – PORTO DE CANOAS
Localização: Parque nacional do Iguaçu, Foz do Iguaçu, PR.
Utilização: edificação da sede do parque
Projeto: Arquiteto Wilson Pinto
Sistema estrutural: Sistema de galpão Misto composto por colunas de
Madeira roliça e cobertura de treliça howe de madeira serrada.
Elementos Estruturais: peças roliças de Madeira e peças serradas.
Ligações: Barras de aço rosqueadas passantes, arruelas e porcas.
Tratamento da madeira: Impregnação de CCA em autoclave.
Frente do galpão do Parque Nacional do Iguaçu.
Colunas com seção composta de quatro postes de eucalipto, de
sustentação das treliças howe de madeira serrada da cobertura.
Conexão no topo da coluna de eucalipto, composta de quatro postes e
peças de madeira roliça, funcionando como console das treliças e
vigas de madeira serrada da cobertura. Fotos: CALIL 2009
Fonte: www.arcoweb.com.br/arquitetura/wilson-pinto-15-02-2008.html
Corredor de acesso coberto
com telhas cerâmicas.
Estrutura tipo pórtico.
Estrutura da cobertura.
Conexões da cumeeira.
Conexões da estrutura da
cobertura com a coluna de
seção composta dupla.
-
311
Detalhes da estrutura da
passarela de acesso.
Pórtico de acesso à passarela.
Conexões do pórtico.
Conexões do pórtico.
Conexões dos nós das vigas
transversinas com seção
composta dupla.
Guarda corpo que compõem
os contraventamentos
em X da estrutura
treliçada da passarela.
Conexões dos nós do guarda
corpo que compõe os
contraventamentos em X da
estrutura treliçada.
PASSARELA E EDIFICAÇÃO DO
MUSEU JARDIM BOTÂNICO CURITIBA
Localização: Jardim botânico, Curitiba, PR.
Utilização: passarela e edificação pública de museu
Projeto: Arquiteto Abrão Assad
Sistemas estruturais: passarela e galpão com cobertura de treliças
duplas howe assimétrica, com peças roliças de madeira.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e chapas metálicas externas fixadas
com parafusos metálicos com diâmetros de Φ25mm inseridos nos
elementos estruturais.
Fundações: Blocos de Concreto sobre estacas.
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em outubro de 2009
Passarela de acesso ao galpão do museu do jardim botânico.
Passarela: Estrutura em manutenção. Sistema estrutural de pórticos,
contraventados com treliças em X. Blocos sobre estacas de concreto.
Galpão com cobertura de treliças duplas howe assimétrica, com
peças roliças de madeira de reflorestamento.
Fonte: Fotos tiradas pelo autor em visita técnica em outubro de 2009.
Detalhes da estrutura do
galpão do museu.
Treliça externa, composta
dupla. Conexões com
chapas metálicas externas.
Colunas do galpão, com
seção composta dupla.
Tora ao centro está fixada
às peças da coluna, com a
função de espaçador e
console do banzo inferior
da treliça da cobertura.
Sistemas de
contraventamentos do
galpão.
Conexões com chapas
externas, dos nós da treliça
do banzo inferior, com as
diagonais, montantes e
consoles que recebem às
extremidades das peças de
contraventamentos.
Emendas das peças do
banzo inferior, com
chapas externas.
-
312
Vista lateral esquerda da
edificação.
Estrutura da edificação.
Vista interna da sede.
Detalhe frontal da viga
dupla que suporta a
estrutura do 1° piso,
fixadas na coluna inclinada.
Detalhe lateral da viga
dupla que suporta a
estrutura do 1° piso,
fixadas na coluna inclinada.
Detalhe lateral.
SEDE DO SENAFLOR
Localização: Sede do CENAFLOR , IBAMA, Brasília, DF.
Utilização: Parque do centro Nacional de apoio ao manejo florestal
Sistema estrutural: Viga-coluna inclinada
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com barras de aço entre os
elementos estruturais viga-coluna.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fundações: blocos de concreto armado sobre estacas.
Estrutura com vigas duplas e colunas inclinadas.
Vista frontal da edificação.
Vista lateral direita da edificação.
Fontes: Fotos do autor, junho de 2008.
www.ibama.gov.br/cenaflor
O CENAFLOR - Centro
Nacional de Apoio ao
Manejo Florestal tem sede
em Brasília no Distrito
Federal, com
a estratégia de possibilitar a
articulação entre os
técnicos do IBAMA e outras
instituições, nacionais e
estrangeiras.
Sua sede, construída com
recursos da Diretoria de
Florestas - IBAMA
e do Programa Nacional de
Florestas (PNF/MMA), foi
inaugurada em 20 de
dezembro de 2006 e se
localiza nas dependências
da Administração Central
do IBAMA.
Perspectiva da estrutura.
Planta baixa.
-
313
Vista externa da cobertura.
Planta Baixa.
O complexo do galpão de
exposições é disposto des
salas de exposição, cinemas,
representação, estar, assim
como a biblioteca e as salas
anexas se encontram dentro
de dois módulos em forma de
semi círculo.
Sitema Estrutural: Treliça
Scissors
Sistema Estrutural: composto
por pórticos treliçados
scissors com vão de 27m,
dispostos radialmente.
Perspectiva: vista da elevação
de um módulo.
PAVILHÃO DE EXPOSIÇÕES
GRAFENAU
Localização: Parque Nacional da Floresta da Bavária, Munich.
Utilização: edificação de galpão de exposições
Projeto Arquitetônico: Arquiteto Schuster et Gerlach, Munich
Projeto Estrutural: Julius Natterer, Munich
Sistema estrutural: Pórticos Treliçados Scissors
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Ligações:Chapas de aço externas, perfuradas pregadas e parafusadas
através de barras rosqueadas, arruelas e porcas.
Detalhes da estrutura da treliça Scissors.
Detalhes das conexões: Vista Lateral.
Detalhes das conexões: Vista Superior.
Fonte: NETTERER (1995).
Ligações com chapas externas
pregadas de 5mm.
Os banzos, montantes e
diagonais da estrutura da
cobertura são de
madeira roliça.
No projeto estrutural, foi
considerado a carga de neve
de 5kN/m².
Legenda do Projeto Estrutural:
1. Três banzos superiores com
diâmetro de 37cm;
2. duas diagonais com
diâmetro de 25cm;
3. Três banzos inferiores com
diâmetro de 25cm diâmetros
20cm distanciados de 40cm
entre eixos;
4. Arranjo da terças com Φ20
cm entre eixo de 40 cm;
5. Viga de travamento;
6. isolante térmico da
cobertura sobre as ripas;
7. ligações com chapas
externas pregadas de 5mm,
com anéis de reforço;
8. Barra rosqueada com
diâmetro de 63mm.
-
314
Colunas centrais compostas
de 5 peças roliças para vencer
o pé direito triplo do galpão.
Topo de uma das colunas
centrais e mãos francesas
para suporte da cobertura.
Colunas centrais com 5 peças
roliças. Mezanino com vigas e
assoalho de madeira serrada.
Topo de uma das colunas
centrais, apoiando 2 mãos
francesas da cobertura.
Mão francesa apoiada na
coluna central da seção
composta de 5 colunas.
EDIFICAÇÃO P/ SALÃO DE EVENTOS
Local: Pq. de Expo. Laucidio Coelho, Campo Grande, MS.
Utilização: Salão de eventos – parque de exposições
Projeto: Arquiteto Dennis Michael Deffense (2006)
Sistema estrutural: viga-coluna, colunas centrais compostas de 5
peças roliças dispostas em vãos de 5 metros, para vencer o pé direito
triplo e coberturas com mãos francesas.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligação: Barras de aço rosqueadas passantes, arruelas e porcas,
inseridas transversalmente nos elementos estruturais.
Fundação: Colunas engastadas nas fundações.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor em visita técnica em abril de 2009
Fachada principal do salão de eventos.
Mezanino do salão de eventos.
Vista dos níveis do pavimento térreo e do mezanino.
Fonte: Fotos do Autor em abril de 2009.
Mãos francesas apoiadas
na coluna de estremidade
da frente da edificação.
2 Vigas na inclinação da
cobertura, que suportam o
beiral c/ balanço de 3,5m.
Conexão das 2 Vigas na
inclinação da cobertura.
Vista frontal das 2 vigas
inclinadas que suportam o
beiral c/ balanço de 3,5m.
Mãos francesas apoiadas
na coluna de estremidade
da frente do galpão, que
suportam o beiral c/
balanço de 4m.
Mão francesa apoiada na
coluna de canto, que
suporta o beiral c/ balanço
de 4m.
-
315
Planta baixa.
Foto da estrutura das colunas
de madeira roliça.
PARQUE FLORESTAL DE EXPOSIÇÃO
DE HORTICULTURA
Localização: Fribourg, Suíça.
Utilização: edificação de parque florestal de exposições horticultura.
Projeto Arquitetônico: H. MohI, Karlsruhe (1986).
Projeto estrutural: Ingenieurgruppe Bauen, Karlsruhe (1986).
Sistema estrutural: pórticos de torres e viga-coluna
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça, peças de madeira
semicirculares e peças de madeira serrada.
Diâmetros médios: 20 cm a 49 cm
Corte a.a.
Corte b.b.
Fonte: NATTERER (1998).
Detalhes do
projeto estrutural:
Detalhe C: cumeeira da
estrutura da cobertura.
Detalhe B: vista lateral das
conexões da viga transversal e
longitudinal no topo da coluna.
Detalhe B: vista superior das
conexões da viga transversal e
longitudinal no topo da coluna.
Detalhe A: vista frontal da
placa de base metálica, fixada
através de parafusos, na base
da coluna, e chumbada no
bloco de fundação.
Detalhe A: vista lateral da
placa de base metálica, fixada
através de parafusos, na base
da coluna, e chumbada no
bloco de fundação.
Legenda do projeto:
1. Colunas de madeira roliça
Ф 40-49
2. vigas transversais
2x9,5/25
3. diagonais
20/20
4. vigas longitudinais
8,5/30
5. calços das terças
de madeira roliça.
6. Placas de base metálicas.
7 parafusos M 12, M 24.
-
316
Planta de cobertura.
Corte a.a.
Corte b.b.
Elevação lateral da estrutura.
Conexão, com pinoembutido e
cabo Ф 25 mm.
Pino embutido madeira e
colado com adesivo epóxi.
Legenda do projeto:
1. Pórtico A, colunaФ 20-40
cm
2. Viga inclinada Ф 20-25
cm.
3. Viga Ф 15-20
cm.
4. Cabo Ф 25
mm.
5. Pino embutido na madeira.
6. Resina epóxi reforçada com
fibras de celulose.
Sistema estrutural da
cobertura tipo grelha com
peças de madeira roliça de
pequeno diâmetro.
EDIFICAÇÃO DE CONVENÇÕES
HOOKE PARQUE
Localização: Inglaterra.
Utilização: edificação de galpão para convenções
Projeto: Buro Happold.
Sistema estrutural: Colunas inclinadas formando pórtico em A,
cobertura tipo grelha c/ peças roliças de pequeno diâmetro e cabos de
aço tensionados.
Elementos Estruturais: peças de madeira roliça.
Ligações: entalhes na madeira, conexões metálicas externas; fixação
c/ barras passantes, arruelas, porcas, pinos embutidos c/ resina epóxi.
Fundações: Postes engastados em blocos de concreto.
Detalhes das conexões do pórtico, nas colunas inclinas V invertido.
Detalhe do projeto estrutural: colunas inclinadas
Fontes: NATTERER (1998); RANTA-MAUNUS (1999).
Vista externa da edificação.
Vista interna do galão.
Detalhe do sistema estrutural
de grelha da cobertura, com
peças de madeira roliça de
pequeno diâmetro (9 cm).
Conexão com chapas
metálicas externas no topo
das colunas inclinadas
formando pórtico A.
Estrutura do pilotis, com
colunas V e montantes.
-
317
Vista externa da edificação da
entrada principal.
Sistema estrutural de pórtico
formado pelas vigas
compostas com seção dupla
de madeira laminada colada
em arco e com colunas
inclinadas, de madeira roliça.
Fachada da entrada principal.
Vista geral da entrada do
complexo do centro de
conferência.
Fachada da galeria do
complexo.
Vista interna da galeria do
complexo.
PARQUE ECOLÓGICO CENTRO DA TERRA
EDIFICAÇÃO CENTRO DE CONFERÊNCIAS
Localização: Inglaterra.
Utilização: Projetos sustentáveis de edificações para conferências.
Projeto Arquitetônico: Bill Dunster Architects, BDA.
Projeto Estrutural: Mark Lovell Design Engineers, MLDE.
Sistema estrutural: colunas inclinadas V
Elementos Estruturais: Colunas com peças roliças de madeira e vigas
de madeira laminada colada.
Sustentabilidade: As madeiras são oriundas do refloresta-
mento. O edifício foi construído em quase 75% de materiais
reciclados e gera 60% de energia para seu próprio consumo.
As paredes têm um bom desempenho no isolamento térmico, e
foram construídas com a reciclagem de resíduos de concreto.
Vista externa da edificação da entrada principal. Colunas inclinadas V
de Peças Roliças de Madeira vigas de madeira laminada colada.
Vista interna da edificação da entrada principal. Sistema estrutural
com colunas inclinadas V, de madeira roliça. Vigas compostas com
seção dupla de madeira laminada colada em arco.
Vista interna do centro de convenções. Escoras definitivas da estrutura
da cobertura, com colunas inclinadas V de madeira roliça.
Fonte: www.mlde.co.uk
Modelo de sistema estrutural
com escoras definitivas da
estrutura da cobertura, com
colunas inclinadas V de
madeira roliça.
Conexão articulada do topo da
coluna inclinada
da escora central.
Conexão articulada do topo da
coluna inclinada da
escora de extremidade.
Conexão articulada das bases
das escoras definitivas,
compostas por colunas
inclinadas, fivada no topo da
coluna de concreto armado.
Paredes tipo gabião.
Vista geral do complexo.
-
318
Arquitetura: Implantação
Arquitetura: Cobertura
Arquitetura: Fachada
Arquitetura: Iluminação.
Fachada Lateral Esquerda.
Vista interna da estrutura do
painel de vidro.
Beiral da fachada. Os grandes
desafios, no dimensionamento
da estrutura, foram as
considerações de cargas de
neve, vento e abalos sísmicos.
EDIFICAÇÃO PARA PARQUE
GRAND TETON NATIONAL PARK
FOUNDATION
Local: Teton National Forest, Wyoming, Missoula, USA.
Utilização: edificação para parque ecológico
Projeto Arquitetônico: Arquiteto Bohlin Cywinski Jackson (2007)
Projeto Estrutural: Beaudette Consulting Engineers, Inc. (2007)
Sistema estrutural: Composição de pórticos
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Pinus
Diâmetros: peças com grande diâmetro
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com pinos metálicos
Fornecedor da Madeira: Spearhead Timberworks, Inc.
Arquitetura: Planta Baixa
Vista frontal da edificação. Estrutura do painel de vidro e chaminé da
lareira.
Vista dos fundos da edificação.
Pátio interno com visão para as Montanhas de Teton.
FONTE: SCHMIDT (2009).
Estrutura: Maquete Eletrônica.
Estrutura: Modelo transparente
da placas de base da coluna.
Bases das colunas.
Colunas com peças roliças de
madeira, de grande diâmetro.
Estruturas dos pórticos.
Topos das colunas do pórtico.
Estrutura da cobertura com
vigas de madeira serrada.
Vista panorâmica da fachada e
para as Montanhas de Teton.
-
319
Esaquema estático:
1. Console do módulo lamenar
2. Pedestal de aço
3. Torre com quatro postes
Modelo computacional: grelha.
Estrutura concluída.
Vista superior da estrutura
lamenar da cobertura.
Instalação dos módulos
estruturais lamenares da
cobertura.
Torres concluídas.
EDIFICAÇ
ÃO CENTRO DE EXPOSIÇÕES
expodach hannover
Localização: Hannover, Germani, Alemanha.
Utilização: edificação de centro de exposições
Projeto: Thomas Herzog; Julius Natterer et al - 1999/2000
Sistema estrutural: colunas de madeira roliça, que compõem as torres
de sustentação da cobertura lamenar com peças serradas.
Ligações: conexões metálicas e parafusos com arruelas e porcas.
Montagem de uma das torres com quatro peças de madeira roliça.
Detalhes das ligações da placa de base,
de uma das colunas das torres.
Placas de base, das colunas das torres de sustentação.
Fonte: www.nattererbcn.com/web/expo.htm
Topo da Torre: Conexões
metálicas, unindo os
elementos estruturais
lamenares da cobertura, sobre
as torres de sustentação.
Cortes longitudinais nas
colunas. Ligações das seções
das colunas, com conexões
metálicas, parafusos e porcas.
Pedestal de aço: Conexões
metálicas, que unem os
elementos estruturais
lamenares da cobertura, sobre
as torres de sustentação.
Montagem das torres c/ quatro
peças de madeira roliça.
-
320
Vista lateral do sistema de
escoramento definitivo, com
peças roliças de pequeno
diâmetro, da estrutura da
cobertura e do pórtico em arco
inclinado da fachada principal.
Vista lateral dos detalhes das
escoras de madeira roliça de
pequeno diâmetro, que
suportam a estrutura da
cobertura e do pórtico em arco
inclinado da fachada principal.
Vista inferior dos detalhes das
escoras de madeira roliça de
pequeno diâmetro, que
suportam a estrutura da
cobertura e do pórtico em arco
inclinado da fachada principal.
Detalhe da conexão do topo
do escoramento com a
estrutura da cobertura.
EDIFICAÇÃO DO PARQUE DE
EXPOSIÇÕES GRIDSHELL
Localização: Inglaterra.
Utilização: edificação de galpão de parque de exposições
Arquitetos: Edward Cullinan, Steve Johnson, Robin Nicholson, John
Romer (2000).
Engenheiros: Buro Happold, Michael Dickson, Richard Harris, James
Rowe, Peter Moseley (2000).
Carpintaria: Green Oak Carpentry Company Ltd (2000-2002).
Sistemas estruturais: colunas inclinadas V, como escoramento
definitivo de estrutura de cobertura e do pórtico em arco inclinado da
fachada principal, e estrutura lamenar tipo grelha com sarrafos de
madeira serrada de pequenas dimensões, dando as formas de
parabolóides hiperbólicas do galpão.
Elementos Estruturais: peças roliças de madeira de pequeno diâmetro,
peças de madeira laminada colada e sarrafos de madeira serrada.
Ligações: conexões metálicas especiais.
Fachada principal do galpão. Madeira laminada colada com
seção circular, formando o pórtico em arco inclinado.
Fase da construção do galpão.
Escoramento da estrutura da cobertura da fachada, com peças de
madeira roliça de pequeno diâmetro.
Fonte: www.wealddown.co.uk
Detalhe da conexão das bases
das escoras da estrutura da
cobertura e do pórtico em arco
inclinado da fachada principal.
Confecção da peça
estrutural de madeira
laminada colada com seção
circular, formando o pórtico
em arco da fachada.
Projeto: forma da anatomia
da estrutura do galpão.
Fase de construção da
estrutura lamenar de
grelha do galpão.
Fase final de construção.
Nó de conexão da estrutura
da grelah lamenar.
-
321
Treliças c/ peças de Madeira
Roliça de Pequeno Diâmetro.
Banzos e montantes Φ15 cm,
diagonais Φ12 cm.
Montagem da estrutura.
Estrutura da cobertura.
Estrutura da cobertura.
Mão francesa:
Apoio dos beirais.
EDIFICAÇÃO DE GALPÃO
park picnic pavilion
Localização: Townsend, Montana, USA.
Utilização: edificação de galpão de refeitório
Projeto: Beaudette Consulting Engineers Inc. - 2001
Sistema estrutural: industrializado, cobertura de treliças atirantadas
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro
Diâmetros:
Φ
12 cm
e Φ
15 cm
Ligações: conexões c/ chapas externas, barras de aço rosqueadas,
arruelas, porcas.
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Detalhe do Projeto Estrutural: Elevação transversal do galpão.
Detalhe externo da estrutura galpão de 30m x50m acabado.
Detalhe da estrutura da cobertura: ligações c/ chapas externas.
“Este projeto foi designado pela USDA Forest Products Laboratory em
Madison WI, como parte da iniciativa promover o uso estrutural de
Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro.”
Disponível em: www.bceweb.com/Projects/materials.html
Fonte: Beaudette Consulting Engineers Inc.
Projeto Estrutural: detalhes
dos elementos das ligações.
1) 2 chapas externas.
2) 2 chapas externas.
3) 2 chapas externas.
4) 1 dowel nut.
5) 1 dowel nut.
6) 1 dowel nut e 2 chapas externas.
7) 2 chapas externas.
8) 1 dowel nut e 2 chapas externas.
9) 1 dowel nut.
10) 2 chapas externas.
11) 1 dowel nut.
12) 1 barra de aço passante.
13) 1 dowel nut.
14) 2 chapas externas.
-
322
Cobertura textil da tenso
estrutura.
Conexões metálicas especiais,
parafusadas nas
extremidades dos elementos
estruturais de madeira roliça
de pequeno diâmetro.
Conexões metálicas especiais,
que unem os elementos
estruturais de madeira roliça.
Fachada da estrutura.
Diagrama de análise numérica
de uma tenso estrutura.
TENSOESTRUTURA BUCKINGHAM
PALACE TICKET OFFICE
Localização: Londres, Inglaterra.
Utilização: edificação provisória para venda de ingressos para entrada
no Palácio de Buckingham, na praça de Greem Park em Londres.
Projeto: Hopkins (1995)
Sistema estrutural: cobertura de tenso estrutura.
Elementos Estruturais: peças de madeira roliça de pequeno diâmetro.
Ligações: conexões especiais com chapas metálicas internas,
parafusos, arruelas e porcas.
Comprimento: 15 metros
Elementos estruturais da tenso estrutura, com peças roliças de
pequeno diâmetro.
Fonte: www.hopkins.co.uk/projects/_1,8
COLUNAS E ESCORAS DEFINITIVAS
DE COBERTURA LAMENAR
Localização: Inglaterra.
Utilização: elementos estruturais de suporte de cobertura.
Projeto: Hopkins
Sistema estrutural: colunas e escoras inclinadas em V definitivas como
suporte da estrutura da cobertura com sistema estrutural lamenar com
peças de madeira laminada colada.
Elementos Estruturais: peças de madeira roliça de pequeno diâmetro.
e peças de madeira serrada.
Ligações: conexões especiais com chapas metálicas, parafusos,
arruelas e porcas.
Colunas e escoras inclinadas em V, definitivas de suporte da cobertura
com sistema estrutural lamenar com peças de madeira serrada.
Fonte: www.hopkins.co.uk
Detalhes da estrutura
lamenar da cobertura em
arco, e das colunas e
escoras inclinadas em V
definitivas de madeira roliça
de pequeno diâmetro ao
lado esquerdo da
edificação.
Detalhes das conexões.
Conexões de topo das
escoras inclinadas, fixandas
na estrutura da cobertura.
Conexões metálicas
especias entre as bases
das escoras inclinadas em
V e o topo da coluna.
Mãos francesas com peças
roliças de madeira de
pequeno diãmetro.
-
323
Instalações das colunas.
Detalhe das placas de base
das colunas.
Pequenas fendas transversais
na seção da peça roliça, para
instalação externa da chapa
metálica, de ancoragem da
barra de aço de tirante.
Instalação da chapa metálica
externa de ancoragem da
barra de aço do tirante.
Chapa metálica externa de
canto, para ancoragem da
barra de aço do tirante.
ARQUIBANCADA DE BASEBALL
kelly pine grandstand
Localização: Bonner, Montana, USA.
Utilização: arquibancada de campo de baseboll
Projeto: Beaudette Consulting Engineers Inc. (2007)
Sistema estrutural: industrializado, cobertura de treliças atirantadas
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro
Diâmetros médios: Φ 12 cm e Φ 15 cm
Ligações: conexões c/ chapas externas, barras de aço rosqueadas,
arruelas, porcas.
Fundações: Blocos em Concreto Armado.
Fonte: Beaudette Consulting Engineers Inc.
Detalhe da fixação do tirante:
Barra de aço com rosca na
estremidade, atarrachada com
arruela e porca.
Montada a estrutura e a treliça
da cobertura. Instalação de
placas OSB como piso da
arquibancada.
Colunas com seção composta,
com quatro peças roliças.
-
324
Projeto: elevação do da
estrutura do galpão.
Instalação das vigas
curvas
de Madeira Laminada e
Colada de pinus que
compõem a
cobertura.
Fechamento da cobertura.
Tirantes com c
abos de aço
duplo de Ø35mm de diâmetro.
Suporte metálicos de
sustentação dos tirantes da
cobertura.
EDIFICAÇÃO DA ARENA
armstrong
Localização: Ontário, (localizada nos arredores de Ottawa), Canadá.
Utilização: edificação de arena para a prática de hóquei no gelo
Projeto:
Graham Edmunds Cartier/Prime Consultant/C.E.I. Architecture Cálculo
Estrutural : Fast + EPP Sistema
estrutural: Galpão com sistemas mistos. vigas curvas de Madeira Laminada e
Colada, apoiadas em colunas de madeira roliça de pinus e vigas com perfis i de
aço, apoiadas em colunas de concreto armado.
Ligações: conexões metálicas e fixação com parafusos metálicos, de aço
galvanizado. Cabos de
aço : Ø35mm (duplos)
Projeto:
coluna de madeira roliça de pinus.
Instalação das vigas
curvas de Madeira Laminada e Colada, apoiadas nas
colunas de madeira roliça de pinus.
Conexão
das colunas de madeira roliça de pinus, com placas de base de aço
galvanizadas, junto ao bloco de fundação de concreto armado.
Fonte:
www.madeiraestrutural.wordpress.com/2009/10/18/armstrong-arena/#more-391
Projeto: perspectiva do galpão
Vista externa geral do galpão
da arena.
Vista interna da arena:
colunas de madeira roliça
de pinus à esquerda.
Vista interna da arena:
vigas com perfis i de aço,
apoiadas em colunas de
concreto armado.
Arquibancada da arena.
Estrutura da cobertura
sobre a arquibancada.
-
325
Fase inicial da construção.
Montagem da estrutura do
piso da arquibancada.
Estrutura lamenar da
cobertura.
Estrutura treliçada, de
sustentação da cobertura.
Estrutura da cobertura.
Vista da estrutura lamenar.
EDIFICAÇÃO DE TEATRO
alsturied
Localização: Alsturied, Alemanha.
Utilização: edificação de estádio
Projeto: Leopold Mohr; Julius Natterer
Construção em 1999
Sistema estrutural: colunas de madeira roliça e treliçado espacial tipo
árvore
Diâmetros das toras: variam entre 30 cm e 50 cm
Ligações: conexões metálicas e parafusos com arruelas e porcas.
Fase da construção: Estrutura da cobertura.
Fase da construção: Escoramento da estrutura da cobertura.
Estrutura treliçada, de sustentação da cobertura da arquibancada.
Fontes: www.nattererbcn.com/web/altusried.htm
Peça de Teatro.
Platéia.
Entrada principal.
Fachada Frontal.
Vista total externa.
Vista total interna.
-
326
Planta de cobertura.
Estrutura da cobertura.
Treliça espacial tipo árvore.
Modelos de conexões para
treliças espaciais, por
NATTERER (1998):
Tipo árvore.
Esfera metálica com
conexções de pinos metálicos
rosqueados.
(Sistema Bertsche)
Placa de base com perfis T.
COBERTURA TRIBUNE
Localização: Neufahrn, Baviera, Alemanha.
Utilização: modelo de cobertura
Projeto Arquitetônico: Büro Vier, Dietersheim
Projeto estrutural: Natterer, Munich
Sistema estrutural: cobertura com treliça espacial tipo árvore
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça
Ligações: chapas internas e fixação com pinos metálicos
Elevação Lateral.
Elevação Frontal.
Detalhes dos elementos estruturais e das conexões.
Fonte: NATTERER (1998)
Modelos de sistemas
estruturais de coberturas
com treliças espaciais, por
NATTERER (1998):
Sistema estrutural com
colunas inclinadas em V.
Sistema estrutural com
colunas inclinadas em V e
com montantes.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 1.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 2.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 3.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 4.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 5.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 6.
Treliça espacial tipo árvore,
modelo 7.
-
327
Processo de montagem da
cobertura de treliça espacial.
Vista inferor da estrutura da
treliça espacial.
Vista inferior da cobertura, ao
lado esquerdo da edificação.
Detalhe do contraventamento
da estrutura de apoio da
cobertura, com 4 colunas
inclinadas em V, situada ao
lado esquerdo da edificação.
Detalhe da placa de base
metálica, com parafusos
passantes, arruelas e porcas.
COBETURA DE TRELIÇA ESPACIAL
SOLAR CANOPY
Localização: Parque Centro da Terra,
Doncaster, Inglaterrra.
Utilização: modelo de cobertura para suporte de células fotovoltaicas,
apoiado sobre uma estrutura de treliça espacial de madeira roliça que
foi projetado como uma estrutura de árvore abstrata para parecer uma
floresta. A geração da energia solar deste projeto de pesquisa produz
energia elétrica suficiente para fornecimento de 42 casas.
Projeto: Feilden Clegg Bradley Architects.
Sistema estrutural: treliça espacial tipo árvore.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de pequeno diâmetro
Ligações: conexões metálicas especiais para estruturas de treliças
espaciais e fixação com pinos metálicos.
Vista frontal da estrutura completa.
Detalhe da estrutura da treliça espacial com peças roliças de pequeno
diâmetro, e das conexões metálicas especiais.
Estrutura de apoio da cobertura, com 4 colunas inclinadas em V,
situada ao lado esquerdo da edificação.
Fonte: www.carpenteroakandwoodland.com
Detalhe da estrutura de
treliça espacial da
cobertura, fixada no topo da
coluna de concreto armado,
situada ao lado direito da
edificação.
Vista inferior da estrutura
de treliça espacial da
cobertura, fixada no topo da
coluna de concreto armado,
situada ao lado direito da
edificação.
Detalhe das conexões da
treliça espacial.
Nó da treliça espacial da
cobertura. Detalhe de
uma conexão metálica,
com parafusos passantes,
arruelas e porcas.
Vista da estrutura completa.
-
328
PARQUE MUNICIPAL
DE POÇOS DE CALDAS
ANTÔNIO MOLINARI
Localização: Avenida João Pinheiro, Poços de Caldas, MG.
Utilização: parque de atividades físicas, esportivas, recreativas e ponto
turístico.
Projeto: Maria Fernandes Caldas; Gina Beatriz Rende - 1985
Sistemas estruturais: vigas-colunas, e quiosques com peças roliças de
madeira.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e barras de aço rosqueadas, arruelas e
porcas.
Tratamento: impregnação de CCA em autoclave.
Todos os brinquedos do parque são com peças roliças de madeira.
Barras e equipamentos de aquecimento e abdominais, com peças
roliças de madeira de reflorestamento.
Fonte: Fotos tiradas pelo autor em visita técnica em abril de 2008.
-
329
Detalhe da estrutura da
cumeeira da fachada da
entrada principal.
Estrutura do mesanino.
Vista da estrutura cental da
edificação. Treliça espacial
tipo árvore.
Estrutura da cobertura.
Detalhe da conexão da treliça
espacial c/ chapas metálicas
internas, barras passantes,
arruelas e porcas.
EDIFICAÇÃO DA ENTRADA DO
PARQUE EFTELING ENTRANCE
Localização: Loon on Zand, Holanda, países baixos.
Utilização: edificação do pavilhão de entrada do parque temático.
Projeto Arquitetônico: Ton Van der Vem
Projeto Estrutural: Hans Roosen
Sistema estrutural: estrutura de treliça espacial tipo árvore.
Elementos Estruturais: peças de madeira roliça.
Diâmetros das peças: colunas principais com diâmetros médios 65 cm
e elementos estruturais das treliças espaciais com peças roliças de
pequeno diâmetro, com varias dimensões de diâmetros.
Ligações: conexões metálicas com chapas internas, barras
rosqueadas passantes, arruelas e porcas.
Elevação: altura mais alta da edificação com 42 metros.
Fachada da edificação do pavilhão de entrada do parque. A edificação
possue largura total de 60 metros de frente.
Treliça espacial tipo árvore: Vista parcial da estrutura da cobertura.
Fonte: RANTA-MAUNUS (1999).
Perspectiva.
Planta Baixa.
Esquema de barras
unifilares da estrutura.
Esquema lateral da
estrutura da treliça.
Esquema frontal da
estrutura da treliça.
Módulos triangulares da
treliça espacial.
Nó da treliça espacial.
-
330
Maquete eletrônica:
Vista aérea do aeroporto.
Maquete eletrônica:
Vista aérea do terminal.
Fachada Frontal do aeroporto.
Maquete eletrônica.
Projeto da torre com peças
roliças de madeira,
contraventada em X nas duas
direções.
EDIFICAÇÃO DO TERMINAL DO
AEROPORTO DE BONITO
Localização: Aeroporto, Bonito, MS.
Utilização: Edificação do terminal do Aeroporto
Projeto Arquitetônico: De Camilo Arquitetura (2009)
Sistema estrutural: Viga-coluna dupla inclinada, coberturas tipo asa-
delta e estrutura da torre com madeiras roliças contraventadas em X.
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Eucalipto Citriodora
Diâmetros médios: variados
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Fornecedor da madeira: TRAMASUL
Dados: coletados pelo autor, via e-mail em abril de 2010.
Maquete eletrônica: Vista da fachada principal de acesso ás
aeronaves e da estrutura da torre com peça roliça de madeira.
Etapa final da construção.
Primeira fase da obra concluída: Vista Geral da fachada.
Terminal tipo quiosque.
O novo terminal de
passageiros com a arquitetura
projetada considerando a
integração com a natureza,
contempla com lojas
comerciais e restaurante.
Sistema estrutural viga-coluna
dupla inclinada.
-
331
Conector com barra de aço e
pino metálico galvanizado
(Dowel-nut), utilizados nas
ligações viga-coluna.
Parabólica hiperbólica
concava.
Parabólca hiperbólica
convexa.
Costelas de peixe (ou
nervuras) internas, de madeira
roliça com duas camadas de
cruzamentos de tábuas.
Costelas de peixe (ou
nervuras) em madeira roliça c/
camadas de tábua dispostas
na diagonal.
Desenhos de estruturas de
parabolóides hiperbólicas, com
madeira roliça de
reflorestamento de pequeno
diâmetro.
Fonte: Natterer (1998).
TORRE DO LAMEM
Localização: LaMEM, EESC, USP, São Carlos, SP.
Utilização: edificação de torre, para proteção do silo
Projeto: Arq. Priscila Maria P. Partel / Eng. Prof. Dr. Carlito Calil Júnior
Sistema estrutural: Torre composta por quatro colunas e vigas
horizontais de contraventamento. Fechamento externo com peças de
madeira roliça de pequeno diâmetro e interno com placas de OSB.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça de Eucalipto
Diâmetros médios: 20 cm a 30 cm
Ligações: Entalhes na madeira e fixação com barras de aço
rosqueadas e pinos metálicos (dowel-nut) entre os elementos
estruturais viga-coluna.
Tratamento: Impregnação de CCA em autoclave.
Dados: Base de dados LaMEM e com Prof. Dr. Carlito Calil Júnior
Vista de baixo para cima da torre. Fonte: Foto tirada pelo autor (2008).
Instalação da cobertura na torre.
Cobertura Parabolóide Hiperbólica. Montagrem no chão.
Fonte: Base de Dados LaMEM; CALIL e MOLINA (2010).
Acesso para a carpintaria do
LaMEM. Portão de entrada
com peças de Madeira Roliça
de Pinus, torneadas. Fonte:
Foto tirada pelo autor (2008).
Fase de montagem da
conexão central da cobertura.
Tubo de aço, com esperas de
chapas de aço inseridas
internamente em corte na
madeira e ligações com
parafusos, arruelas e porcas.
Conexão central da cobertura,
porém já sem a conuna de
apoio para o processo de
montagem.
Conexões de canto da
estrutura da cobertura.
Instalação do revestimento
textil da cobertura na torre.
-
332
Torre Apeldoorn.
Elevação da torre.
Planta da torre.
TORRE APELDOORN
Localização: Holanda.
Utilização: edificação de torre de observação
Projeto: Huyber’s et al apud Ranta-Maunus
Sistema estrutural: Treliça espacial (tridimensional)
A torre tem 27,0 metros de altura e 8,1 m x 8,1 m de largura.
Todas as conexões são especiais para Treliças espaciais, fixadas
com parafusos Φ16mm de alta resistência. Além disso, todas as
conexões também contam com um sistema de amarração com
arame galvanizado, que é incorporado para reduzir as eventuais
fendas que podem ocorrer nas extremidades das peças. As
dimensões das peças das treliças principais são 2,5 m e 3,6 m e
os diâmetros das peças roliças variam entre 12, 15 e 20cm.
Elementos Estruturais: Madeira Roliça de Pequeno Diâmetro.
Dimensões das peças:
a. diagonal inclinada Φ200; b. diagonal inclinada Φ150;
c. diagonal inclinada Φ120; d. vertical Φ200; e. vertical
Φ150;
f. suporte da escada 120x350; g. suporte da base 100x165;
h. suporte da plataforma 150x350; i. plataforma 112x250;
k. diagonal horizontal Φ150; l. horizontal Φ120.
Detalhes do projeto estrutural da Torre Apeldoorn.
Fonte: Huyber’s et al apud Ranta-Maunus (1999).
Peças Roliças de
Pequeno Diâmetro.
Conexão Especial para a
Treliça Espacial.
Detalhes da conexão especial
para a treliça espacial.
Detalhes da conexão da
diagonal.
-
333
Detalhes do Projeto Estrutural
Estrutura do Patamar Principal
Estrutura da cobertura
1 COLUNAS DE MRR 65 À 50cm
2 VIGAS HORIZONTAIS 20x30cm
3 DIAGONAIS TENSIONADAS 42 À 27
4 DISPOSITWO DE SUSPENSÃO 6x22
5 CHAPA METÁLICA 20 A l5mm
6 TUBO METÁLICO Φ 267mm
7 PARAFUSOS 20 X 45
Fonte: NATTERER (1998)
TORRE DE SCHAUINSLAND
Localização: Fribourg, Dinamarca.
Utilização: edificação de torre de observação para ponto turístico
Projeto Arquitetônico: Hochbauamt - 1981
Projeto Estrutural: W. Hirzle
Sistema estrutural: Torre de triângulo equilátero de base, decrescente
em direção ao alto. Plataforma triangular panorâmica. Quatro Colunas
de Madeira Roliça, sendo que as três das extremidades são
inclinadas em forma de tripé. Contraventamentos com vigas de
madeira serrada, horizontais resistentes à compressão e a tração e
diagonais com cabos de aço resistentes à tração, para estabilizar a
torre. Parte da carga da escada é absorvida pela coluna de madeira
roliça central.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça Douglas-fir
impregnados em autoclave.
Ligações: Todas as conexões foram realizadas com de chapas de aço
e parafusos galvanizados.
Vista da Torre de Schauinsland.
Ligações de Vigas Horizontais com a coluna.
Fonte: www.flickr.com/photos/tillwe/219004928
Vista inferior do patamar
Principal.
Coluna central que suporta
parte do carga da escada.
Colunas nas placas de
base e nos blocos de
fundações.
Detalhe do bloco de
fundação com fixação da
placa de base da coluna
-
334
Detalhes do Projeto Estrutural
Estrutura: Perspectiva
Estrutura: maquete eletrônica
Montagem da estrutura da
escada central em espiral.
Formas dos blocos das
fundações e gabaritos da
estrutura da escada central.
TORRE WIL
Localização: Hofberg, Wil, Suíça.
Utilização: edificação de torre de observação para ponto turístico
Projeto Estrutural: Bois Consult Natterer AS, Etoy
Ano de construção: 2006
Sistema estrutural: A torre com de 38 metros de altura, consiste em
planos de triângulos com 12 m de largura por 17 metros de altura,
dispostos de forma inversa, compondo sistemas estruturais em X.
Internamente à estrutura da torre, as disposições de madeira serrada
sobrepostas em forma de espiral, escoradas externamente nas
colunas de peças roliças, compõem a estrutura da escada de acesso
ao mirante.
Ligações: parafusos, elementos especiais de aço galvanizado, placas
de base de aço galvanizado.
Fundações: Blocos de Concreto Armado
Vista da Torre Wil.
Montagem do sistema com conector metálico, unindo os
vértices dos triângulos, na meia altura da torre.
Fonte: www.nattererbcn.com/web/turm_wil.htm
Vista inferior do Mirante.
Vista interna do Mirante.
Vista de Baixo para cima
Fase final de contrução.
Fase até a meia altura.
-
335
Detalhes do Projeto Estrutural
1 Plataforma intermediária
2 Viga da plataforma 200x200cm
3 Estrutura da escada com seção
transversal de semicircunferêcia.
4 Coluna de seção composta, por seção
de semicircunferêcia com 350mm
diâmetro associada com seção quadrada
de 200x200 mm.
5 Viga curva 100x200 mm
Fonte: NATTERER (1998)
TORRE DE SAUVABELIN
Localização: Lausanne, Suíça.
Utilização: edificação de torre de observação para ponto turístico
Projeto Arquitetônico: B. Bolli, R. Mohr, Lausanne, Suíça (2003)
Projeto Estrutural: Natterer Bois Consult, Etoy , Suíça
Sistema estrutural: Torre com altura total de 36 metros. A Plataforma
de observação está localizada na cota de 30. Existem plataformas
intermediárias nas cotas de 9 m e 20 m. Os diâmetros destas
plataformas circulares variam de 12 m na base para 6 m debaixo da
plataforma principal do topo. Organizado regularmente ao redor da
circunferência estão dispostas 24 colunas de seção composta
por seção
de semicircunferêcia com 350mm diâmetro associada com seção quadrada,
que formam
os apoios externos da estrutura da escada em forma de hélice, com
duas rotas completamente independentes para o topo.
Ligações: parafusos chapas de aço galvanizado
Vista da Torre de Sauvabelin Lausanne.
Fontes: Julius Natterer. Timber Construction Manual
www.nattererbcn.com/web/sauvabelin.htm
Vista de cima para baixo.
Vista inferior da plataforma.
Vista de Baixo para cima
Fase final de montagem da
estrutura da escadaria em
espiral.
Fase inicial de montagem
da estrutura da escadaria
em espiral, fixadas nas
colunas externas da torre.
-
336
Elevação da torre.
Colunas com seção composta,
com quatro peças distribuídas
em forma triangular, nos dois
primeiros lances da torre.
Detalhe de uma das colunas
com seção transversal
composta.
Detalhe da conexão de
transição, de uma das colunas
de seção composta por quatro
peças, para uma seção
simples, com uma peças de
madeira roliça.
TORRE IGARATÁ
Localização: Igaratá, SP.
Utilização: edificação de torre de observação da fazenda
Projeto Arquitetônico: Arq. Alfredo Kobbas
Projeto Estrutural: Eng. Civil Alan Dias
Ano de construção: 2009
Sistema estrutural: A torre com 25 metros de altura, em forma de
treliça com as colunas inclinadas, todas contraventadas com vigas
inclinadas em forma de “X”. No eixo central foi feita uma escada em
espiral, travando todas as 4 colunas centrais. Foi considerado o
estudo de ação de vento na estrutura e, como a base da torre não é
contraventada, nesta região os trechos das colunas foram projetados
com peças roliças de seção compostas, para absorverem os
momentos fletores.
Ligações: barras de aço passantes, anéis metálicos, abraçadeiras de
aço galvanizado, placas de base de aço galvanizado.
Fundações: Blocos de Concreto Armado, de 176x176x75 (cm),
engastando parcialmente as colunas principais de madeira.
Vista da Torre. Sistemas de contraventamentos em X.
Detalhes das conexões e emendas das colunas com abraçadeiras
metálicas. Fonte:
www.estruturasdemadeira.blogspot.com
Perspectiva da estrutura da
escada.
Vista do mirante.
Vista de cima para baixo.
Blocos de comcreto armado
de coroamento das estacas
da fundação.
Vista de baixo para cima.
Vista geral da torre.
-
337
Emendas de topo de peças
roliças de madeira
comprimidas axialmente:
Emendas provisórias
com duas talas laterais
aparafusadas.
Emendas provisórias
com quatro talas laterais
pregadas.
Emenda por meio de corte
vertical e com parafusos
passantes, arruelas e
porcas.
Emenda por meio de corte
inclinado e com parafusos
passantes, arruelas e porcas.
CIMBRAMENTOS DE FORMAS
VIADUTO VALE DOS DIABOS
Localização: Viaduto sobre o Vale dos Diabos, BR-158/RS.
Utilização: cimbramentos das formas de madeira do viaduto.
Projeto Estrutural do Viaduto: Eng.° Walter Pfeil.
Projeto da Estrutura do Escoramento: Eng.° Viktor Boehm.
Execução: ESBEL, (1960).
Sistema estrutural: torres treliçadas, com montantes contraventados
nas duas direções.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça e Madeira Serrada.
Ligações: talas de madeira e fixação com pinos metálicos.
Escoramento em torres e mãos-francesas de madeira, para viaduto
rodoviário em vigas contínuas de 30 m de vão. As torres mais altas do
escoramento têm 40 m. As torres foram executadas com madeira
roliça e as mãos-francesas com madeira serrada.
Detalhe do projeto da Estrutura do Escoramento. Esquema da seção
transversal de um escoramento em montantes verticais de madeira
roliça, contraventados nas direções transversal e longitudinal.
(a) (b)
Emendas c/ talas em peças roliças, c/ apoio de topo entre as peças:
(a) emenda situada junto a um nó de contraventamento;
(b) emenda não adjacente a nó de contraventamento.
Fonte: PFEIL (2003).
Seções transversais de peças
roliças de madeira
comprimidas:
Seção simples.
Seção composta por duas
peças comprimidas.
Seção composta por três
peças comprimidas.
Em obras provisórias, como
escoramentos de madeira
roliça, pode-se dispensar o
corte em esquadro,
preenchendo-se a
superfície de apoio com
cunhas de madeira, ou com
argamassa de cimento e
areia. Porém há
necessidade de fixar as
peças emendadas, uma na
outra. Em colunas sem
perigo de flambagem, a
fixação pode ser feita por
um pino metálico, conforme
a figura abaixo.
(a) (b) (c)
Emendas de peças de madeira
roliça comprimidas axialmente:
(a) corte em esquadro das
seções em contato;
(b) superfície de contato
preenchida com argamassa;
(c) fixação da emenda por
meio de pino.
-
338
Cimbramentos do Viaduto
Mülmisch Talbrücke.
Sistema estrutural composto
por quatro lances de
cimbramentos do Viaduto
Mülmisch Talbrücke.
Cimbramentos do cume do
Viaduto Mülmisch Talbrücke.
Sistema estrutural com
coluna central e diagonais
tipo escama de peixe.
Viaduto ferroviário Mülmisch
Talbrücke, concluído.
CIMBRAMENTOS DE FORMAS DO
VIADUTO FERROVIÁRIO
MÜLMISCH TALBRÜCKE
Localização: Viaduto Mülmisch Talbrücke, Alemanha.
Utilização: cimbramentos das formas de madeira p/ o viaduto .
Projeto Arquitetônico: Bahnbauzentrale. Projektgruppe MBS, Francfort-
sur-le-Main, (1985-1988).
Projeto Estrutural: Harries + Kinkel GmbH. Neu-lsenburg; Holzbau
Rinn, Heuchelheim.
Sistema estrutural: cimbramentos de torres com montantes e
diagonais contraventadas. O comprimento máximo do vão do viaduto
é de 100 metros, por 60 metros de altura e 7 metros de largura.
Elementos Estruturais: Peças de Madeira Roliça e Madeira Serrada.
Ligações: pinos metálicos, parafusos e chapas c/ dentes estampados.
Esquema unifilar do sistema estrutural dos cimbramentos.
Detalhes das conexões.
Cimbramentos do pórtico do viaduto ferroviário Mülmisch Talbrücke.
Fonte: NATTERER (1998).
Tipos de torres de
cimbramentos, por
NATTERER (1998):
Cimbramentos com duas torres
tipo leque, de ponte em arço
sobre canions.
Cimbramento com uma torre
tipo leque de ponte em arco.
Cimbramento com duas torres
tipo leque de ponte em arco.
Torres de cimbramento.
Torre de cimbramento.
-
1. Coluna:mad. roliça Ф27-40cm.
2. Pranchões 26x36 cm
3. Travessa 8x28 cm
4. Tirante metálico 60/2 mm.
5. Diagonal: mad. roliça Ф25cm
6. Montante: mad. roliça Ф25cm
7. Diagonal: mad. roliça Ф25cm
8. Parafuso 12x200 mm
9. chapa c/ dentes estampados.
10. Pino metálico.
339
Conexão viga-coluna.
Resumo da instalação:
1. perfil metálico U enrijecido;
2. coluna de madeira;
3. ligação metálica viga-coluna;
4. madeira de acabamento;
5. vigas de madeira roliça
fixadas c/ parafusos de 16 mm;
6. parafusos de posicionamento
7. conexão viga-coluna;
8. ajuste da conexão metálica;
9. viga de madeira roliça.
Defensa instalada em
margem de encosta.
Defensa instalada em margem
de encosta com curva perigosa.
Defensa instalada em margem
próxima à encosta de litoral.
Defensa instalada em margem
de curva perigosa.
Defensa e guarda-corpo
instalada em ponte.
Fonte: www.tertu.com
DEFENSA PARA RODOVIAS E
ESTACIONAMENTOS
Localização: França e Países Baixos.
Utilização: proteção de veículos instalada nas margens das rodovias,
principalmente nas curvas e em locais de situação de risco de queda.
Projeto e execução: Tertu Equipements Routiers (www.tertu.com).
Sistema estrutural: viga-coluna com carregamento horizontal.
Elementos Estruturais: Peças roliças de Madeira de Reflorestamento
Diâmetros médios: 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 28, 30, 35 (cm).
Dimensões: comprimento aprox. de 4 metros; altura de 75 cm.
Ligações: Chapas metálicas galvanizadas internas, barras de aço
rosqueadas, arruelas e porcas.
Detalhes construtivos da estrutura de defensa.
BARREIRAS ACÚSTICAS
Localização: França e Países Baixos.
Utilização: barreiras acústicas, instaladas às margens das rodovias.
Projeto e execução: Tertu Equipements Routiers (www.tertu.com).
Sistema estrutural: colunas engastadas na base.
Elementos Estruturais: Peças roliças de Madeira de Reflorestamento
Muro de barreira acústica, c/ colunas de madeira roliça engastadas no
solo. Peças inclinadas de madeira roliça para dar rigidez às paredes.
Defensa instalada em
estacionamento.
Proteções em calçadas.
Cancelas para portarias de
estacionamentos.
Muros residências c/ madeira
roliça de pequeno diâmetro.
Projeto de barreira acústica.
Barreira acústica em distrito
industrial.
Barreira acústica com peças
de madeira roliça de pequeno
diâmetro.
Fonte: www.tertu.com
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