Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
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Esta obra tem o apoio cultural da Eurotop, uma Empresa do Grupo Estrutural.
Os editores
Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
Antonio Moliterno
Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira 3.ª edição revista
Revisão:
Prof. Dr. Reyolando M. L. R. F. Brasil Livre-docente Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Ex-professor Titular da Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie
www.blucher.com.br
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
© 2009 Antonio Moliterno 3ª edição – 2009 É proibida a reprodução total ou parcial por quaisquer meios sem autorização escrita da editora EDITORA EDGARD BLUCHER LTDA. Rua Pedroso Alvarenga, 1245 – 4º andar 04531-012 – São Paulo, SP – Brasil Fax: (11) 3079-2707 Tel.: (11) 3078-5366 e-mail:
[email protected] site: www.blucher.com.br ISBN 978-85-212-0470-1 Impresso no Brasil
Printed in Brazil
FICHA CATALOGRÁFICA Moliterno, Antonio Caderno de projetos de telhados em estruturas de madeira/Antonio Moliterno; revisão técnica Reyolando M. L. R. F. Brasil - - 3ª edição -São Paulo: Edgard Blucher, 2009. Bibliografia. ISBN 978-85-212-0470-1 1. Telhados – Projetos e construção I. Título. 08-08017
CDD-690.15 Índices para catálogo sistemático:
1. Estruturas de madeira : Telhados : Telhados: Projetos: Engenharia 690.15 2. Projetos de telhados : Estruturas de madeira : Engenharia 690.15 3. Telhados : Estruturas de madeira : Projetos : Engenharia 690.15
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Prefácio à 3.ª edição O meu querido Mestre Moliterno foi uma influência muito importante em minha vida. Com ele me iniciei, na Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie, na década de 1960, em várias das disciplinas da Engenharia de Estruturas, como Estruturas de Madeira, de Alvenaria e de Aço. Ainda por indicação dele, entrei na carreira de docente universitário, também nas disciplinas da Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie, na década de 1970. Aos poucos fui progredindo nos meus estudos pós-graduados na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, onde, após meu Doutorado em 1990, passei a atuar com dedicação exclusiva como Professor e Pesquisador, e fui perdendo o contato com meu Mestre. Quis o destino que por indicação do colega Eng. Dalamebrt, viesse a ser encarregado pela Editora Blücher de revisar o excelente livro de Estruturas de Madeira para Coberturas do prematuramente falecido Prof. Antonio Moliterno. Era necessário manter a maravilhosa didática da obra original, refazendo totalmente a filosofia de cálculo, em virtude de a Norma Brasileira de Projeto de Estruturas de Madeira, a NBR 7190: 1997, ter adotado o método dos estados limites no lugar do de tensões admissíveis da NB-11/1951 utilizada pelo Mestre. Assim, o Capítulo 4 teve que ser inteiramente reescrito do zero, com repercussões muito trabalhosas no Capítulo 6. Também a atual Norma de Forças Devidas ao Vento em Edificações, NBR 6123: 1988, mudou um pouco em relação à antiga NB-599, implicando em alterações em vários capítulos, em especial o segundo, e também no Capítulo 6. Da época em que o texto foi preparado pelo Mestre para agora, os programas computacionais de cálculo estrutural vieram para ficar, tornando obsoletos os engenhosos métodos gráficos que o Mestre tanto amava. Com uma certa dor
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no coração, me permiti eliminá-los desta edição, junto com coisas como tabelas de funções trigonométricas... E já que estava com a mão na massa, achei importante mudar as unidades utilizadas para as do Sistema Internacional (SI) que são oficiais no Brasil. Agradeço colaboração na digitação da Profa. Juliana Freire e nos desenhos e layout da Arqta. Alessandra Pissardo. Este trabalho de amor é dedicado aos meus alunos e orientados passados, presentes e futuros, entre os quais está meu filho mais velho e talvez venha a estar um de meus netos. São Paulo, 2008 Prof. Dr. Reyolando M. L. R. F. Brasil
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Prefácio à 2.ª edição Nesta segunda edição, estamos apresentando em apêndice matéria ainda pouco divulgada no nosso meio técnico, que é o caso de Vigas formadas por Lâminas de Madeira Coladas. Objetivamos com isto colaborar com os ecologistas, atendendo aos justos reclamos na luta contra a ação predatória que vem sofrendo as nossa florestas naturais da Amazônia Legal, devido à exploração gananciosa das últimas décadas. Estamos dando aos arquitetos uma opção desejada, no sentido de tirarem melhor partido do emprego da madeira nos telhados, substituído as rústicas treliças, localizadas no desvão entre o forro e a cobertura, por vigas retas aparelhadas e aparentes, permitindo com facilidade pregar o forro paralelamente com a inclinação da cobertura. Queremos também colaborar pelo incentivo social no que tange ao desenvolvimento da nossa engenharia florestal, através de programas mais amplos nos reflorestamentos da “Araucária Angustifolia”, popularmente conhecida entre nós com pinho do Paraná e, internacionalmente, como pinho brasileiro. Deve ser esclarecido que o pinho do Paraná tem o privilégio de possuir todas as qualidades especificadas para a adequada fabricação de produtos tratados e colados em madeira (vigas laminadas e placas de compensados). Antonio Moliterno
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Prefácio à 1.ª edição As razões que me encorajaram em publicar este modesto trabalho, Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira, foi atender as dificuldades dos estudantes, quando se deparam com a necessidade de projetar pequenas estruturas para telhados. Por essa razão, procurei me limitar aos assuntos essenciais da prática profissional, que envolvem o projeto e os detalhes construtivos, sem perder de vista o que é muito importante ao engenheiro: a conceituação teórica fundamental. Quero registrar minhas homenagens póstumas a quatro mestres-engenheiro, pelo legado técnico-científico que nos deixaram, Prof. Antonio Luiz Ippolito, meu mestre na EEUM – Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie; Prof. Stephan Prokofievitch Timoshenko, o engenheiro do século XX; Prof. Antonio Alves Noronha, pelas suas divulgações; e Prof. Erwin Hauff, exemplo de um grande engenheiro, autor de projetos e obras em estruturas de madeira. Agradeço ao ilustre colega eng. Enio Perilo, pelo incentivo e ajuda que sempre me proporcionou, nos meus problemas com telhados. Antonio Moliterno
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Conteúdo 1. Introdução................................................................................................................. 1.1. Notação e sistema de unidades....................................................................... 1.2. Terminologia.................................................................................................... 1.2.1. Terminologia dos construtores............................................................. 1.2.2. Terminologia estrutural........................................................................ 1.2.2.1. Telhado de duas águas........................................................... 1.2.2.2. Telhado de quatro águas........................................................ 1.2.2.3. Telhado de várias águas......................................................... 1.3. Madeiras empregadas...................................................................................... 1.3.1. Madeira serrada.................................................................................... 1.3.2. Madeira laminada e colada..................................................................
1 2 2 2 8 8 11 11 11 11 13
2. Cargas nas estruturas............................................................................................... 2.1. Carga permanente........................................................................................... 2.1.1. Carga equivalente em projeção horizontal......................................... 2.1.2. Peso próprio das estruturas.................................................................. 2.2. Efeito do vento sobre estruturas de madeira................................................. 2.2.1. Cargas estáticas equivalentes da norma.............................................. 2.2.2. Fatores que afetam a velocidade característica.................................. 2.2.3. Coeficientes de pressão, de forma e de arrasto..................................
15 15 19 20 22 23 24 30
3. Estática das estruturas planas................................................................................. 3.1. Treliças isostáticas............................................................................................. 3.2. Estaticidade...................................................................................................... 3.2.1. Quadros rijos......................................................................................... 3.2.2. Treliça hipostática................................................................................. 3.2.3. Resumo — treliças planas..................................................................... 3.3. Esquemas de treliças isostáticas....................................................................... 3.4. Cálculo dos esforços nas barras....................................................................... 3.4.1. Hipóteses fundamentais....................................................................... 3.4.2. Métodos de cálculo............................................................................... 3.4.2.1. Método das juntas ou nós...................................................... 3.4.2.2. Método das seções (Ritter)..................................................... 3.4.2.3. Programas de computador para cálculo automático............ 3.5. Treliças associadas e contraventamentos........................................................
41 41 42 45 45 46 47 49 49 49 49 53 57 57
4. Verificação de dimensionamento de estruturas de madeira.................................. 4.1. Ações e segurança nas estruturas de madeira................................................ 4.1.1. Definições.............................................................................................. 4.1.1.1. Estados limites de uma estrutura........................................... 4.1.1.2. Ações.......................................................................................
61 61 61 61 61
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4.1.2 Condições gerais................................................................................... 4.1.2.1. Estados limites......................................................................... 4.1.2.2. Ações....................................................................................... 4.1.2.3. Tipos de carregamento e critérios de combinação de ações. 4.1.3. Condições específicas............................................................................ 4.1.3.1. Condições de segurança......................................................... 4.1.3.2. Combinações das ações.......................................................... 4.1.3.3. Coeficientes de ponderação para combinações últimas....... 4.2. Resistências....................................................................................................... 4.2.1. Resistência dos materiais...................................................................... 4.2.2. Valores representativos........................................................................ 4.2.3. Valores de cálculo................................................................................. 4.2.4. Particularidades para estruturas de madeira....................................... 4.3. Verificação de resistência de peças de madeira.............................................. 4.3.1. Solicitações normais.............................................................................. 4.3.2. Solicitações tangenciais........................................................................ 4.3.3. Estabilidade........................................................................................... 4.3.4. Estado limite de deformação excessiva............................................... 4.4. Ligações............................................................................................................ 4.4.1. Ligações com pinos metálicos (pregos e parafusos)............................ 4.4.2. Ligações com cavilhas de madeira....................................................... 4.4.3. Ligações com conectores...................................................................... 4.4.4. Espaçamento entre elementos de ligação........................................... 4.4.5. Ligações excêntricas por pinos.............................................................
62 62 63 65 67 67 67 68 70 70 71 71 72 75 76 80 81 86 87 88 90 91 92 94
5. Estruturas de madeira para telhados...................................................................... 5.1. 1.º Caso – Estruturas para coberturas residenciais.......................................... 5.1.1. Tesoura Howe....................................................................................... 5.1.2. Tesoura Fink.......................................................................................... 5.1.3. Vigas armadas de alma cheia............................................................... 5.1.4. Estrutura pontaletada.......................................................................... 5.1.5. Estrutura em arco invertido (telhado com quebra em rabo de pato). 5.2. 2.º Caso – Estruturas para cobertura de galpões industriais, cinemas e quadras de esportes......................................................................................... 5.2.1. Viga em treliça...................................................................................... 5.2.2. Estrutura tipo Shed............................................................................... 5.2.3. Estruturas com balanço........................................................................ 5.2.4. Estrutura com banzo curvo – viga ou trave Bowstring....................... 5.2.5. Considerações gerais do projeto e da execução.................................. 5.2.6. Contraventamento de tesouras............................................................ 5.2.7. Espigão.................................................................................................. 5.2.8. Normas de segurança no transporte e içamento de treliças............... 5.3. Pórticos............................................................................................................. 5.3.1. Contraventamento de pórticos............................................................ 5.4. Arcos................................................................................................................. 5.5. 3.º Caso – Coberturas especiais........................................................................ 5.6. Estabilidade lateral de treliças planas, pórticos e arcos................................. 5.6.1. Treliças . ............................................................................................... 5.6.2. Pórticos e arcos..................................................................................... 5.6.3. Flambagem longitudinal de arcos........................................................ 5.6.4. Treliças pré-fabricadas..........................................................................
99 99 101 104 104 105 106 108 109 111 114 114 117 118 121 125 130 134 140 146 148 148 149 152 152
6. Projetos..................................................................................................................... 157 6.1. Projeto da armação de um telhado para coberturas com telhas cerâmicas.. 157 6.1.1. Dados.................................................................................................... 157 6.1.2. Esquema estrutural e especificações.................................................... 157 6.1.3. Projeto da armação.............................................................................. 162 6.1.3.1. Cálculos preliminares.............................................................. ` 162
Conteúdo Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
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6.1.3.2. Cálculo das cargas unitárias................................................... 6.1.3.3. Verificação das ripas............................................................... 6.1.3.4. Verificação dos caibros........................................................... 6.1.3.5. Verificação das terças............................................................. 6.1.3.6. Cálculo da tesoura.................................................................. 6.1.3.7. Cálculo dos detalhes............................................................... 6.2. Projeto da armação de um telhado para coberturas com chapas onduladas de fribocimento.............................................................................. 6.2.1. Dados . ............................................................................................... 6.2.2. Especificações........................................................................................ 6.2.3. Projeto da cobertura............................................................................ 6.2.3.1. Marcha das operações............................................................ 6.2.4. Anteprojeto da tesoura........................................................................ 6.2.5. Projeto da tesoura................................................................................ 6.2.5.1. Cálculos preliminares.............................................................. 6.2.5.2. Cálculo das cargas unitárias................................................... 6.2.6. Projeto das terças................................................................................. 6.2.7. Cálculo das tesouras – forças concentradas nos nós........................... 6.2.8. Cálculo das tesouras – esforços solicitantes nas barras....................... 6.2.9. Cálculo das tesouras – verificação das barras...................................... 6.2.10. Cálculo das uniões (nós)....................................................................... 6.3. Projeto de um arco de alma cheia................................................................... 6.3.1. Considerações preliminares.................................................................. 6.3.2. Cálculo estático dos arcos..................................................................... 6.3.3. Projeto de um arco biarticulado de alma cheia.................................. 6.4. Tesoura sobre três apoios................................................................................. 6.5. Projeto de uma cobertura para abrigo de automóvel.................................... 6.5.1. Dados.................................................................................................... 6.5.2. Verificação das vigas principais de cobertura (6 x 40 cm)................... 6.5.2.1. Cargas...................................................................................... 6.5.2.2. Verificação de tensão e estabilidade lateral.......................... 6.5.2.3. Verificação de flecha.............................................................. 6.5.2.4. Verificação dos pilares............................................................ 6.5.2.5. Verificação dos parafusos.......................................................
163 174 176 180 182 188
7.
Forros (tarugamento)............................................................................................... 7.1. Forros de madeira............................................................................................ 7.2. Forro de placas pré-fabricadas......................................................................... 7.3. Apoio do tarugamento nas tesouras...............................................................
249 249 251 254
Princípios e critérios do Conselho de Manejo Florestal (FSC)...................................... Princípio 1: Obediência às leis e aos princípios do FSC........................................ Princípio 2: Responsabilidade e direitos de posse e uso da terra........................ Princípio 3: Direitos dos povos indígenas............................................................. Princípio 4: Relações comunitárias e direitos dos trabalhadores........................ Princípio 5: Benefícios da floresta........................................................................ Princípio 6: Impacto ambiental............................................................................. Princípio 7: Plano de manejo................................................................................ Princípio 8: Monitoramento e avaliação.............................................................. Princípio 9: Manutenção de florestas de alto valor de conservação................... Princípio 10: Plantações..........................................................................................
257 259 260 260 261 262 262 264 265 266 266
199 199 199 203 203 205 206 206 206 208 210 212 213 217 228 228 231 231 240 242 242 243 243 244 245 245 247
Referências bibliográficas.............................................................................................. 269
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
Introdução
1.
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Introdução
O telhado destina-se a proteger o edifício contra a ação das intempéries, tais como chuva, vento, raios solares, neve e também impedir a penetração de poeiras e ruídos no seu interior. A origem do nome telhado provém do uso das telhas, mas nem todo o sistema de proteção superior de um edifício, obrigatoriamente, constitui-se num telhado como, por exemplo, lajes com espelho d’água, terraços e jardins suspensos. O telhado compõe-se de duas partes principais: Cobertura — Podendo ser de materiais diversos, desde que impermeáveis
às águas pluviais e resistentes à ação do vento e intempéries. A cobertura pode ser de telhas cerâmicas, telhas de concreto (planas ou capa e canal) ou de chapas onduladas de fibrocimento, aço galvanizado, madeira aluminizada, PVC e fiberglass. As telhas de ardósia e chapas de cobre foram praticamente banidas da nossa arquitetura. Armação — Corresponde ao conjunto de elementos estruturais para sustentação da cobertura, tais como: ripas, caibros, terças, tesouras e contraventamentos.
As estruturas que compõem a armação dos telhados podem ser totalmente ou parcialmente executadas em madeira, aço, alumínio ou concreto armado. A armação dos telhados executados em madeira denomina-se também madeiramento.
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
Algumas coberturas podem dispensar a armação, quando empregamos perfis especiais auto-portantes em fibrocimento, aço galvanizado, concreto protendido ou fiberglass. A superfície do telhado pode ser formada por um ou mais planos (uma água, duas águas, quatro águas ou múltiplas águas) ou por uma ou mais superfície curvas (arco, cúpula ou arcos múltiplos). O escopo deste trabalho é apresentar as informações necessárias para a elaboração dos projetos das armações em madeira, para telhados planos em duas águas e telhados em superfície curva cilíndrica, com o sistema estrutural em arco, mais usuais na maioria das edificações.
1.1. Notação e sistema de unidades As notações utilizadas neste livro obedecem, na medida do possível, àquelas empregadas pela Norma Brasileira – NBR 7190: 1997, definidas oportunamente durante a abordagem dos vários assuntos. Por força do Decreto n.o 63.233 de 12/09/1968, foram legalizadas no Brasil as unidades e notações do Sistema Internacional de Unidades, “SI”. O “SI” parte da relação fundamental: Força = Massa 3 Aceleração. Nesse sistema, emprega-se o quilograma apenas para exprimir a Massa, e o Newton (N) é reservado à Força (1 kgf = 9,81 N). Embora as grandezas mecânicas devam obedecer ao citado decreto-lei, o meio técnico vem se mantendo relutante em aceitar o SI, não só no Brasil, como em muitos países estrangeiros, em especial os de língua inglesa.
1.2. Terminologia A terminologia das peças que compõem os elementos de um telhado é muito diversa nas várias regiões do Brasil, isto provavelmente por herança dos primeiros carpinteiros oriundos de vários pontos de Portugal e outros países da Europa Central. Para não se fazer confusão de nomes, o que é comum na prática, achamos melhor dividir o assunto em dois itens: a) Terminologia dos construtores — serve para comunicação com o pessoal das obras, embora bastante diversa. b) Terminologia estrutural — para ser adotada na comunicação entre engenheiros.
1.2.1. Terminologia dos construtores 1) Ripas — Peças de madeira de pequena esquadria pregadas sobre os caibros, para sustentação das telhas.
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Introdução
2) Caibros — Peças de madeira de pequena esquadria, apoiadas sobre as terças para sustentação das ripas. 3) Terça — Viga de madeira apoiada sobre as tesouras ou sobre paredes para a sustentação dos caibros.
As coberturas executadas em chapas onduladas de fibrocimento, alumínio ou PVC apresentam a vantagem econômica de dispensar o emprego de ripas e caibros, pois se apóiam diretamente sobre as terças, permitindo, ainda, maior distanciamento entre as terças.
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1
2
3 7 5
6 13
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1 15
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10 9 6
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5
15
1 a 5) Trama, é o conjunto formado pelas ripas, caibros e terças, que servem de lastro ao material da cobertura. 6) Frechal. 7) Chapuz, pedaço de madeira, geralmente de forma triangular, pregado na asna da tesoura, destinado a suster ou apoiar a terça. Conjunto de peças 8 a 12 – Tesoura, viga em treliça plana vertical, formada de barras dispostas de maneira a compor uma rede de triângulos, tornando o sistema estrutural indeslocável. 8) Asna, perna, empena ou membrura superior. 9) Linha, rochante, tirante, tensor, olivel ou membrura inferior. 10) Pendural ou pendural central. 11) Escora. 12) Pontalete, montante, suspensório ou pendural. 13) Ferragens ou estribos. 14) Ferragem ou cobrejunta. 15) Testeira ou aba. 16) Mão francesa. Figura 1.1 Tesoura e trama.
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4) Cumeeira — Terça da parte mais alta do telhado. 5) Contrafrechal — Terça da parte inferior do telhado. 6) Frechal — Viga de madeira colocada em todo o perímetro superior da parede de alvenaria de tijolos (respaldo), para amarração e distribuição da carga concentrada da tesoura. Atualmente o contrafrechal de madeira foi substituído pelas cintas de amarração de concreto, sendo utilizado apenas um bloco de madeira para o nivelamento e distribuição da carga da tesoura sobre pilares ou paredes. Isso tem criado o hábito costumeiro de chamar a terça de extremidade simplesmente de “frechal”. Também já se tornou hábito generalizar de “terças”, sem fazer diferenciação às vigas da cumeeira e do contrafrechal, isto na comunicação entre engenheiros estruturais. Contra tirante
Estribos R
e
Consolo
Emenda
Tirante
Tarugo ou cavilha
Figura 1.2 Observação: Empregam-se consolos para aumentar a resistência do tirante no apoio devido ao efeito do momento M = Re.
Guarda-pó — Forro pregado sobre os caibros, numa largura de 30 a 60 cm, junto à platibanda, destinado ao apoio da calha. Platibanda — Prolongamento do alinhamento da parede externa, acima dos frechais, para camuflagem do telhado. A platibanda é sempre contornada por calha e rufo. Caibros Calha
Guarda-pó
Ripas
Caibros
Forro fixado nos caibros
Platibanda Parede
Ripas
Linha Empena Escora Pendural Forro pendurado na tesoura (teto)
Figura 1.3
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Introdução
Lanternim — Empregado em edifícios industriais, quando a iluminação e ventilação trazidas pelas janelas forem consideradas insuficientes. Podem estar munidos com caixilhos, venezianas ou com ambos.
Veneziana
Passadiço
Caixilhos (vidros ou PVC) Rufo
Chapa de aço com parafusos
Cobertura
Figura 1.4
Beiral — Prolongamento da cobertura, fora do alinhamento da parede. Tipos de beirais: a) Caibros aparentes (inconveniente por possibilitar levantamento das telhas pela ação do vento). b, c, d, e) Beirais revestidos b) Revestimento fixado nos caibros. c) Revestimento fixado numa trama de caibros e sarrafos. d) Revestimento com elemento decorativo (cachorro). e) Beiral em laje de concreto armado.
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(a)
(b)
Ripa dupla ou sarrafo
Ripas
Parede
Calha de beiral
Testeira Forro Moldura, cordão ou tabeira (d)
(c)
Forro
Cachorro
(e) Capeamento Calha
b
b Estuque Laje Condutor Figura 1.5
Mansarda — tipo de tesoura que permite o aproveitamento do desvão do telhado, constituindo um cômodo denominado sótão. O nome mansarda deve-se a Mansard, arquiteto de Luís XIV. Os telhados tipo Mansard eram geralmente cobertos com telhas de ardósia, e dispunham de janelas denominadas trapeira, para iluminação, ventilação e acesso ao telhado.
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Introdução
Esquema da trapeira ou água-furtada Trapeira Janela ou clarabóia Sótão
Figura 1.6
Ponto do telhado — é a relação entre sua altura e a largura ou vão. O ponto varia, em geral, entre os limites de 1 : 2 a 1 : 8.
i% h α
Ponto h Inclinação α Declividade i% i = 100 x arctag α
L
Figura 1.7
Ponto h — L
Designação
Inclinação aº
Declividade i%
1/2
Ponto meio
45º
100%
1/3
Ponto terço
33º 40’
66%
1/4
Ponto quarto
26º 50’
49%
1/5
—
21º 50’
40%
1/6
—
18º 30’
33%
1/7
—
15º 50’
28%
1/8
—
14º
25%
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1.2.2. Terminologia estrutural 1.2.2.1. Telhado de duas águas (Figura 1.8)
Considerando-se as telhas, ripas e caibros como elementos componentes da cobertura, visto que em algumas coberturas estes dois últimos elementos podem ser dispensados, a sustentação da cobertura depende dos seguintes elementos estruturais: 1) Terças – Vigas apoiadas sobre as tesouras. 2) Mãos francesas – Para aliviar a flexão das terças, empregamos escoras, denominadas mãos francesas. As mãos francesas servem também como elemento de travejamento dos nós inferiores da tesoura. 3) Tesoura – Viga principal em treliça ou viga-mestra, que serve para transferir o carregamento do telhado aos pilares ou paredes da edificação. Elementos que compõem uma tesoura, segundo a terminologia de projeto estrutural: S – Banzo superior I – Banzo inferior V – Barras verticais ou simplesmente verticais D – Barras diagonais ou simplesmente diagonais N – Nó ou junta – ponto de interseção de barras ρ – Painel – distância entre dois nós h – Altura da tesoura L – Vão da tesoura – distância entre os apoios extremos α – Inclinação da tesoura 4) Contraventamento vertical – Estrutura plana vertical formada por barras cruzadas, dispostas perpendicularmente ao plano das tesouras. Essas barras servem de sustentação para a ação das forças que atuam no seu plano, travando as tesouras, de maneira a impedir sua rotação e deslocamento, principalmente contra a ação do vento, como também sendo elemento de vinculação do banzo inferior I contra a flambagem lateral. 5) Contraventamento horizontal – Estrutura formada por barras cruzadas colocadas no plano abaixo da cobertura, para amarração do conjunto formado pelas tesouras e terças. Essas barras servem para transferir a ação do vento, atuando na direção esconsa ao edifício para as tesouras e ao contraventamento vertical.
Oitões – Paredes extremas paralelas às tesouras, que muitas vezes servem de apoio para as terças (pelo conceito antigo, eram as paredes laterais da casa situadas na divisa do lote).
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Introdução
Tesoura S
D V D
V
N
S h
α
P
I
L
3
N
Contraventamento vertical
Travejamento do nó inferior da tesoura
Terças e mãos francesas
1
4 4
2
3
3
Ripas
4
Caibros
3 4 3
Contraventamento horizontal 3
5 3 3
3
Oitão
Figura 1.8 Telhado de duas águas.
3
5
5
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
Espigão 12
3 2
h
2 1
1
7
1
3 b
– Meia tesoura e contraventamento vertical
3 a
c
4 3 a
4 3 6 2
a
7
8 1
b L
L Água
L — 2
b 3
Espigão
Água
Água
a
3
Cumeeira c
3
a
3
a
8 L — 2
Água Planta da cobertura
Figura 1.9 Telhado de quatro águas.
7
b 6
L Planta da armação
c
11
Introdução
1.2.2.2. Telhado de quatro águas (Figura 1.9)
6) Meia tesoura 7) Tesoura de canto 8) Espigão — Aresta saliente inclinada do telhado; quando horizontal é cumeeira.
1.2.2.3. Telhado de várias águas (Figura 1.10) Y
Espigão Cumeeira
Y — 2
Rincão – canal formado por duas convergentes X — 2
Z — 2 X Z
Figura 1.10 Telhado de várias águas.
1.3. Madeiras empregadas 1.3.1. Madeira serrada No centro sul do País, o madeiramento dos telhados tem sido executado com muita freqüência, empregando-se a peroba, como também o pinho brasileiro, principalmente nos Estados do Paraná e Santa Catarina, possuidores que foram de extensas florestas nativas desta espécie de coníferas. O custo cada vez mais elevado dessas espécies botânicas tem propiciado o emprego dos produtos de reflorestamento, com a opção pelo Eucalipto Citriodora em substituição à peroba. Entre as numerosas árvores nativas, ainda existentes na nossa flora, muitas delas são adequadas à carpintaria dos telhados, cujos parâmetros de trabalho podem ser medidos pela sua dureza e peso específico (entre 0,5 e 1,2 g/cm3).
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
Viga-mestra 1 Terças
9
Calha 6 6 6 Veneziana Caixilho
6
Meias tesouras
Figura 1.11 Telhado Shed.
Os inúmeros ensaios, realizados com várias espécies botânicas pelos nossos institutos de pesquisas, procuraram atender as recomendações do Anexo B da NBR 7190: 1997, cujo escopo é a determinação das propriedades físicas e mecânicas da madeira para o projeto estrutural. O anexo E da mesma Norma fornece valores usuais de resistência e rigidez de algumas madeiras nativas e de reflorestamento, que citaremos em local apropriado no Capítulo 4 deste livro.
Dimensões mínimas das seções transversais
A área mínima das seções transversais das vigas ou barras longitudinais de treliças principais será de 50 cm2 e a espessura mínima de 5 cm. Nas peças secundárias os limites reduzem-se a, respectivamente 2,5 cm, podendo cair a 1,8 cm para peças secundárias múltiplas.
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Introdução
Bitolas comerciais usuais de madeira serrada Padrão métrico Tipo de madeira
Medida transversal (cm)
Comprimento (m)
Ripas
1,5 3 5
básico: 4,40
Caibros
536
médio de 2,00 a 4,00
Vigas
6 3 12
médio: 5,00
6 3 16
médio: 5,00
2,6 3 16
básico: 4,00
2,6 3 23
básico: 4,00
1,3 3 31
básico: 4,00
Tábuas
Padrão americano Bitola (pol)
Medida transversal (cm)
Comprimento básico
331½
7,5 3 3,80
14 pés (4,27 m)
332
7,5 3 5,10
14 pés (4,27 m)
334½
7,5 3 11,3
14 pés (4,27 m)
336
7,5 3 15,2
14 pés (4,27 m)
339
7,5 3 23,0
14 pés (4,27 m)
1.3.2. Madeira laminada e colada Peças laminadas em tábuas de 2 e 4 cm de espessura, coladas de modo a formar perfis, em que todas as fibras sejam paralelas, sem dúvida representam a tendência futura das estruturas de madeira, onde a matéria-prima proveniente das árvores nativas passará a ser substituída pelos produtos de reflorestamento. Temos com isso um produto industrializado, com melhor controle de qualidade, a exemplo de outros materiais fabricados em usinas, caso do concreto. Além da pré-fabricação de peças retas ou curvas, poderemos contar com uma série de bitolas, semelhantes às das peças serradas (Figura 1.12) — Seção mínima de 6 3 10 cm até a máxima de 35 3 90 cm (conforme o Timber Construction Manual da AITC – American Institute of Timber Construction).
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Caderno de Projetos de Telhados em Estruturas de Madeira
No Brasil já contamos com esses produtos, fabricados para vigas e arcos, objetivando satisfazer projetos arquitetônicos especiais, mas na Europa e nos EUA, por necessidade, existe um amplo comércio de bitolas padronizadas de peças de seção retangular de madeira laminada e colada, assim como entre nós os contraplacados para fôrmas de concreto, em substituição às tradicionais tábuas de pinho. Disso conclui-se que o emprego das peças coladas nada mais representa senão a disponibilidade da matéria-prima e o seu custo no mercado de consumo.
Figura 1.12
