Estudo da viabilidade técnica para o emprego de madeiras “não convencionais” em estrutura treliçada para coberturas (vãos entre 6 a 8 metros) Technical feasibility study of the to the use of softwoods in lattice structure for roofing (gaps between 6-8 met

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Estudo da viabilidade técnica para o emprego de madeiras “não convencionais” em

estrutura treliçada para coberturas (vãos entre 6 a 8 metros)

Technical feasibility study of the to the use of softwoods in lattice structure for

roofing (gaps between 6-8 meters)

Mauro Danelichen Junior1, Roberto Vasconcelos Pinheiro2

Resumo: A madeira é um dos materiais de construção mais antigos de que se tem registro e, além disso, a mesma possui um amplo campo de aplicação, como na construção de pontes, residências, treliças, passarelas, edificações sujeitas a agentes altamente corrosivos, etc. Apesar de a madeira ter tantas qualidades estruturais, existe grande preconceito em relação a sua utilização como elemento estrutura. Tal fato é devido à falta de conhecimento, por parte dos profissionais da construção civil (técnicos e engenheiros), a respeito das suas propriedades intrínsicas, bem como pela execução de obras sem projetos específicos. Nesse contexto, propôs-se a elaboração de projetos com as propôs-seguintes características: edificações tipo “Howe” (inclinação de 10º - telha de aço); vão livre de seis, sete e oito metros (proporção geométrica, em planta, de 1:3); tipologia das aberturas laterais da edificação - relações 1:1, 2:1, 6:1 e aberto (cobertura sobre apoios de dimensões reduzidas); tratamento preservativo. Com isso, determinou-se a razão entre o volume de madeira (m³) e a área construída (em planta) para madeiras da classe C-20, seguindo as prescrições da NBR 7190:1997. Mediante a análise dos resultados, constatou-se que a razão m³/m² é maior a relação 6:1, enquanto para 1:1 são as menores e, as relações 2:1 e aberto, são aproximadamente iguais. Portanto, pode-se concluir que é viável a elaboração de um projeto estrutural, uma vez que, a razão média obtida foi de 0,01 m³/m², enquanto para estrutura executada sem projeto estrutural é em torno de 0,020 a 0,025 m³/m², ou seja, redução de aproximadamente 60%.

Palavras-chave: madeira; telhado de aço; estruturas de cobertura; preservação.

Abstract: : The wood is one of the oldest construction materials that has record and, in addition, it has a wide application field such as in bridges, houses, truss, runways, buildings subject to highly corrosive agents, etc. Although the wood has many structural qualities, there is a big prejudice against its use as element structure. This fact is due to lack of knowledge on the part of civil construction professionals (technicians and engineers), about their intrinsic properties as well as the execution of works without specific projects. In this context, it was proposed the development of projects with the following characteristics: type buildings "Howe" (10th tilt - Steel tile); span of six, seven and eight meters (geometric ratio in plan, 1: 3); typology of the side of the building openings - relationships 1:1, 2:1, 6:1 and open (coverage of small dimensions support); preservative treatment. Thus, it determined the ratio of the volume of timber (m³) and the built area (plan) for timber C-20 class, following the requirements of ISO 7190: 1997. By the analyse of the results, it was found that the reason m³ / m² is higher the ratio 6:1, while for 1: 1 are the smallest and the relationship 2:1 and open, are approximately equal. It can therefore be concluded that the development of a structural design is feasible, since, mean ratio was 0.01 m³ / m², while for run structure without structural design is around 0.020 to 0.025 m³/m² a reduction of approximately 60%.

Keywords: wood; steel roof; roof structures; preservation.

1 Introdução

A utilização da madeira acompanha a história da evolução do homem, tornando-se um elemento fundamental do desenvolvimento, desde os primórdios da humanidade até a atualidade, sendo empregadas nas mais variadas formas, isto é, em equipamentos domésticos, moradias e estruturas. Mesmo com os avanços tecnológicos e o advento de novos materiais, tais como, o concreto, o aço, a alvenaria estrutural, dentre outros, a madeira continua sendo aplicada em grande escala na construção civil mundial e nacional (CALIL JUNIOR; DIAS, 1997, p.72).

A madeira é uma fonte renovável e que necessita de um baixo consumo de energia para sua obtenção, se comparado com outros materiais. No Brasil, em particular nas regiões Norte e Centro-Oeste, onde está localizado o município de Sinop – MT, esta fonte natural de recurso é muito utilizada, principalmente na construção civil, como fôrmas, painéis, escoramentos de estruturas de concreto armado e em estruturas treliçadas. Atualmente, nas regiões Sul e Sudeste,

verifica-se a aplicação da madeira em peças constituída a partir de tábuas (lâminas) coladas, conhecida como madeira laminada colada (MLC). Vale ressaltar que a madeira também é objeto de pesquisas acadêmicas, tanto no Brasil como em instituições de pesquisas internacionais.

Este material por ser de origem vegetal e sua estrutura celular criar um ambiente propício para proliferação de agentes degradadores. Os de origem biológica destacam-se como sendo os mais recorrentes, dentre eles os fungos apodrecedores, cupins e as brocas. Entretanto, existem medidas preventivas que devem ser adotadas desde a fase de desdobro até as etapas construtivas, passando pela secagem, preservação química, classificação, armazenamento e processamento (PINHEIRO, 2001). Atualmente, no Brasil a utilização da madeira para fins estruturais é desencorajada, essencialmente pela redução de algumas espécies tradicionais, bem como pela ausência da disseminação desse assunto nas instituições de ensino superior. Tal fato, limita o aprendizado por parte dos engenheiros civis, que por falta de conhecimento e entendimento das propriedades intrínsecas do material, não elaboram um projeto estrutural de forma correta. É importante 1_{Graduando, Universidade do Estado de Mato Grosso,}

Sinop-MT, Brasil, E-mail: mauro.civil@hotmail.com

2_{Professor Doutor, Universidade do Estado de Mato}

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ressaltar que um projeto estrutural elaborado por um profissional inabilitado, aumenta a vulnerabilidade da estrutura aos mais diversos tipos de problema, ou seja, desde o consumo errôneo de material até a redução da segurança estrutural (GESUALDO,2003). Assim sendo, este trabalho tem por objetivo mostrar a possibilidade de emprego de espécies de madeira classe de resistência C-20 para cobertura, com o intuito de diminuir a pressão sobre as espécies tradicionais, bem como disseminar o aprendizado na elaboração de projetos estruturais.

2 Fundamentação Teórica

2.1 A madeira na construção civil

De acordo com CALIL (2006), a história da madeira antecede a história da humanidade e no entanto, por ser uma fonte renovável, abundante, versátil e obtida facilmente, até hoje tem permanecido em moda. A existência da civilização como conhecemos na atualidade sem ela teria sido impossível, pois foi um dos primeiros materiais a serem utilizados na construção de moradias.

No decorrer da história comprovou-se que a madeira por ser um material renovável sempre esteve presente no cotidiano do ser humano e por isso é considerada como um material pioneiro aplicado a estruturas. Sua grande variabilidade possibilita o uso nas mais diversas funções, desde decoração até como um elemento estrutural de grande porte, como coberturas e pontes. Neste contexto necessitou a ampliação dos conhecimentos sobre as propriedades deste material afim de facilitar o seu uso como elemento estrutural através de novas técnicas de aplicações (BOLANDIM; MATTHIESEN, 2008, p. 82 - 83).

O paradigma implantado na sociedade de que a madeira é um material de construção de vida útil curta tem desestimulado o seu uso. Apesar da madeira ser suscetível ao apodrecimento e a demanda biológica, isso não implica que seja um material que não tenha aplicabilidade a longo prazo uma vez que quando utilizado com tratamento químico sua vida útil pode se estender por mais de 50 anos. Além disso, a manutenção é muito menor quando a madeira é tratada com preservativos. Indo contra a crença popular, a madeira tem grande resistência ao fogo e melhor desempenho que outros materiais a severa exposição ao fogo. Economicamente falando, os custos iniciais da madeira são competitivos com outros materiais e a longo prazo seu uso se torna vantajoso (CALIL NETO, 2014, p.20).

Segundo Pinheiro (2001, p.2), apesar do fato de o Brasil ser detentor de uma das mais extensas áreas florestadas do planeta, a aplicação da madeira na construção civil ainda não utiliza de todos os avanços tecnológicos alcançados. O uso negligenciado da madeira e o conhecimento restrito das tecnologias que aumentam sua vida útil leva à redução da durabilidade e aumentam alguns preconceitos sobre a qualidade e a performance do material.

Conforme CALIL NETO (2014, p. 17) a madeira é um elemento estrutural de alta relação resistência/peso, baixo consumo de energia para sua obtenção e ainda no seu crescimento sequestra carbono da atmosfera.

2.2 Normatização

Para dimensionamento de treliças é necessário a consulta das seguintes normas:

 ABNT NBR 7190:1997 – “Projeto de estruturas de madeira”;

 ABNT NBR 6120:1980 – “Cargas para o cálculo de estruturas de edificações”;

 ABNT NBR 6123:1988 –“Forças devidas ao vento em edificações”;

 ABNT NBR 8681:2003 –“Ações e segurança nas estruturas –Procedimento”.

2.3 Propriedades da madeira

O conhecimento e o entendimento das propriedades físicas e mecânicas da madeira são necessários para um melhor dimensionamento e consequente aproveitamento do material (GESUALDO, 2003, p. 11). Tais propriedades são influenciadas por vários fatores, tais como, temperatura, composição, umidade do solo, densidade do povoamento, tipo de manejo empregado, posição da árvore no talhão e incidência de chuvas (GOÉS, 2006, p. 15). Sendo as mais importantes para o dimensionamento estrutural a densidade, resistência, rigidez ou módulo de elasticidade e a umidade (CALIL JUNIOR et al., 1998,

p.39).

2.3.1 Propriedades Físicas

É de suma importância o conhecimento das propriedades físicas da madeira, pois estas podem influenciar significativamente na performance e resistência da madeira utilizada em estruturas. Conforme ABNT NBR 7190:1997, têm-se: teor de umidade; densidade; estabilidade dimensional (retratibilidade e inchamento).

2.3.2 Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas são divididas em propriedades de elasticidade e de resistência. As disposições e as composições (cadeias de celulose) dos elementos anatômicos da madeira são responsáveis pela resistência mecânica, (CALIL JUNIOR; LAHR; DIAS, 2003, p. 37).

(a) Elasticidade

Entende-se por Elasticidade como sendo a habilidade

do material assumir a sua forma inicial, após a remoção da ação externa que o solicitava sem apresentar deformação residual.

Os valores dos módulos de elasticidade definidos em função do tipo e da direção da solicitação em relação às fibras, tais como: longitudinal (compressão e tração paralela às fibras; flexão; compressão normal às fibras); transversal. (GESUALDO, 2003, p. 11). De acordo com ABNT NBR 7190:1997, o módulo de elasticidade longitudinal à compressão paralela às fibras é adotado como valor de referência.

(b) Resistência

A ABNT NBR 7190:1997, afirma que resistência é a capacidade do material de suportar tensões. A resistência da madeira é expressa através dos seguintes efeitos: compressão, tração, cisalhamento, impacto à flexão, fendilhamento e dureza.

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tração normal e paralela às fibras. Outra propriedade relevante nas estruturas de madeira é o cisalhamento paralelo (longitudinal) às fibras (CALIL JUNIOR et al.,

1998, p.21).

A propriedade resistência ao impacto na flexão é definida com sendo a capacidade de o material absorver rapidamente energia pela deformação (SZÜCS et al., 2008, p. 36). Outras propriedades também são determinadas, tais como fendilhamento e dureza, porém empregadas como parâmetro de qualidade (PFEIL, 2003, p. 27).

2.3.3 Outras propriedades do material (a) Propriedades organolépticas

As propriedades organolépticas estão ligadas ao valor decorativo e ornamental da obra. Estas propriedades são: cor; cheiro; gosto ou sabor; textura.

(b) Resistência Natural

Szücs et al. (2008, p. 28) afirma que a durabilidade da madeira com relação à ataques biológicos depende da resistência natural das espécies, mas é facilmente compensada por tratamentos preservativos (industriais e caseiros) adequados.

(c) Resistência ao fogo

Segundo SZÜCS et al. (2008, p. 2) em geral, a falta

de conhecimento das propriedades da madeira, a considera, erroneamente, como um material de baixa resistência ao fogo. Entretanto, quaisquer peças expostas ao fogo inicialmente se comportam como combustível para a propagação das chamas, porém, após alguns minutos a parte exposta às chamas se carboniza, resultando assim em um isolante térmico para o restante da peça. Desta forma, auxilia na contenção do calor e consequentemente evita danos maiores à estrutura.

2.4 Estruturas de madeira

Para elaboração de um projeto estrutural em princípio define-se o sistema estrutural mais apropriado, bem como a espécie mais adequada.

2.4.1 Concepção estrutural (a) Treliça Plana

Comumente são empregadas as treliças tipo “Howe”,”Pratt” e “Fink (“W”), porém, tradicionalmente no Brasil empega-se estruturas treliçadas em madeira tipo Howe. Tais estruturas de cobertura também

denominadas por tesouras, possuem a função de sustentar o telhamento e seu vigamento de apoio. (PFEIL, 2003, p. 16). As treliças por definição possuem barras retas e nós (pontos de interseção das barras). Os nós são considerados ligações ideais (articulações perfeitas – ausência de momentos fletores) que recebem todas as ações são aplicadas. Os principais elementos da treliça tipo “Howe” são:

Banzo superior: contorno superior da estrutura que serve de apoio às terças, geralmente suas barras estão submetidas aos esforços normais de compressão (ações permanentes e variáveis – vento de sobrepressão e sobrecarga) e de tração (ações variáveis – vento de sucção);

Banzo inferior: contorno inferior da estrutura, está submetido aos esforços normais de tração (ações permanentes e variáveis – vento de sobrepressão e

sobrecarga) e de compressão (ações variáveis – vento de sucção);

Montante: peças que ligam as barras do banzo superior ao inferior, sempre posicionadas na vertical e submetidas a esforços normais de tração (ações permanentes e variáveis – vento de sobrepressão e sobrecarga) e de compressão (ações variáveis – vento de sucção);

Diagonal: peças inclinadas que ligam as barras do banzo superior e inferior, encontrando-se usualmente em posições oblíquas. Tais barras trabalham sobre esforços normais de compressão (ações permanentes e variáveis – vento de sobrepressão e sobrecarga) e de tração (ações variáveis – vento de sucção).

(b) Componentes da Cobertura

Os elementos que compõem o madeiramento de uma estrutura de cobertura são:

Terças: elemento apoiado sobre duas tesouras sucessivas ou pontaletes e recebem cargas diretamente das telhas (telhado de aço, de fibro-cimento, etc). O vão livre (distância entre as tesouras) depende das dimensões da seção transversal, do esquema estático, do tipo de madeira e da telha empregada.

(c) Ligações

A ABNT NBR 7190:1997 relata que podem ser usados três tipos de ligações para peças estruturais de madeiras, sendo elas: pinos metálicos (pregos e parafusos), cavilhas de madeira, chapas com dentes estampados e conectores metálicos (anéis metálicos). No Brasil, os pinos metálicos (parafusos e pregos) são os mais empregados, enquanto nos USA, Oceania e Europa, locais onde se emprega estruturas treliçadas pré-fabricadas, adotam-se ligações através de chapas com dentes estampados.

(d) Telhas de aço

As principais características destas telhas, tais como, especificações, recobrimentos (longitudinal e lateral), peso próprio, dentre outras, encontram-se em catálogos dos fabricantes.

2.4.2 Ações e carregamento

Para a elaboração de projetos e dimensionamento de uma estrutura é necessário realizar um mapeamento de todas as ações atuantes. Para tanto, deve-se pensar na situação mais crítica na qual a estrutura estará submetida, assim sendo, as ações deverão ser combinadas, considerando a possibilidade de incidência simultânea.

De acordo com FOSCHI (2000) a perda de resistência ao longo da permanência da carga pode ser considerada como um fenômeno de acumulação de danos, semelhante a fadiga dos materiais sob cargas cíclicas, no entanto para ação de cargas permanentes.

 Ações

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Para uma abordagem específica as ações referentes ao vento, ao peso próprio (estrutural e não-estrutural) e ao contraventamento, serão apresentados como segue.

(a) Vento

A ABNT NBR 6123:1988, afirma que as forças sobre uma estrutura, oriundas dos efeitos da ação estática e dinâmica do vento, devem ser calculadas separadamente para:

 A estrutura como um todo;

 Partes da estrutura (telhados, paredes, etc);  Elementos de vedação e suas fixações

(telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação, etc.).

(b) Peso Próprio (estrutural e não-estrutural)

Segundo a ABNT NBR 7190:1997, a ação permanente (estrutural) refere-se ao peso próprio do madeiramento, com acréscimo de 3%, para considerar o efeito dos elementos e dispositivos das ligações (pregos, parafusos, chapas, chapuzes, etc). Quanto à telha (ação permanente não-estrutural), obtém-se a partir das informações do fabricante.

(c) Contraventamento

O sistema de contraventamento empregado às vigas, propicia uma melhor distribuição de carga entre as mesmas, reduzindo possíveis problemas de vibrações na estrutura. Por outro lado, o seu uso em conjunto com as treliças, desenvolvem um sistema estrutural tridimensional, sendo capaz de resistir às ações do vento e, evitar e perda de estabilidade local e global, diminuindo os comprimentos de flambagem fora dos planos verticais das treliças. (PFEIL, 2003, p. 16).

 Carregamento

O termo Carregamento,segundo GOÉS (2006, p.38), é definindo como o conjunto de ações com probabilidade não desprezível de ocorrência simultânea.

A ABNT NBR 8681:2003 afirma que durante o período de vida da construção podem ocorrer quatro tipos de carregamentos diferentes, sendo estes: normal; especial; excepcional; construção.

2.4.3 Dimensionamento

Calil; Molina, (2010, p. 38), descreve abaixo o procedimento para o dimensionamento apropriado de uma treliça:

“De maneira geral, o procedimento inicial a ser efetuado no dimensionamento de uma treliça de madeira é a determinação de sua geometria. O passo seguinte consiste em se determinar a distância "entre treliças", na direção do comprimento da edificação, que pode ser feita através do dimensionamento da terça à flexão oblíqua, ou, ainda, a partir da imposição de uma distância “entre treliças", pré-definida, para a qual devem ser verificados os estados limites últimos e de utilização da terça. Posteriormente, a treliça deve ser carregada com as ações permanentes e variáveis, e os esforços gerados nos elementos estruturais (banzos, diagonais e montantes); em função dessas ações, devem ser combinados de modo que o dimensionamento de cada elemento estrutural, inclusive os que compõem o sistema de contraventamento, seja feito para a condição de

esforço combinado atuante em cada caso. Determina-se então o número de parafusos em cada um dos nós da treliça, faz-se o detalhamento dos elementos estruturais e ligações, a quantificação do peso final da estrutura e, finalmente, a apresentação de uma lista de material.”

O dimensionamento dos elementos estruturais de madeira e das ligações é dado a partir dos Estados Limites Últimos, enquanto a verificação dos deslocamentos excessivos é dada a partir dos Estados Limites de Serviço (Utilização).

(a) Estados Limites Últimos - Estrutura

A ocorrência desses estados determina a paralisação em todo ou em parte da estrutura. Para verificação da segurança da estrutura de madeira, conforme disposto na ABNT NBR 7190:1997 - item 7, necessita-se considerar os necessita-seguintes estados limites últimos: Resistência: compressão paralela às fibras (peças curtas); compressão inclinada às fibras; compressão normal às fibras; tração paralela ás fibras; flexão (simples e oblíqua); flexo-compressão; flexo-tração; cisalhamento paralelo às fibras;

Estabilidade local: compressão paralela às fibras (peças medianamente esbeltas e esbelta); flexão; Estabilidade global: contraventamento.

(b) Estados Limites Últimos - Ligações

O dimensionamento das ligações entre peças de madeira, dá-se conforme disposto na ABNT NBR 7190:1997 - item 8 e, afirma que não se deve levar em consideração o atrito entre as superfícies de contato e nem de esforços transformados por estribos, respeitando o espaçamento determinado para que possa evitar o fendilhamento da madeira. Para o critério de dimensionamento, emprega-se o seguinte Estado Limite Último:

Resistência: embutimento paralelo e normal às fibras (madeira); escoamento (pinos metálicos).

(c) Verificações dos Estados Limites de Serviço (Utilização)

Para verificação da segurança da estrutura de madeira, conforme disposto no item 9.1.1 e 9.1.2 da NBR 7190:1997, necessita-se considerar os seguintes estados limites de utilização:

 Deformações excessivas que afetam a utilização ou a estética da estrutura;

 Danos em materiais não estruturais da construção decorrentes de deformações da mesma;

 Excesso de vibrações.

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3 Materiais e Métodos

3.1Métodos

Para um melhor esclarecimento deste tópico, o mesmo foi dividido em cinco etapas. Na primeira, determinaram-se os parâmetros geométricos da edificação; na segunda, foi determinada a concepção estrutural (disposição das peças componentes da treliça); na terceira, determinaram-se as ações e os carregamentos conforme sugere documentos normativos, definindo os esforços internos e deslocamentos, com auxílio do software Ftool; na

quarta etapa, se deu o dimensionamento e a verificação dos elementos estruturais e ligações, com auxilio das prescrições técnicas da ABNT NBR 7190:1997; na última; fez-se o quantitativo do volume de madeira necessário e determinou-se a razão m³/m², apresentando-as em gráficos, com auxílio de planilhas eletronicas.

3.1.1 Parâmetros geométricos

As edificações do estudo têm como parâmetros geométricos os seguintes dados: treliça tipo “Howe” com vãos livres entre os apoios de seis, sete e oito metros, com a proporção geométrica de 1:3 para os três vãos livres; terças (seção “T”): “T1” – locadas próximo à extremidade do beiral; “T2” - terças intermediárias, locadas entre as terças “T1” e “T3”, “T3” – terça locada ao lado da cumeeira, com vão de 4,5 metros; barras de contraventamento (seção “T”): posicionadas nos nós internos dos banzos inferiores, com vão de 4,5 metros, espaçados a cada dois vãos de treliça; edificações com altura de 5 metros; telhado metálico (aço) termo-acústico com inclinação de 10º em relação a horizontal. Para cada geometria, foi considerado 4 tipos de abertura, sendo elas: 1:1, 2:1, 6:1 (relação da abertura predominante com as demais) e a última, com todas as faces abertas. 3.1.2 Concepção estrutural

Foi adotada treliça isostática tipo “Howe” e a concepção estrutural foi realizada levando em consideração o telhado (tipo e inclinação) e a disposição dos elementos estruturais da treliça. 3.1.3 Ações e carregamentos na estrutura

Foram consideradas ações permanentes e variáveis. Para a determinação das ações permanentes (estrutural e não estrutural) foram empregadas as normas ABNT NBR 7190:1997 e ABNT NBR 6120:1980. As ações permanentes estruturais são: barras da treliça e terças para madeira de classe de resistência C20 (peso especifico de 6,5 kN/m³); classe de umidade “1 e 2”; ligações e o sistema de contraventamento (3% de acréscimo sobre o peso próprio estrutural).

A ação permanente não estrutural considerada foi o telhado metálico (aço) termo-acústico com peso próprio igual a 0,055 kN/m².

Quanto às ações variáveis atuantes, devidas ao vento, adotaram-se as prescrições contidas ABNT NBR 6123:1988, considerando que a edificação em estudo esteja localizada nas regiões de velocidade básica igual a 30m/s; fator topográfico considerando terreno plano ou fracamente acidentado, leva em consideração a influência da rugosidade, as dimensões da edificação e a altura

acima do terreno – considerando Categoria III e Classe “ A e B ”; fator estatístico considerou-se Grupo 2.

As combinações de ações (carregamento) foram realizadas com base nas recomendações da ABNT NBR 8681:2003 e ABNT NBR 7190:1997.

3.1.4 Dimensionamento e verificação

De posse das ações e com auxílio do software Ftool,

foi possível calcular os esforços internos (esforços normais nas barras das treliças; esforço cortante e momento fletor nas terças) e os deslocamentos das estruturas.

Para o dimensionamento e análise de estabilidade dos elementos estruturais da treliça (banzos, montantes e diagonais) e do sistema de contraventamento, foram consideradas as situações de tração e compressão paralela às fibras (peça curta e esbelta) e, para as terças, foi considerada a situação de flexão simples oblíqua. Quanto às ligações, levou-se consideração a flexão no pino e o embutimento (paralelo; normal e inclinado às fibras da madeira). Para tais procedimentos, adotou-se o Estado Limite Último, considerando as prescrições da ABNT NBR 7190:1997 e da ABNT NBR 8681:2003. Quanto às verificações dos deslocamentos verticais (flechas) e das vibrações, foram realizadas com base no Estado Limite de Utilização (Serviço), de acordo com as recomendações da ABNT NBR 7190:1997 e da ABNT NBR 8681:2003.

3.1.5 Quantificação dos materiais

Depois de determinado o consumo total de madeira (treliça, terças e contraventamento) para todos os casos estudados, definiu-se a relação “m³/m²”. Para facilitar a quantificação e comparação dos dados, organizou-os em planilha eletrônica (tabelas e gráficos), com apoio de planilhas eletrônicas.

4 Resultados e Discussão

4.1 Seções transversais

Os resultados das seções transversais para as peças das treliças, terças e barras de contraventamento, são apresentadas nas tabelas 1 a 9.

Tabela 1 –Treliças tipo “Howe” - 6m

Abertura Peças da treliça Dimensões (cm)

Aberto

Banzo inferior 2pç 2,5x10 Banzo superior 2 pç 2,5x10

Montante 5x5 Diagonal 2pç 2,5x5

6:1

Banzo inferior 2pç 2,5x15 Banzo superior 2pç 2,5x10

2:1

1:1

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Tabela 2 - Terças tipo “T” (Treliças tipo “Howe” - 6m)

Abertura Tipo de terça Mesa (cm)

Alma (cm)

Aberto

T1 2,5x5,0 2,5x 15,0 T2 2,5x 7,5 2,5x 15,0 T3 2,5x5,0 2,5x 10,0

6:1

T1 2,5x 7,5 2,5x 15,0 T2 2,5x5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x5,0 2,5x 12,5

2:1

T1 2,5x5,0 2,5x 15,0 T2 2,5x 7,5 2,5x 15,0 T3 2,5x5,0 2,5x 10,0

1:1

T1 2,5x5,0 2,5x 12,5 T2 2,5x5,0 2,5x 12,5 T3 2,5x5,0 2,5x 7,5 Fonte: Autoria Própria, 2015. Tabela 3 - Contraventamento tipo “Tc”

(Treliças tipo “Howe” - 6m)

Alma (cm) Aberto, 6:1,

2:1 e 1:1 Tc 2,5x20,0 2,5x15,0

Fonte: Autoria Própria, 2015. Tabela 4 - Treliças tipo “Howe” - 7m

Aberto

6:1

2:1

1:1

Montante 5x5 Diagonal 2pç 2,5x5 Fonte: Autoria Própria, 2015.

Tabela 5 - Terças tipo “T” (Treliças tipo “Howe” - 7m)

Alma (cm)

Aberto

T1 2,5x5,0 2,5x 15,0 T2 2,5x5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x5,0 2,5x 12,5

6:1

T1 2,5x5,0 2,5x 20,0 T2 2,5x5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x5,0 2,5x 12,5

2:1

T1 2,5x5,0 2,5x 15,0 T2 2,5x5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x5,0 2,5x 12,5

1:1

T1 2,5x5,0 2,5x 12,5 T2 2,5x5,0 2,5x 15,0 T3 2,5x5,0 2,5x 10,0 Fonte: Autoria Própria, 2015.

Tabela 6 - Contraventamento tipo “Tc” (Treliças tipo “Howe” - 7m)

Alma (cm) Aberto, 6:1,

2:1 e 1:1 Tc 2,5x20,0 2,5x15,0

Fonte: Autoria Própria, 2015.

Tabela 7 - Treliças tipo “Howe” - 8m

Aberto

6:1

2:1

1:1

Montante 5x5 Diagonal 2pç 2,5x10 Fonte: Autoria Própria, 2015.

Tabela 8 - Terças tipo “T”(Treliças tipo “Howe” - 8m)

Alma (cm)

Aberto

T1 2,5x 7,5 2,5x 15,0 T2 2,5x 5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x 5,0 2,5x 12,5

6:1

T1 2,5x 5,0 2,5x 20,0 T2 2,5x 7,5 2,5x 20,0 T3 2,5x 5,0 2,5x 15,0

2:1

T1 2,5x 7,5 2,5x 15,0 T2 2,5x 5,0 2,5x 20,0 T3 2,5x 5,0 2,5x 12,5

1:1

T1 2,5x 5,0 2,5x 12,5 T2 2,5x 5,0 2,5x 15,0 T3 2,5x 5,0 2,5x 10,0 Fonte: Autoria Própria, 2015. Tabela 9 - Contraventamento tipo “Tc”

(Treliças tipo “Howe” - 8m)

Alma (cm) Aberto, 6:1,

2:1 e 1:1 Tc 2,5x20,0 2,5x15,0

Fonte: Autoria Própria, 2015.

4.2 Análise comparativa das relações de abertura

A seguir, são exibidos gráficos apresentando a razão do volume madeira (m³) pela área em planta (m²) 4.2.1 Vão 6 metros

Figura 1 - Relação m³/m² vão 6 metros

Verifica-se que, para edificações com abertura 6:1 obtém-se a razão (m³/m²) cerca de 33% e 13% maior que 1:1 e 2:1/“aberto”, respectivamente. Observa-se também que, as tipologias 2:1 e “aberto” obtiveram valores semelhantes.

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014

Aberto 6:1 2:1 1:1

m

³/

m

²

(7)

4.2.2 Vão 7 metros

Figura 2 – Relação m³/m² vão 7 metros

4.2.3 Vão 8 metros

Figura 3 - Relação m³/m² vão 8 metros

4.3 Análise comparativa dos vãos

A análise comparativa dos vãos se dá pela interpretação dos gráficos, alternando as tipologias de abertura, estipulando o aumento percentual de m³/m².

Figura 4 - Comparativo m³/m² entre os vãos

Com base nas informações da figura 4, observa-se que para todas as relações de aberturas, ocorre um acréscimo da razão (m³/m²), com o aumento do vão, nas seguintes proporções:

a)Tipologia “aberta” e 2:1: 15%; b)Tipologia 1:1: 20%;

c)Tipologia 6:1: 12%.

4.4 Análise comparativa m³/m² (treliça x terça)

Baseado nas tipologias de abertura estudadas, comparou-se a variação percentual m³/m² para treliça e terça, comparando-as com o aumento dos vãos. 4.4.1 Relação entre as aberturas (Aberto)

Figura 5 - Relação m³/m² (Terça x Treliça) Aberto

Conforme o aumento do vão da treliça, o consumo de madeira por parte da terça passa a ser menor se comparado ao da treliça (superior a 7 metros de vão).

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012

Aberto 6:1 2:1 1:1

m

³/

m

²

Relação de aberturas

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014

Aberto 6:1 2:1 1:1

m

³/

m

²

Relação de aberturas

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014

6 7 8

(

m

³/

m

²)

Vão (m)

Aberto 6:1 2:1 1:1

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006

6 7 8

m

³/

m

²

(8)

4.4.2 Relação entre as aberturas (6:1)

Figura 6 – Relação m³/m² (Terça x Treliça) 6:1

Nota-se na Figura 6 que quando o vão livre da tesoura for de 7 metros para o caso 6:1, a razão m³/m² será igual para os dois.

4.4.3 Relação entre as aberturas (2:1)

Figura 7 - Relação m³/m² (Terça x Treliça) 2:1

Na figura 7, repete-se o caso da figura 5. O volume de treliça torna-se maior, para vão a partir dos 7 metros. 4.4.4 Relação entre as aberturas (1:1)

Figura 8 - Relação m³/m² (Terça x Treliça) 1:1

Na Figura 8 nota-se a mesma situação das figuras 5 e 7, onde a curva da terça se encontra com a da treliça, depois dos 7 metros de vão.

5 Conclusões

A pesquisa abordou fatores que influenciam diretamente no consumo de madeira para estruturas

de seis, sete e oito metros de vão livre, alterando a razão da maior área de abertura da edificação com as demais áreas, a fim de se compreender os efeitos dessas alterações no consumo final de madeira. A partir dos resultados obtidos, foi possível demonstrar a importância de uma concepção bem elaborada de projeto, uma vez que uma escolha intuitiva pode contribuir de maneira significativa a viabilidade da mesma.

De acordo com os resultados obtidos, podemos concluir que no caso da abertura 6:1 gerou o maior consumo de madeira para todos os vãos estudados, uma vez que, nesta relação de abertura a pressão do vento na direção de barlavento é a maior. Em contrapartida, no caso da abertura 1:1, provocou o menor consumo de madeira para todos os vãos. Nos casos 2:1 e “aberto”, os resultados foram bem próximos, tal fato não pode ser previsto anteriormente, devido aos coeficientes de forma terem sentidos diferentes.

Através da análise do gráfico comparativo de razão (m³/m²) “treliça x terça”, constatou-se que com o aumento do vão (para todas aberturas) o volume da treliça em relação ao da terça foi crescente, uma vez que, se manteve constante o vão da terça.

As ligações foram concebidas por parafusos e, na maioria dos casos, entre as próprias peças de madeira, respeitando item: 8 da NBR 7190:1997. Porém, nas ligações das barras internas (montantes e diagonais) mais solicitadas, utiliza-se ligações com chapas de “Gusset”, com 6,3mm de espessura.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus e à minha família, ao meu pai, Mauro e minha mãe, Silvana, por acreditarem em mim e sempre me incentivarem a continuar nessa jornada.

Agradeço aos colegas de curso pelo apoio prestado nos momentos de dificuldade, pelo conhecimento compartilhado e pelo companheirismo ao longo dessa extensa jornada.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Roberto Vasconcelos Pinheiro, pela confiança e orientação indispensável para realização desse estudo. À Universidade do Estado de Mato Grosso, por possibilitar a aprendizagem no decorrer de todos esses anos, e à todos os professores do campus de Sinop – MT.

Referências

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TÉCNICAS. NBR 6120. Cargas para cálculo de estruturas de edificações, Rio de Janeiro, 1980. 6p.

TÉCNICAS. NBR 6123. Forças devidas ao vento em edificações, Rio de Janeiro, 1988.

TÉCNICAS. NBR 7190. Projeto de estruturas de madeira, Rio de Janeiro, 1997. 107p.

TÉCNICAS. NBR 8681. Ações e segurança nas 0

0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

6 7 8

m

³/

m

²

Vão(m) terça trelica

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006

6 7 8

m

³/

m

²

Vão(m) terça trelica

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005

6 7 8

m

³/

m

²

(9)

estruturas – Procedimento, Rio de Janeiro, 2003. 15p.

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