ANÁLISE COMPARATIVA DE DIFERENTES ESPÉCIES DE MADEIRA PARA COBERTURAS DE EDIFICAÇÕES
Alan Davies Dias Engenheiro Civil - Pós-Graduando em Engenharia Estrutural alan.davies13@gmail.com Igor Charlles Siqueira Leite Mestre em Engenharia Civil. Professor – Centro Universitário Augusto Motta engfabigor@gmail.com RESUMO
Os exploradores de madeira devem satisfazer os clientes cada vez mais conscientes a respeito dos desmatamentos, trabalhando com madeiras legais. Essas madeiras devem possuir um certificado que exige, dos fornecedores de madeira, obediência dos princípios e critérios geridos pelo Conselho de Manejo Florestal (FSC). Tal conselho determina a prática de 10 princípios que não só protegem as florestas, mas também cuida dos diretos dos povos indígenas, relações dos povos comunitários e do direito dos trabalhadores. Esta certificação impõe um compromisso a longo prazo, de respeito às florestas e crescimento econômico para as comunidades locais. Seguindo esta filosofia, este trabalho demostra a eficiência em projetos de estruturas treliçadas de madeira com estudo comparativo entre 4 espécies diferentes que são o Pinho do Paraná, Maçaranduba, Ipê, Jatobá, visando resultados econômicos e, sobretudo, a consciência quanto ao uso da madeira. Como ferramenta de cálculo, foi utilizada uma planilha de dimensionamento de madeira o qual agiliza todo o processo de cálculo e verificação das peças, permitindo uma análise mais ampla e sobretudo, confiável.
Palavras-chave: Treliças de madeira; Comparação entre espécies; Economia em cobertura.
COMPARATIVE ANALYSIS OF DIFFERENT WOOD SPECIES FOR BUILDING ROOFS ABSTRACT
The wood explorers are expected to satisfy increasingly aware customers about deforestation by working with legal timbers. This timber must have a certificate that requires, from timber suppliers, compliance with the principles and criteria managed by the Forest Stewardship Council (FSC). Such advice dictates the practice of 10 principles that not only protect forests, but also take care of the rights of indigenous peoples, community relations and workers' rights. This certification imposes a long-term commitment to respect for forests and economic growth for local communities. According to this philosophy, this work demonstrates the efficiency in the
ARQUI
TETURA
1 INTRODUÇÃO
Sendo a madeira um material utilizado para a construção há muitos séculos, uma grande variabilidade de sistemas estruturais em madeiras pode ser observada, os quais vem evoluindo em função de diversos tipos de produtos industrializados. Devido aos crescentes projetos estruturais de madeira tornou-se importante o estudo dos tipos de madeiras utilizados em projetos estruturais para treliças em coberturas, porém a escassez de informações sobre o assunto faz com que a escolha da madeira não seja ideal economicamente, logo um bom conhecimento dos tipos de madeiras para se utilizar em coberturas evita desperdícios e perda de dinheiro. Com isso, este estudo permite alcançar um conhecimento adequado sobre o tema e demostrar, a partir das análises comparativas dos dimensionamentos de treliças de madeira, um aumento na eficácia da metodologia construtiva que utiliza madeira como material de construção em coberturas. Para isto, foi desenvolvida uma planilha no Excel, com uma metodologia comparativa de treliças tipo Howe capaz de realizar toda a etapa de dimensionamento para qualquer espécie de madeira, fazendo uma análise rápida e precisa dos dados. Neste estudo, foram selecionadas, pelo autor, quatro espécies de madeiras para serem analisadas que são: Pinho do Paraná, Ipê, Maçaranduba e Jatobá. Todo o processo de dimensionamento foi realizado seguindo estritamente a NBR 7190/1997 – Projeto de estrutura de madeira, garantido assim, a não transcendência do Estado Limite Último (ELU) e do Estado Limite de Serviço (ELS).
2 METODOLOGIA
O estudo baseia-se na comparação de treliças tipo Howe com vãos de 6, 8, 10 e 12 metros para cobertura de um galpão com pé direito de 3,0 m e distância entre pórticos de 3,0 m. O beiral [s] tem 70,0 cm, ângulo de 26,57°, a distância entre tesouras [a] é de 3,0 m e estão apoiadas nos nós da treliça (Figura 1). Para cada vão, serão estudados quatro tipos de madeiras que são: Pinho do Paraná (Conífer a), Jatobá, Maçaranduba e Ipê, sendo estas últimas Dicotiledôneas.
Figura 1 - Representação das dimensões
A Tabela 1 mostra as dimensões da treliça em função do vão. Segundo Moliterno (2010), a altura da treliça pode ser calculada com a expressão H = 1/4 L.
Tabela 1 - Dimensões da treliça em função do vão (m)
Vão H [e] Banzos Inferior [m] Banzos Superior V1 V2 d1 d2 6 1,5 1,00 1,12 0,50 1,00 1,12 1,41 8 2,0 1,33 1,49 0,67 1,33 1,49 1,89 10 2,5 1,67 1,86 0,83 1,67 1,86 2,36 12 3,0 2,00 2,24 1,00 2,00 2,24 2,83
Para o dimensionamento da tesoura da cobertura, utilizou-se as seguintes composições:
• Composição da cobertura – Telhas cerâmicas tipo Marselha; • Beiral – Comprimento de 0,70 m;
• Localização: terreno situado na região Rio de Janeiro, RJ.
As combinações das ações foram determinadas transformando as cargas de vento em projeção horizontal e a seguir combinando-as de acordo com os valores das cargas de cada água do telhado conforme recomendações da NBR 7190/1997. Foi levado em consideração o peso próprio da madeira, sobrecarga e vento de compressão.
A sobrecarga (Sc) é estimada em 1kN, referente ao peso de um homem durante a fase de construção e a influência do vento de sucção não é levado em consideração pois não atribuem esforços à estrutura uma vez que as telhas ficam simplesmente apoiadas à mesma (Moliterno, 2010).
Para demonstrar o dimensionamento utilizando a planilha eletrônica elaborada neste trabalho, foi escolhida a madeira Jatobá. A programação é capaz de informar ao usuário a resistência da madeira escolhida, o carregamento atuante, os esforços em cada barra e a seção transversal da madeira que irá suportar os carregamentos na treliça. Para a determinação dos esforços nas barras, utilizou-se o método dos nós. Na Figura 2 pode ser representada a tela principal de configuração do programa elaborado por este autor. Na Figura 3, é vista a etapa de verificação das seções, onde é dado um resumo após todas as rotinas internas de lançamento de dados (Tipo de Telha, Espécie de Madeira, Dimensões da Treliça, Cargas de Vento).
Figura 3 - Etapa de verificação das seções
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A Figura 4, compara o volume de madeira para cada vão, de acordo com as seções transversais mínimas necessárias para as espécies estudadas neste trabalho. Estes cálculos estão apresentados de forma detalhada em Dias (2017).
Figura 4 - Volume de madeira
Para o vão de 6m todas as madeiras apresentaram o mesmo volume. No vão de 8m, o Pinho do Paraná, por ter uma resistência menor que as demais madeiras, necessitou cerca de 10 %
Analisando o consumo de acordo com a área de influência de cada espécie dividindo a massa pelo produto da distância entre os pórticos e do vão, verifica-se a Figura 5.
Figura 5 - Área de Influência
A taxa de consumo de madeira por m² mostrou que no vão de 6 m obteve-se, aproximadamente, para a madeira Pinho do Paraná um consumo de 4 kg/m², para Jatobá e Ipê um consumo de 8,5 kg/m² e a Maçaranduba um consumo de 9 kg/m². No vão de 8 m, Pinho do Paraná necessitou de 4,9 kg/m², Ipê e Jatobá de 9,6 kg/m² e Maçaranduba necessitou de 9,7 kg/m². Em 10 metros de vão, 5,9 kg/m² de Pinho do Paraná, Ipê e Jatobá com valores próximos a 9,6 kg/m² e Maçaranduba com 10,65 kg/m². Para o vão de 12 metros observa-se uma variação na tendência. A espécie Pinho do Paraná variou para 6,18 kg/m², Jatobá para 10,11 kg/m², Maçaranduba para 10,76 kg/m² e Ipê para 11,81 kg/m², esta última, passando a consumir mais.
4 CONCLUSÕES
Neste estudo, o resultado para o vão de 6 metros mostra que para todas as madeiras aqui estudadas os cálculos apontaram para uma mesma seção transversal. Evidentemente que seções menores poderiam ser utilizadas, porém são as seções comercias que determinaram esta igualdade, fazendo com que a menor seção transversal de vigas padronizadas no mercado suportasse os carregamentos.
Com 8 metros de vão as diferenças nos perfis adotados começam a aparecer. A diferença está no banzo superior da treliça do Pinho do Paraná que sofre esforços de compressão, logo é necessário utilizar uma seção de 10x10 cm, enquanto para as espécies restantes o perfil foi de
bastante inferior em relação às outras espécies, chegando a ser no mínimo 53 % menos resistente. Portanto, é de se esperar perfis maiores para esta madeira dicotiledônea.
Mesmo necessitando de um volume maior de madeira, seu uso se justifica devido seu custo ser um dos menores, dividindo esta posição junto com a Maçaranduba. A escolha fica condicionada à disponibilidade no mercado.
Para o vão de 10 metros, verifica-se um gasto menor para a construção de uma treliça de Maçaranduba, embora os volumes gastos das espécies Ipê e Jatobá sejam bem próximos a ela. Nota-se também, um consumo maior no volume da espécie Pinho do Paraná, devido a sua baixa resistência. Contudo, a Maçaranduba mostra ser a melhor opção para um projeto com essa dimensão.
Por fim, a análise de treliças com vão de 12 metros mostra duas espécies com o menor gasto de volume de madeira, que é a Maçaranduba e Jatobá. Porém, a Jatobá possui um custo por m³ de, aproximadamente, 20 % a mais que a Maçaranduba, o que a torna inviável. A espécie Ipê demostrou um elevado custo, tornando a menos aceitável de todas, sendo 75 % mais cara que Maçaranduba.
Com relação à taxa de consumo por m², o destaque fica para a madeira Pinho do Paraná, a qual se obteve um valor expressivo em relação às demais em todos os vãos estudados. No geral, apenas em treliças de vão de 6 metros pode-se dizer que a escolha vai depender do custo local de cada espécie, uma vez que todas exigem um mesmo volume. Para os vãos de 8, 10 e 12 metros Maçaranduba demostrou um custo/benefício melhor, justificando sua escolha nas condições que este trabalho adotou.
REFERÊNCIAS
ABNT, NBR 7190/1997- Projeto de estrutura de madeira. ABNT, Rio de Janeiro,1997.
Conselho de Manejo Florestal, FSC; Disponível em: https:<//www.br.fsc.org/pt-br>. Acessado em abril, 2017.
