Slides II - Prof Luiz SIST ESTRUTURAIS (MAD E MET)

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Prof. Luiz Antonio
UNIDADE II
Sistemas Estruturais 
(Madeira e Metais)
Generalidades
 A madeira é amplamente utilizada na construção civil desde épocas pré-históricas, 
em função da sua abundância na natureza, facilidade no manuseio e por ser 
um material que não exige grandes recursos para a extração da natureza, 
além de ser renovável.
 Suas utilizações práticas podem ser em casas, 
estruturas de cobertura, pontes, andaimes, formas 
para estruturas de concreto, escoramentos, 
forros, piso e rodapés.
Madeiras para estruturas
Exemplos de 
utilizações de 
madeiras em 
construções:
Madeiras para estruturas
Fonte: livro-texto
Madeiras para estruturas
Fonte: livro-texto
As fontes das madeiras são as florestas, que podem ser:
 Plantadas: cuja implantação, manutenção e exploração seguem projetos 
aprovados pelo Ibama. No Brasil, em geral, são constituídas por eucalipto e pínus.
 Nativas: são exploradas de duas maneiras. Por meio de manejo florestal, que 
possibilita a exploração planejada e controlada da mata, ou pela exploração 
extrativista, sem controle.
Madeiras para estruturas
Manejo florestal
 É a forma correta para a utilização dos recursos naturais, em função de utilizar 
o princípio de sustentabilidade, ou seja, prevendo um uso que permite a 
recomposição da floresta, possibilitando a sua viabilização econômica, 
social e ambiental.
Madeiras para estruturas
Classificação das madeiras:
 As madeiras duras (madeiras de lei) são originárias das árvores dicotiledôneas, 
com folhas achatadas e largas, cujo crescimento é lento, tais como: ipê, aroeira, 
peroba, carvalho e outras.
 As madeiras macias são originárias das árvores coníferas, com folhas em forma de 
agulhas ou escamas e sementes agrupadas em forma de cone, cujo crescimento é 
rápido, tais como: pinheiros, cedros e outras.
Madeiras para estruturas
Tipos de madeiras mais comuns, utilizados em estruturas:
 Madeira roliça.
 Madeira falquejada ou lavrada.
 Madeira serrada.
 Madeira laminada colada (MLC).
 Madeira laminada colada cruzada (CLT – Cross Laminated Timber).
Madeiras para estruturas
Madeira roliça
 Utilizada na forma de troncos sem a casca, é comumente usada em 
escoramentos, postes e colunas. Os tipos mais comuns no Brasil são o eucalipto e 
o pinho-do-paraná.
Madeiras para estruturas
Madeira falquejada ou lavrada
 Trata-se de madeira obtida por meio de corte com machado, de forma que as 
partes laterais são retiradas, formando uma peça de seção retangular. 
Seu uso é mais comum em antigos dormentes de madeira, estacas, cortinas 
cravadas e pontes.
Madeiras para estruturas
Madeira serrada
 É aquela que resulta diretamente das toras, constituída por peças cortadas 
longitudinalmente através de serra, independentemente de suas dimensões, de 
seção retangular ou quadrada.
Madeiras para estruturas
Madeira laminada colada (MLC)
 Também conhecida pela sigla MLC, é um tipo de produto estrutural de madeira 
que compreende várias lâminas de madeira, coladas com adesivos estruturais 
duráveis e resistentes à umidade. Laminação da madeira por definição são 
pequenos pedaços de madeira colados entre si, formando um único elemento, 
grande, forte e estrutural. Esses elementos estruturais são utilizados como pilares 
e vigas.
Madeiras para estruturas
Madeira laminada colada cruzada (CLT – Cross Laminated Timber)
 É um produto fabricado com 3, 5 ou 7 camadas ortogonais de madeira laminada 
serrada, que são coladas com adesivos estruturais a fim de formar painéis 
retangulares para utilização como lajes, paredes de fechamento e paredes 
estruturais. O grande avanço tecnológico trazido pelo CLT é a possibilidade de se 
produzir painéis de grandes dimensões, podendo chegar até 3,0 m x 12,0 m e 
grandes espessuras, podendo chegar a 300 mm. A dimensão dos painéis varia de 
acordo com o tamanho das prensas utilizadas na fabricação.
Madeiras para estruturas
Assinalar o item que apresenta os dois tipos de madeira mais utilizados em 
edificações de vários pavimentos.
a) Madeira roliça e madeira serrada.
b) Madeira falquejada e madeira laminada colada.
c) Madeira laminada colada e madeira compensada.
d) Madeira laminada colada e madeira laminada colada cruzada.
e) Madeira serrada e madeira laminada colada cruzada.
Interatividade
Assinalar o item que apresenta os dois tipos de madeira mais utilizados em 
edificações de vários pavimentos.
a) Madeira roliça e madeira serrada.
b) Madeira falquejada e madeira laminada colada.
c) Madeira laminada colada e madeira compensada.
d) Madeira laminada colada e madeira laminada colada cruzada.
e) Madeira serrada e madeira laminada colada cruzada.
Resposta
Características biológicas das árvores
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Raios medulares
Casca
Alburno 
ou branco
Anéis de 
crescimento anual
Medula
Cerne ou durâmen
Câmbio ou líber
Características biológicas 
das árvores
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Principais propriedades físicas das madeiras
 Anisotropia.
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Longitudinal
Tangencial
Radial
 Umidade
 Resistência ao fogo da madeira.
 Durabilidade natural.
 Deterioração por fungos ou insetos xilófagos.
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Propriedades mecânicas da madeira
 Para a elaboração do projeto estrutural, precisamos considerar as propriedades 
mecânicas da madeira, conforme prescreve a NBR 7190 (ABNT, 1997), que 
considera a distinção entre os valores correspondentes à tração e à compressão.
 Também é essencial a consideração das respectivas direções em 
relação às fibras.
 Outro fator importante é a determinação da classe de 
umidade que orientará a definição final de tais valores.
Características e propriedades das madeiras
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
Processamento da madeira
 Corte da árvore.
 Remoção da casca.
 Desdobramento do tronco em toras de 4 a 6 metros.
Características e propriedades das madeiras
 Transformação das toras em pranchas
Características e propriedades das madeiras
Fonte: livro-texto
a) Desdobramento 
em pranchas 
paralelas
b) Desdobramento 
radial
Desdobramento em pranchas
 O desdobramento radial produz pranchas mais homogêneas, mas é mais caro, o 
que favorece a utilização do desdobramento paralelo com maior frequência.
 Antes de poder ser utilizada, a madeira serrada precisa passar por um processo de 
secagem (natural ou artificial) com a finalidade de diminuir a umidade. Os objetivos 
principais dessa etapa são: inibir os ataques de fungos, melhorar a 
trabalhabilidade e aumentar a resistência física da madeira.
Características e propriedades das madeiras
Assinale a alternativa que indica o principal motivo pelo qual a madeira é 
considerada um material anisotrópico.
a) A variação da umidade ao longo do tempo.
b) A deterioração causada por fungos ou insetos.
c) Porque há variação de suas propriedades nas três principais direções.
d) A durabilidade natural.
e) Em função dos fenômenos provocados pela dilatação térmica.
Interatividade
Assinale a alternativa que indica o principal motivo pelo qual a madeira é 
considerada um material anisotrópico.
a) A variação da umidade ao longo do tempo.
b) A deterioração causada por fungos ou insetos.
c) Porque há variação de suas propriedades nas três principais direções.
d) A durabilidade natural.
e) Em função dos fenômenos provocados pela dilatação térmica.
Resposta
Noções sobre a ação do vento e outros carregamentos
 Nos projetos de estruturas correntes de madeira, são consideradas as cargas 
permanentes como peso próprio da estrutura, telhas, luminárias, dutos de 
ventilação/ar-condicionado,equipamentos, peso das paredes, revestimentos, entre 
outros e as cargas variáveis, sendo que as principais são as sobrecargas 
indicadas na NBR 6120 (ABNT, 1980), em função do tipo de uso da edificação e o 
vento conforme a NBR 6123 (ABNT, 1988), cuja influência é mais significativa em 
coberturas, com telhas fixadas na estrutura ou em edificações esbeltas.
Sistemas estruturais
 O vento é a movimentação das massas de ar que sofrem variações de 
aquecimento devido à influência do sol. Algumas regiões possuem maior 
aquecimento e esse ar quente ao subir é substituído por uma massa de ar frio a 
uma dada velocidade. Devido à ocorrência de atrito com a superfície terrestre, 
plana ou montanhosa, essas velocidades variam com a altura, crescendo até 
atingirem certas altitudes em que as velocidades se tornam praticamente 
constantes.
Sistemas estruturais
Isopletas da velocidade básica do vento V0(m/s)
 Os números de 1 a 49 que aparecem na
imagem identificam as estações 
meteorológicas do Serviço de Proteção 
ao Voo do Ministério da Aeronáutica.
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
Efeitos do vento em superfícies externas das edificações
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
 Efeitos do vento em 
superfícies internas 
das edificações
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
Forro
Aberto a
barlavento
Vento
Parede lateral // vento
Abertura
Parede // vento
Piso
0,75 Cpeq
Efeitos do vento em 
superfícies internas 
das edificações
Sistemas estruturais
Abertura
a sotavento
Vento
Parede lateral // ao vento
Abertura
0,75 Cpeq
Fonte: livro-texto
Forro
Piso
Parede lateral // ao vento
Treliças de cobertura
 As treliças para cobertura são conhecidas como tesouras e sua função é a 
sustentação das telhas, trabalhando em conjunto com o seu vigamento de apoio. 
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
Terças
Ripas
Caibros
Tipos de treliças
 Os tipos de treliças mais utilizados em coberturas contendo duas águas são: 
Howe, Pratt e Belga; sendo que a Howe é o tipo mais empregado em madeira, 
devido ao fato de possuir ligações com soluções mais simples.
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
Coberturas com mais de duas águas
 Para coberturas com mais de duas águas, surge um novo elemento chamado 
espigão, que é a linha de intercessão de dois planos inclinados referentes às 
águas do telhado.
 O espigão é a peça estrutural responsável
pelo apoio das terças, no local onde ocorre
a mudança de direção delas.
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
Pórticos
 É um conjunto de elementos estruturais que funcionam como uma só peça, 
havendo transferência de momento. Os pórticos, geralmente, são usados em 
edificações que necessitam de 
vãos livres maiores, tais como: 
ginásios poliesportivos, galpões, 
estações ferroviárias 
ou rodoviárias.
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
(a) (b)
(c) (d)
Arcos
 Para vencer grandes vãos, a estrutura de madeira mais usual e econômica é em 
forma de arco, podendo chegar a 
um vão de até 100 m. 
As estruturas em arco acarretam 
esforços horizontais muito 
elevados nos topos dos 
pilares e/ou fundações. 
Sistemas estruturais
Fonte: livro-texto
arco treliçado arco laminado
arco com sarrafos Detalhe de arco com sarrafos
sarrafo com
inclinações
contrárias
Caibras ou
pontaletes
Assinale a alternativa correta quanto à utilização de estrutura de madeira em arco.
a) O arco é, geralmente, utilizado para pequenos vãos, no máximo 20 metros.
b) O sistema estrutural em arco é muito eficiente para esforços de flexão.
c) Os arcos em madeira só podem ser executados em madeira de lei.
d) Os arcos são muito eficientes para esforços de compressão e apresentam 
esforços horizontais nos topos dos pilares e/ou fundações.
e) Os esforços principais que atuam nos arcos são de tração.
Interatividade
Assinale a alternativa correta quanto à utilização de estrutura de madeira em arco.
a) O arco é, geralmente, utilizado para pequenos vãos, no máximo 20 metros.
b) O sistema estrutural em arco é muito eficiente para esforços de flexão.
c) Os arcos em madeira só podem ser executados em madeira de lei.
d) Os arcos são muito eficientes para esforços de compressão e apresentam 
esforços horizontais nos topos dos pilares e/ou fundações.
e) Os esforços principais que atuam nos arcos são de tração.
Resposta
Pré-dimensionamento
 O pré-dimensionamento não vai estabelecer a estrutura final do projeto, mas é 
bastante útil para a realização de orçamento e estudos preliminares de arquitetura.
 Esse conhecimento é muito importante para arquitetos e engenheiros, para que 
possam projetar estruturas viáveis.
 A partir dessa previsão inicial, o engenheiro calculista 
realiza o dimensionamento final do projeto, seguindo 
todos os protocolos e as normas técnicas vigentes.
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Tesouras triangulares de 2 águas
 Indicadas para vão livre entre 7,5 e 30,0 m.
A altura da treliça pode ser determinada pela
fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Tesouras triangulares de 1 água
 Indicadas para vão livre entre 7,5 e 20,0 m.
A altura da treliça pode ser determinada pela
fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Treliças de banzos paralelos
 Indicado para vão livre entre 7,5 e 60,0 m.
A altura da viga pode ser determinada
pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Pórticos treliçados biarticulados
 Indicados para vão livre entre 15,0 e 40,0 m.
A altura do elemento situado na parte superior 
pode ser determinada pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Vigas laminadas coladas biapoiadas
 Indicadas para vão livre entre 10,0 e 35,0 m.
A altura da viga pode ser determinada
pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Vigas laminadas coladas vagonadas
 Indicadas para vão livre entre 10,0 e 30,0 m.
A altura da viga pode ser determinada
pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Vigas de madeira maciça
 Indicadas para vão livre entre 1,0 e 8,0 m.
A altura da viga pode ser determinada
pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Arcos laminados colados
 Indicados para vão livre entre 20,0 e 100,0 m.
A espessura do arco pode ser determinada
pela fórmula empírica:
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
Ligação de pilar de madeira com a fundação
 Para essas situações, devemos tomar um cuidado especial no contato entre o pilar 
e o solo, com a finalidade de proteger a madeira contra a umidade. Precisamos 
projetar essas estruturas com algum tipo de proteção, sendo o ponto crítico o 
trecho de transição entre o piso acabado e o solo.
 A solução ideal é o afastamento completo do pilar em relação ao piso, com a 
utilização de um elemento de concreto envolvendo a 
madeira nessa região crítica ou por meio de peças 
metálicas resistentes à corrosão.
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Soluções usuais
Pré-dimensionamento de estruturas de madeira
Fonte: livro-texto
concreto
gravada de 
concreto para
proteção da
base d pilar
> 15 cm lastro de 
concreto impermeável
> 15 cm
pilar com
superfície
tratada
perfil
umetálico
Chapa
metálica
Pino
metálico
A
vista A
>
1
0
0
 c
m
Para o pré-dimensionamento de uma viga laminada colada, biapoiada, com altura h 
constante e vão l =25,0 metros, assinale a alternativa correta.
a) A altura h da viga terá um valor aproximado de 300 centímetros.
b) A altura h da viga terá um valor aproximado de 150 centímetros.
c) Como a viga possui um vão superior a 20,0 metros, não é possível efetuar o pré-
dimensionamento.
d) Com vão de 25,0 metros, a viga em questão só pode ser em madeira maciça.
e)A altura h da viga terá um valor aproximado de 80 centímetros.
Interatividade
Para o pré-dimensionamento de uma viga laminada colada, biapoiada, com altura h 
constante e vão l =25,0 metros, assinale a alternativa correta.
a) A altura h da viga terá um valor aproximado de 300 centímetros.
b) A altura h da viga terá um valor aproximado de 150 centímetros.
c) Como a viga possui um vão superior a 20,0 metros, não é possível efetuar o pré-
dimensionamento.
d) Com vão de 25,0 metros, a viga em questão só pode ser em madeira maciça.
e) A altura h da viga terá um valor aproximado de 80 centímetros.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!