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FACULDADES LOGATTI ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRA II SISTEMAS ESTRUTURAIS ESTRUTURAS DE MADEIRA PONTALETADAS PARA COBERTURAS Prof. Emerson Ricardo A. Rodrigues ESTRUTURAS DE MADEIRA PONTALETADAS PARA COBERTURAS 1. INTRODUÇÃO A utilização da madeira em estruturas pontaletadas atinge toda a sua plenitude no que diz respeito às coberturas, principalmente as residenciais. Uma cobertura bem feita deve ter estrutura de forma tal que o telhado (parte externa, composta por telhas e peças complementares, tais como cumeeiras, rufos, etc.) tenha seus diversos planos com inclinações constantes, permitindo assim um rápido e eficiente escoamento das águas, além de garantir a sua integridade em relação à ação dos ventos, permitindo, também, e na medida do possível, a manutenção do conforto térmico do ambiente a ser coberto. Nota-se, no entanto, que a maioria dos profissionais ligados à construção civil não tem dado o devido valor e importância à esse tipo de estrutura, deixando tal responsabilidade entregue aos carpinteiros, que, quer por falta de conhecimentos, quer por tradição, ou executam as estruturas superdimensionadas, ou contrariamente, subdimensionadas, ocasionando respectivamente desperdícios de material ou ligações de elementos inadequadas. É necessária, portanto, a adoção de metodologias racionais para o desenvolvimento de projetos para essas estruturas, sendo oferecidos, a seguir, subsídios para os mesmos bem como para a montagem de estruturas residenciais. Tal abordagem permite a transposição dessas informações para outros tipos de estruturas. 2. TRAÇADO DOS TELHADOS A primeira etapa de um projeto de uma cobertura residencial é a definição do traçado dos telhados, quando o projetista, juntamente com o proprietário da obra, deve estabelecer aspectos estéticos e relativos a custo. Convém lembrar que tais preocupações devem iniciar-se quando da definição do projeto arquitetônico, da disposição dos cômodos, da fachada, etc., dando coerência à cobertura em relação ao projeto propriamente dito. Muitas vezes, pequenas modificações na distribuição dos cômodos da residência podem facilitar a execução da cobertura, como por exemplo o deslocamento de uma parede a fim de provocar um alinhamento de forma a evitar a construção de uma viga invertida sobre a laje para apoio de um pontalete. As figuras a seguir mostram os diversos planos inclinados (águas), e suas intersecções, chamadas "cumeeiras (a)", "espigões (b)" e "águas furtadas ou rincões (c)", respectivamente; nota-se que a cumeeira é um divisor de águas horizontal, os espigões são divisores inclinados, e as águas furtadas são receptores inclinados. O traçado dos telhados nada mais é, portanto, do que a projeção em planta das linhas de cumeeiras, espigões e águas furtadas, com a indicação dos diversos panos, além da localização dos condutores verticais, bem como das linhas de calha, quando existirem. figura 1. - planos dos telhados e suas intersecções Os traçados dos telhados podem ser feitos de várias formas, porém a maneira mais fácil e rápida é a da subdivisão da planta do edifício a ser coberto em vários quadriláteros, aplicando- se, para cada um desses quadriláteros, os procedimentos para traçados de telhados de quatro águas, e unindo-os, a seguir, conservando-se suas linhas comuns. Tal processo pode ser tanto mais difícil, quanto mais recortada é a edificação, sendo apresentados, a seguir, alguns exemplos. figura 2. - traçados de telhados Um telhado cujo traçado foi feito de acordo com essas regras terá inclinação constante em todos os seus panos, e, além disso, proporcionará pé direito externo também constante. Caso haja a opção para telhados sem tantas águas ou recortes, pode-se proceder às simplificações, porém com inclinações e pés direitos externos variando (figura a seguir). É extremamente difícil estabelecer-se parâmetros para comparação de custos entre tais opções de traçados, já que se por um lado têm-se inclinações diferentes, cumeeiras não eqüidistantes, etc., por outro têm-se, no caso de poucas águas, a necessidade de execução de oitões de fechamento, por exemplo. figura 3 - traçados de telhados 3. MADEIRAMENTO DA COBERTURA 3.1. INTRODUÇÃO Trama é o quadriculado constituído de terças, caibros e ripas, que apoiam-se sobre a armação da cobertura (tesouras ou pontaletes), que por sua vez servem de apoio às telhas (figura a seguir). figura 4 - trama dos telhados 3.2. RIPAS, CAIBROS E TERÇAS As ripas, que constituem a última parte da trama e são dispostas perpendicularmente aos caibros, são encontradas em seções de (1,2x5) cm ou (1,5x5) cm, em comprimentos que variam no intervalo de 2,0 a 5,0 metros, de 0,5 em 0,5 m. figura 5. - seção das ripas O espaçamento entre ripas consecutivas depende basicamente do tamanho da telha utilizada, e o afastamento entre caibros (apoio das ripas) é função dos esforços distribuídos sobre as mesmas (usualmente igual a 50 cm). Os caibros, que se apóiam sobre as terças e por sua vez servem de apoio às ripas, são encontrados em seções (5x6) cm ou (6x8) cm, com comprimentos variando de 2,0 a 6,0 metros, também de 0,5 em 0,5 m. figura 6. - seção dos caibros A seção a ser adotada para essas peças varia diretamente com o espaçamento entre as terças (usualmente de 2,0 a 3,0 m, para caibros de seção (5x6) a (6x8) cm, respectivamente) . As terças, que se apóiam nas tesouras ou em pontaletes, e servem de apoio aos caibros, têm seção comercial igual a (6x12) ou (6x16) cm, com comprimentos variando de 2,5 a 6,0 metros, também de 0,5 em 0,5 m. A seção a ser adotada varia em função do espaçamento entre estruturas (usualmente (6x12) a (6x16) cm, proporcionalmente para espaçamentos de2,5 a 3,0 metros). figura 7. - seção das terças As seções e vãos máximos permitidos para as peças variam também de acordo com a espécie de madeira utilizada, portanto deve-se determinar com precisão tais parâmetros, contrariamente às práticas de obra. A gama de espécies disponíveis no mercado é grande, e suas propriedades devem ser exploradas ao máximo. Em coberturas residenciais costuma-se desprezar o efeito do vento, já que obtêm-se pequenas alturas e consequentemente menores superfícies sujeitas ao efeito da pressão, além do fato de que, por serem isoladas por laje ou forro, impedirem o efeito de sucção. 3.3. APOIO DA TRAMA Entre os elementos ainda tratados de modo conservador na construção civil brasileira encontram-se as estruturas de sustentação dos telhados de edifícios. As tesouras de madeira vêm sendo construí das há muito tempo do mesmo modo, com as mesmas configurações geométricas, com detalhes inadequados, seções transversais muitas vezes robustas demais para certas situações, etc. O seu uso foi uma evidência de que era preciso cobrir um determinado espaço de forma a permitir o escoamento de águas das chuvas (plano inclinado), e que "duas águas" propiciariam um telhado com menor altura, necessitando, portanto, de elementos treliçados para garantir que esses vãos fossem vencidos; porém, no caso de construções com apoios intermediários (as paredes internas das residências, por exemplo), discute-se a viabilidade dessa aplicação, já que talvez seja mais econômico apoiar os "montantes" da estrutura treliçada diretamente sobre os tais apoios (paredes), conforme mostra a figura aseguir. figura 8. - esquema de uma estrutura pontaletada Outro aspecto que influenciou o uso dos pontaletes foi o aparecimento de novos materiais e concepções para aplicação em telhados, mais especificamente as telhas tipo capa e canal ou mesmo de fibrocimento, com pequenas inclinações, que por sua vez inviabilizariam a utilização das estruturas treliçadas. De forma inversa, quanto mais alto for o telhado, mais viável a utilização das treliças, já que os pontaletes trabalham fundamentalmente à compressão, necessitando, portanto, de escoramento lateral para inibir os efeitos da flambagem. 3.4. OS PONTALETES Como já citado anteriormente, em construções residenciais que oferecem condições de apoios intermediários (paredes internas, por exemplo), é mais aconselhável o uso de estruturas pontaletadas, que trabalham exclusivamente à compressão axial (figura a seguir). figura 9. - esquema de uma estrutura pontaletada O pontalete é fixado em um berço de madeira, que por sua vez é simplesmente apoiado sobre a laje, e sua estabilidade é obtida pelo peso próprio do telhado. Esse apoio, concentrado sobre a laje, deve estar posicionado preferencialmente sobre paredes, e caso não seja possível esse cuidado, é necessária a construção de uma viga de concreto, invertida sobre a laje, para apoio. O afastamento entre esses pontaletes estará limitado pela seção das terças, e caso haja a necessidade de vãos maiores, existe a opção das mãos francesas. figura 10 - esquema de "mãos francesas" 4. LIGAÇÕES ENTRE OS ELEMENTOS DA COBERTURA Todas as indicações e/ou recomendações referentes às ligações de elementos de madeira prescritas na NBR 7190 devem ser obedecidas nesses casos. Obviamente a maior ou menor trabalhabilidade da espécie de madeira escolhida, bem como a experiência do carpinteiro responsável pela obra poderão proporcionar pequenas variações entre a utilização de um ou outro elemento de ligação, além de um ou outro detalhe mais adequado para uma ligação. 4.1. LIGAÇÃO ENTRE RIPAS E CAIBROS figura 11 - ligação entre ripas e caibros 4.2. LIGAÇÃO ENTRE CAIBROS E TERÇAS Usualmente são empregados pregos 25x30, e as emendas devem ser feitas sobre as terças por facilidade construtiva, daí a necessidade de sua previsão para a compra do material. figura 12. -ligação entre caibros e terças 4.3. LIGAÇÕES ENTRE TERÇAS, PONTALETES E BERÇOS figura 13. -ligação entre terças, pontaletes e berços figura 14 - ligação entre pontaletes e berços 4.4. OUTRAS LIGAÇÕES figura 15 - ligação entre pontaletes, terças de cumeeira e caibros figura 16 - ligação entre cumeeiras, espigões e caibros figura 17 - telhados com beirais aparentes figura 18 - telhados com beirais camuflados figura 19 - telhados com variação de inclinação 5. LISTAGEM PARA COMPRA DA MADEIRA A SER UTILIZADA Um bom projeto de estrutura de cobertura é aquele no qual a madeira a seu utilizada é especificada de forma racional e responsável, evitando-se situações onde o volume de material é simplesmente estimado em função da área a ser coberta, acarretando sobras ou falta de peças de determinados comprimentos, tornando-se importante o conhecimento da posição das emendas das peças, bem como dos comprimentos comerciais de todo o material a ser empregado. As ripas são especificadas em metro linear, devendo-se traçar em escala (em planta ou em corte) todas as suas linhas; é importante salientar que tanto a primeira como a última linha de ripas são duplas. Assim sendo, obtêm-se a quantidade total de madeira para as ripas acrescendo-se ao final uma margem de 10%, cujo objetivo é estimar possíveis perdas de material em função de emendas e/ou imprecisões de projeto. Já com relação aos caibros e terças, é imprescindível a indicação exata do local das suas emendas, e após essa localização, o encaixe do comprimento real com as medidas comerciais de comprimento. Nessa situação podem restar, ao final dos cortes, pequenas sobras de madeira, que por sua vez serão empregas para a confecção de calços, por exemplo. Convém lembrar que, mesmo com a restrição feita na normalização brasileira para cálculo de estruturas de madeira relativa à consideração de vigas contínuas, deve-se, sempre que possível, executar tais elementos com o maior número de tramos possível, já que a continuidade de uma viga trará benefícios aos diversos dimensionamentos a serem considerados. Outra recomendação é a relativa ao fato de que as emendas devem ser feitas exatamente sobre os elementos de sustentação (pontaletes, neste caso), sendo a localização exata dos pontaletes fundamental para facilitar todo esse trabalho. 6. COBERTURA RESIDENCIAL COM ESTRUTURA EM PONTALETES 6.1. DETALHES GERAIS Com o objetivo de auxiliar o profissional técnico na elaboração de uma estrutura pontaletada para cobertura residencial, serão apresentadas a seguir as etapas a serem consideradas nos projetos destas estruturas, obedecendo a seguinte seqüência: . projeto arquitetônico completo; . planta com indicação das águas, linhas de espigão, cumeeiras, águas furtadas, calhas internas e externas, elevações frontais e laterais do telhado, tamanho e tipo de beiral, inclinação do telhado, e tipo de telha e acessórios a serem utilizados; . planta com a localização dos pontaletes juntamente com as linhas de terças, cumeeiras, águas furtadas e espigões; . planta das emendas das peças; . planta de forma das vigas invertidas com seção e ferragens, e localização dos reservatórios de água; . planta com posicionamento das ripas e dos caibros; . detalhes de ligações e dos principais pontos do telhado; . listagem dos materiais (madeira, telhas e ferragens); . observações construtivas, tais como o controle do material recebido em obra (controle de qualidade), condições de abrigo, seqüência construtiva, e finalmente, a inspeção da obra acabada. A seguir são apresentados esquemas e detalhes de um projeto de uma estrutura de madeira feito nessas condições. 6.2. LISTAGEM DOS MATERIAIS 6.2.1. RIPAS Com a planta de localização das ripas, e com escala adequada, somam-se os seus comprimentos, acrescentando-se 10%, alcançando aproximadamente 820 metros lineares. 6.2.2. CAIBROS Com a planta respectiva, mede-se os seus comprimentos, de emenda a emenda, acrescenta-se aproximadamente 10 cm a cada valor medido (perda por ligação), e encaixa-se o valor obtido nas dimensões comerciais. O quadro a seguir resume esse procedimento. seção (5x6) cm Comprimento (m) Quantidade (un) 2,5 07 3,0 04 caibros 3,5 09 4,0 10 4,5 14 5,0 41 5,5 03 quadro 1 - material - caibros 6.2.3. VIGAS (TERÇAS, CUMEEIRAS, ÁGUAS-FURTADAS E ESPIGÕES) Com a planta respectiva, mede-se os seus comprimentos, de emenda a emenda, acrescenta-se aproximadamente 10 cm a cada valor medido (perda por ligação), e encaixa-se o valor obtido nas dimensões comerciais. O quadro a seguir resume esse procedimento. seção (6x12) cm Comprimento (m) Quantidade(un) 3,0 07 Vigas 3,5 12 4,0 06 4,5 08 5,0 10 quadro 2 - material - vigas 6.2.4. PONTALETES Com a planta e cortes respectivos, mede-se os seus comprimentos, de emenda a emenda, acrescenta-se aproximadamente 10 cm a cada valor medido (perda por ligação), e encaixa-se o valor obtido nas dimensões comerciais. O quadro a seguir resume esse procedimento. seção (6x12 ou 6x16) cm Comprimento (m) Quantidade (un) Vigas 2,5 01 4,5 04 5,5 (berços) 01 quadro 3 - material - pontaletes 6.2.5. TELHAS A telha especificada nesse projeto é a capa e canal, com consumo médio de 28 unidades por metro quadrado, o que resulta, para uma área coberta de 185 metros quadrados, aproximadamente 5200 unidades. 7. OBSERVAÇÕES FINAIS E ESQUEMAS GERAIS Deve-se tomar algumas precauções, antes do início da obra, a fim de se deixar bem claro aos responsáveis pela execução do telhado que a segurança da estrutura estará diretamente relacionada à eficiência de todas as ligações, sendo imprescindível a fiscalização durante o transcorrer da mesma. É fundamental, também, a verificação da qualidade da madeira, ou seja, que ela esteja em perfeitas condições ainda no seu recebimento na obra, devendo-se recusar peças com quaisquer tipos de defeitos; tais como rachaduras, empenamentos, manchas escurecidas, buracos de insetos, etc., além da chamada madeira "verde", ou seja, com altos teores de umidade. Outra preocupação é o armazenamento desse material em lugar protegido da ação das intempéries (por exemplo sob a laje), tomando-se o cuidado de promover o .seu empilhamento, evitando-se assim o contato direto com o chão ou solo. Caso não seja possível essa providência, deve-se cobri-lo com algum tipo de lona ou plástico. Finalmente, as disposições construtivas recomendadas na normalização vigente, tais como pré-furação de peças, espaçamento entre pinos metálicos, etc., devem ser respeitadas para o bom desempenho da estrutura acabada. São apresentados, a seguir, os esquemas gerais do madeiramento. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6627:1981. Pregos comuns e arestas de aço para madeiras. Rio de Janeiro, 1981. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190:1997. Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. CALIL JUNIOR, C. Fôrmas de madeira para concreto armado. São Carlos: EESC-USP, 2003. 75p. CALIL JUNIOR, C.; BARALDI, L. T; STAMATO, G. C.; FERREIRA, N. S. S. Estruturas de madeira: Notas de aula. São Carlos: EESC-USP, 2000. 1O2p. CALIL JUNIOR, C.; LAHR, F. A. R; DIAS, A. A. Dimensionamento de elementos estruturais de madeira. São Paulo: Editora Manole Ltda, 2003. 152p. DAMIANO, A. R G. Coberturas residenciais. In: ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRAS E EM ESRTUTURAS DE MADEIRA, 1, 1983, São Carlos, Anais... São Carlos, USP-EESC, 1983, v.4. GESUALDO, F. A. R. Estruturas de madeira: Notas de aula. Uberlândia: Universidade Federal de Uberlândia, 2003. 98p. JUNIOR, O. B. Estruturas de Madeira: Notas de aula. Ribeirão Preto: Centro Universitário Moura Lacerda, 2001. MOLITERNO, A. Caderno de projetos de telhados em estruturas de madeira. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1997. 461 p. PFEIL, W. Estruturas de madeira. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1994. 295p.