Aula 1 estruturas madeira Tracao

Prévia do material em texto

ESTRUTURASESTRUTURAS
DE DE 
MADEIRAMADEIRA
Marcio Varela
Propriedades da Madeira
� A madeira é um material anisotrópico, ou seja, possui diferentes 
propriedades em relação aos diversos planos ou direções 
perpendiculares entre si. Não há simetria de propriedades em torno 
de qualquer eixo.
Propriedades das Madeira
� E = módulo de elasticidade
� É uma constante de proporcionalidade referente a cada material. Este é o 
coeficiente angular da parte linear do diagrama tensão x deformação. 
� Exemplo: 
σ
σ σ
σ
(
K
g
/
c
m
2
)
εεεε
αααα
ε
σ
α == tgE
Propriedades das Madeira
� A resistência da madeira depende da DIREÇÃO do esforço em 
relação às fibras.
� ρρρρap(12%)→ peso específico médio aparente (umidade 12%);
� ffffc0,k → resistência à compressão na direção das fibras;
� fffft0,k → resistência à tração na direção das fibras;
� fffft90,k→ resistência à tração perpendicular (normal) às fibras;
� Ec0,m→ mód. elasticidade médio na direção das fibras;
� ffffv,k → resistência ao cisalhamento na direção das fibras;
Propriedades das Madeira
� Resistência da Madeira
� No cálculo de uma estrutura de madeira, podem ser utilizados valores de 
resistências obtidos em ensaios, realizados em laboratório, ou fornecidos pela 
norma brasileira para o projeto de estruturas de madeira.
Nome comum (dicotiledôneas) ρρρρap(12%)1)(kg/m³)
fc0
2)
(MPa)
ft0
3)
(MPa)
ft90
4)
(MPa)
fv
5)
(MPa)
Ec0
6)
(MPa) n7)
Angelim araroba 688 50,5 69,2 3,1 7,1 12876 15
Angelim ferro 1170 79,5 117,8 3,7 11,8 20827 20
Angelim pedra 694 59,8 75,5 3,5 8,8 12912 39
Angelim pedra verd 1170 76,7 104,9 4,8 11,3 16694 12
Branquilho 803 48,1 87,9 3,2 9,8 13481 10
Cafearana 677 59,1 79,7 3,0 5,9 14098 11
Canafistula 871 52,0 84,9 6,2 11,1 14613 12
Casca grossa 801 56,0 120,2 4,1 8,2 16224 31
Castelo 759 54,8 99,5 7,5 12,8 11105 12
Cedro amargo 504 39,0 58,1 3,0 6,1 9839 21
Cedro doce 500 31,5 71,4 3,0 5,6 8058 10
Champagne 1090 93,2 133,5 2,9 10,7 23002 12
Cupiúba 838 54,4 62,1 3,3 10,4 13627 33
Catiúba 1221 83,8 86,2 3,3 11,1 19426 13
Propriedades das Madeira
� Resistência da Madeira
Nome comum 
(dicotiledôneas)
ρρρρap(12%)1)
(kg/m³)
fc,0
2)
(MPa)
ft, 0
3)
(MPa)
ft, 90
4)
(MPa)
fv
5)
(MPa)
Ec, 0
6)
(MPa) n
7)
Guará Roraima 892 78,4 108,0 6,9 11,9 18359 12
Guaiçara 919 62,4 70,9 5,5 15,5 17212 13
Ipê 1068 76,0 96,8 3,1 13,1 18011 22
Jatobá 1074 93,3 157,5 3,2 15,7 23607 20
Louro preto 684 56,5 111,9 3,3 9,0 14185 24
Maçaranduba 1143 82,9 138,5 5,4 14,9 22733 12
Mandioqueira 856 71,4 89,1 2,7 10,6 18971 16
Oiticica amarela 756 69,9 82,5 3,9 10,6 14719 12
Quarubarana 544 37,8 58,1 2,6 5,8 9067 11
Sucupira 1106 95,2 123,4 3,4 11,8 21724 12
Tatajuba 940 79,5 78,8 3,9 12,2 19583 10
Propriedades das Madeira
� Umidade
� A norma brasileira para o projeto de estruturas de madeira define como condição-
padrão de referência o teor de umidade de 12%. Assim, os resultados dos ensaios 
devem ser fornecidos para este teor de umidade. 
Classe de 
umidade
Umidade relativa do ambiente 
(Uamb)
Umidade de equilíbrio 
da madeira (Ueq), em %
1 ≤ 65% 12
2 65% < Uamb ≤ 75% 15
3 75% < Uamb ≤ 85% 18
4
Uamb > 85% durante longos 
períodos
≥ 25
Dimensionamento à Tração na direção das fibras
� EXIGÊNCIAS
1. O COMPRIMENTO DA BARRA, dividido pela MENOR dimensão da seção transversal, NÃO deve 
exceder 50.
2. PARA AS BARRAS PRINCIPAIS:
Td Td
cm 5,0 
mín
b e 2cm 50 
mínsA ≥≥
3. PARA AS BARRAS SECUNDÁRIAS:
cm 2,5 
mínb e 
2cm 18 
mínsA ≥≥
Dimensionamento à Tração na Direção das Fibras
� A CONDIÇÃO DE SEGURANÇA É EXPRESSA POR:
σσσσt0,d → é a tensão de cálculo, obtida dividindo-se a força de tração de 
dimensionamento pela área útil da seção transversal;
fffft0,d → é a resistência de cálculo, obtida pela expressão abaixo:
Td Td
td td f=σ
1,8
kt0,
 
mod dt0,
f
kf ×=
kmod = kmod1.kmod2.kmod3
Valores de Cálculo das Propriedades da 
Madeira
Classe carregamento
Classe umidade
Categoria
fffft,d = (kmod1.kmod2.kmod3). fffft,k
γw
Coef. 
Minoração
kmod,1
Classe de 
Carregamento
TIPOS DE MADEIRA
MADEIRA SERRADA
MADEIRA LAMINADA 
COLADA
MADEIRA COMPENSADA
MADEIRA 
RECOMPOSTA
Permanente 0,60 0.30
Longa Duração 0,70 0,45
Média Duração 0,80 0,65
Curta Duração 0,90 0,90
Instantânea 1,10 1,10
kmod,2
Classe de Umidade
TIPOS DE MADEIRA
MADEIRA SERRADA
MADEIRA 
LAMINADA COLADA
MADEIRA 
COMPENSADA
MADEIRA 
RECOMPOSTA
(1) e (2) 1,00 1,0
(3) e (4) 0,80 0,9
kmod,3
Categoria da madeira
Kmod,3CATEGORIA DEFINIÇÃO
Primeira
Todas as peças classificadas como isentas de 
defeitos, por meio de um método visual 
normalizado, e submetidas à classificação 
mecânica que garante a homogeneidade da 
rigidez das peças que compõem o lote.
1,00
Segunda 
Madeira não classificada ou de classificação 
inferior a descrita para madeira de primeira 
categoria
0,80
Coeficientes de Ponderação (γw)
Valores de γw
Situação
Coef. de ponderação
γγγγw
PARA ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS
• Compressão Paralela às fibras 1,4
• Tração Paralela às fibras 1,8
• Cisalhamento paralela às fibras 1,8
PARA ESTADOS LIMITES DE UTILIZAÇÃO
• Adota-se o valor básico 1,0
Exemplo:
� Calcule a resistência de dimensionamento a tração do: IPÊ, JATOBÁ, 
OITICICA, na direção das fibras, supondo madeira de primeira, em 
Natal (Classe de umidade 3) e carga de longa duração.
w
f
kf
γ
kt0,
moddt0, . =
� IPÊ kgf/cm² 968 MPa 96,8 kt0, ==f
Tabelado
(Norma7190:1997)
w
f
kf
γ
kt0,
moddt0, . =
kgf/cm² 301 
1,8
968
 1,0) 0,8 (0,7 dt0, ≅×××=f
� JATOBÁ
w
f
kf
γ
kt0,
moddt0, . =
kgf/cm² 1575 MPa 157,5 kt0, ==f
Tabelado 
(Norma7190:1997)
kgf/cm² 490 
1,8
1575
 1,0) 0,8 (0,7 dt0, ≅×××=f
� OITICICA
w
f
kf
γ
kt0,
moddt0, . =
kgf/cm² 825 MPa 82,5 kt0, ==f
Tabelado 
(Norma7190:1997)
kgf/cm² 257 
1,8
825
 1,0) 0,8 (0,7 dt0, ≅×××=f
� IPÊ kgf/cm² 968 MPa 96,8 kt0, ==f
Tabelado 
(Norma7190:1997)
� Considerando barra de 3” x 4” submetida a esforço de tração
Td Td
dt0, dt0, f≤σ
atuante cálculo de tensão dt0, →σ
cálculo de resistente tensão dt0, →f
� IPÊ kgf/cm² 968 MPa 96,8 kt0, ==f
Tabelado 
(Norma7190:1997)
� Considerando barra de 3” x 4” submetida a esforço de tração, calcule a 
força máxima resistida pela peça.
Td Td
Adt0, dT dt0, A
dT
 d t0, ×=∴≤= ffσ
kgf 22575 301 10) (7,5 dT ≅××=
kgf/cm² 301 dt0, ≅f
� Dimensionamento de barras com tração 
paralela às fibras
Td
3
"
6
"
Td
4 parafusos 
Ø 16 mm
3
c
m
kgf 33862 301 15) (7,5 d1R ≅××=
� Seção 1
� IPÊ kgf/cm² 968 MPa 96,8 kt0, ==f
Tabelado (Norma7190:1997)
� Dimensionamento de barras com tração 
paralela às fibras
Td
3
"
6
"
Td
4 parafusos 
Ø 16 mm
3
c
m
kgf 27090 301 12) (7,5 d2R ≅××=
� Seção 2
� Dimensionamento de barras com tração 
paralela às fibras
Td
3
"
6
"
Td
4 parafusos 
Ø 16 mm
3
c
m
kgf 26673 301 11,8) (7,5 d3R ≅××=
� Seção 3
Nome comum 
(dicotiledôneas) ρρρρap(12%)
1)
(kg/m³)
fc0
2)
(MPa)
ft0
3)
(MPa)
ft90
4)
(MPa)
fv
5)
(MPa)
Ec0
6)
(MPa)
Guará Roraima 892 78,4 108,0 6,9 11,9 18359
Guaiçara 919 62,4 70,9 5,5 15,5 17212
Ipê 1068 76,0 96,8 3,1 13,1 18011
Jatobá 1074 93,3 157,5 3,2 15,7 23607
Louro preto 684 56,5 111,9 3,3 9,0 14185
Maçaranduba 1143 82,9 138,5 5,4 14,9 22733
Mandioqueira 856 71,4 89,1 2,7 10,6 18971
Oiticica amarela 75669,9 82,5 3,9 10,6 14719
Quarubarana 544 37,8 58,1 2,6 5,8 9067
Sucupira 1106 95,2 123,4 3,4 11,8 21724
Tatajuba 940 79,5 78,8 3,9 12,2 19583
Resistência (NBR 7190:1997)
� MAÇARANDUBA
� Calcular TRAÇÃO DE CÁLCULO para: 3” x 3”
3” x 4”
3” x 5”
3” x 6”
Tk Tk
Dimensionamento
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção do Apoio
� Dica: Quando terminar de levantar as paredes, faça um bom arremate. 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Quando isso não é obedecido, haveráconcentração de esforços fora 
do ponto de apoio e pode acontecer coisas como a da foto abaixo.
Detalhe construtivo a ser 
respeitado.
Apoio
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção da Linha
A linha é confeccionada com uma viga 6X12 e deve ter um comprimento maior que o Vão. 
Recebe 2 entalhes, um em cada lado, onde vão ser encaixadas as Empenas.
Linha
� Como fazer?
O segredo da estabilidade da tesoura está no encaixe perfeito entre a Empena e a Linha. Se esse 
encaixe for mal realizado, o telhado ficará torto. Isso significa uma telhado feio e também um 
telhado que poderá permitir a infiltração da água nos dias de chuva forte. Por isso deve-se dar 
uma atenção especial nesse encaixe. 
Veja a seguir, etapa por etapa, como proceder para que o entalhe na Linha seja bem feito.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Etapa 3: Marcar a linha de corte do apoio.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Etapa 5: Cortar a Empena e marcar as linhas de Corte na Linha.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção do Pendural
O Pendural é peça estratégica da tesoura e serve para segurar a linha para que ela não fique abaulada. 
Cuidado! algumas pessoas pensam que o Pendural serve para apoiar as Empenas mas é
justamente o contrário: O Pendural é que se apoia das Empenas.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Na montagem do Pendural tomar os seguintes cuidados:
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção da Empena
A Empena é também uma peça estratégica da tesoura, serve para segurar as terças e deve ficar bem 
encaixada entre o Pendural e a Linha.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Travamento da Empena.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção da Diagonal
A Diagonal é também uma peça estratégica da tesoura, serve para segurar as terças e deve ficar bem 
encaixada entre o Pendural e a Empena.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção do Chapuz
O Chapuz é a peça que apoia a terça.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção das Terças
As Terças são peças que servem para apoiar os caibros. Sem as terças, os caibros ficariam muito 
abaulados.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção dos Caibros
Os caibros são as peças que apoiam as Ripas. Deve-se tomar o cuidado de não deixar vãos muito 
grandes, pois o caibro não vai aguentar o peso das telhas e vai envergar.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção das Ripas
As Ripas são as peças que apoiam as Telhas.
A distância entre uma Ripa e outra vai depender do fabricante da Telha. infelizmente os fabricantes não seguem um 
padrão único de tamanho de Telha. 
Aliás, é por causa disso que devemos guardar algumas telhas no sótão pois quando alguma telha quebrar, 
dificilmente encontraremos telhas exatamente do mesmo tamanho. 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Meça a distância necessária montando um trecho de telhado. Confeccione um Gabarito com a distância 
determinada. Pregue as Ripas usando o Gabarito.
CUIDADOS: Na montagem das telhas, tomar o cuidado para que cada telha fique bem incaixada nas 
demais. Não deixar muito apertado. Veja na foto abaixo um erro muito comum: 
As telhas estão mal encaixadas. Então, a água da chuva vai cair bem no meio do vão entre uma telha e outra. 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Construção das Ferragens
Algumas peças precisam de Ferragens para complementar a rigidez do conjunto.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Cálculo das Calhas
Ler a norma brasileira NBR-10.844 - Instalações Prediais de Águas Pluviais. Para o cálculo das Calhas 
devemos calcular, antes, a quantidade de chuva que vai cair no telhado.
A quantidade de água que uma chuva joga sobre um telhado varia em função de diversos fatores como o 
clima (tropical, equatorial, etc.), a estação do ano (primavera, verão, etc.) e a localização geográfica (norte, 
nordeste, sul, etc.). 
Para o cálculo da quantidade de água, não se leva em consideração tais fatores mas apenas a maior 
intensidade da chuva. Mesmo em regiões de poucas chuvas como no nordeste brasileiro, quando chove a 
chuva pode ter uma intensiade pluviométrica tão grande como uma chuva em São Paulo. Não é a quantidade 
total de água que cai mas sim a quantidade em um determinado tempo. 
Um bom número para quantidade de chuva é o seguinte:
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Este número corresponde a uma chuva com período de recorrência de 100 anos e com intensidade 
pluviométrica de 240 milímetros por hora aplicável na maior parte do território brasileiro. Entretanto deve-se 
tomar o cuidado em determinadas regiões que podem apresentar valores bem acima. Veja na norma NBR-
10.844 uma tabela com as intensidades pluviométricas em diversas regiões do Brasil. Para um valor mais 
preciso consulte o serviço de meteorologia mais próximo. 
� Exemplo Prático
Vejamos como calcular a quantidade de água nas calhas de um exemplo como o da figura abaixo.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
� Essa casa tem apenas uma água (para facilitar a compreensão). O telhado mede 8 X 11,70 metros. 
� Primeiro você deve determinar os pontos de descida de água. Vamos colocar 3 condutores de 
descida nas posições indicadas na figura acima. Observe que o telhado ficou dividido em 2 áreas. A 
Área 1 de 7,20 X 8,00 e a Área 2 de 4,50 X 8,00 m. 
� A água da chuva que cair na Área 1 será recolhida pela Calha 1. A Calha 1 tem duas caídas, 
metade da água corre para o Condutor 1 e a outra metade para o Condutor 2. Vamos chamar de 
V1 a vazão que corre para cada lado na Calha 1. 
� DETERMINAÇÃO DAS CALHAS: 
� V1 = 0,067 X 8,00 X 7,20/2 = 1,93 litros por segundo 
� Com o mesmo raciocínio, temos a vazão V2 que corre para cada lado da Calha 2. 
� V2 = 0,067 X 8,00 X 4,50/2 = 1,21 litros por segundo 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Consultando a tabela acima, vemos que a Calha 1 pode ter o diâmetro de 100 mm podendo conduzir até
7,1 litros por segundo. Da mesma forma, vemos que a Calha 2 pode ter tembém um diâmetro de 
100 mm. Estamos com bastante folga e podemos até pensar em algum obstáculo para o 
escoamento dentro da calha. Por exemplo, caso haja um entupimento dos condutores 1 e 3, toda 
a água deverá ser conduzida pelo condutor 2. Neste caso, a vazão total será de 2(1,93+1,21) = 
6,28 litros por segundo, ainda dentro da capacidade da calha.
DETERMINAÇÃO DOS CONDUTORES VERTICAIS: 
Pela figura, observa-se que o condutor mais solicitado é o Condutor 2 pois deve conduzir a vazão V1 e 
também a vazão V2. 
VC2 = V1 + V2 = 1,93 + 1,21 = 3,14 litros por segundo.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Para atender à vazão de 3,14 litros por segundo, teremos que instalar um tubo de 100 mm com 
capacidade de 3,83 litros por segundo. 
Algumas peças precisam de Ferragens para complementar a rigidez do conjunto. 
A montagem das calhas começa pela peça chamada bocal de descida que deve ser firmemente fixada:
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Depois que terminar a fixação de todos os bocais de saída, começaa instalar as calhas. Tomar sempre o cuidado 
de deixar um caimento de pelo menos 2% para garantir que a poeira, terra e areia que forem depositadas serão 
lavadas na primeira chuva. 
DETERMINAÇÃO DOS CONDUTORES HORIZONTAIS:
Chamamos de horizontais mas na verdade precisam ter um certa declividade. Com um caimento de 
apenas 1% já se consegue um bom escoamento de água. Entretanto, devemos sempre considerar 
que haverá partículas sólidas como terra e areia na água da chuva. Então o mínimo necessário 
será de 2%. Com esse caimento, consegue-se uma boa velocidade da água e essa velocidade é
suficiente para carregar a areia junto. 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
A tabela acima leva em consideração a declividade mínima de 2%, tubo de PVC (rugosidade = Lisa). Para 
outros tipos de materiais não vale. Para tubo de cerâmica, barro, ferro fundido e canaletas feitas com concreto, 
consultar outras tabelas. 
Caimento de 2% significa que em um trecho de 1 metro ou 100 centímetros, o desnível deverá ser de 2 
centímetros. 
As calhas de PVC possuem um encaixe tipo macho/fêmea com anel de borracha que garante a 
estanqueidade. 
As calhas de chapa de ferro galvanizados deverão ser rebitadas para garantia da resistência mecânica e 
estanhadas para garantir a estanqueidade. 
NOTA: As tabelas de calhas e condutores acima já levam em consideração o envelhecimento das peças.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
A Calha tipo Moldura é aquela que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Sua instalação se faz com o auxílio de Suportes de Ferro conforme o desenho seguinte: 
Deve-se tomar o cuidado da telha não invadir 
muito a seção da calha. É necessário fazer 
a manutenção periódica, removendo folhas 
e galhos de árvores. O caimento da calha 
deve ser de pelo menos 2%. Com um 
caimento menor que isso, começa a 
acumular terra e areia.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
A Calha tipo Moldura é aquela que tem um perfil parecido com o desenho seguinte: 
Sua instalação se faz apoiando as abas sofre sarrafos conforme o desenho seguinte: 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Deve-se tomar o cuidado da telha não invadir muito a seção da calha. É necessário fazer a 
manutenção periódica, removendo folhas e galhos de árvores. O caimento da calha deve ser de pelo 
menos 2%. Com um caimento menor que isso, começa a acumular terra e areia.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
A Calha tipo Moldura é aquela que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:
Sua instalação se faz apoiando-a sobre as ripas que se encontram na água furtada conforme o desenho seguinte: 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
O Rufo tipo Moldura é aquele que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:
Sua instalação se faz com o auxílio de pregos que o prendem na parede lateral conforme o desenho em 
perspectiva seguinte:
Veja um corte esquemático: 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
Corte esquemático: 
� CONSTRUINDO SEU TELHADO
O Rufo tipo Pingadeira é aquele que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:
Sua instalação se faz mediante o emprego de pressão, ficando "encaixado" na parte de cima da parede ou 
mureta. 
Não é recomendável o emprego de pregos ou parafusos para a fixação do rufo pingadeira, mesmo porque 
o furo será um ponto fraco, com tendência a enferrujar com mais facilidade. Além disso, ao furar, a 
chapa vai ficar levemente encurvada para baixo, favorecendo o empoçamento de água da chuva. 
Deixar um caimento de pelo menos 2% para um dos lados para evitar o acúmulo de poeira.
� CONSTRUINDO SEU TELHADO