Analise de sistema estrutural em madeira projeto nest we grow (1)

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ANALISE DE
SISTEMA
ESTRUTURAL EM
MADEIRA:
PROJETO NEST WE
GROW
Disciplina: Sistemas Estruturais – Madeira e Aço
Professor: Márcio Nascimento Turma: 018206A08
Alunos:
Alessiany Moreira RA: 5842696
Diely Alves RA: 3224143
Gustavo Bergamin RA: 1475425
José Augusto Benigno RA: 1792545
Larissa Cardenas RA: 3501697
Paloma Lima RA: 1487896
Wesley Silva RA: 3078966
 
 São Paulo, 09 de Junho de 2021
 
Ficha Técnica.........................................................................01
Vantagens e Desvantagens do Uso de Madeira.......02
Fluxograma de Produção..................................................03
Tipos de Madeira..................................................................04
Sistema de Proteção............................................................06
Contraventamentos......................................................07
Esboço dos Elementos Estruturais................................10
Bibliografia..............................................................................10
SUMÁRIO
Arquitetos responsáveis: Faculdade de Projeto Ambiental UC Berkeley e Kengo Kuma & Associates
Área total: 85 m²
Ano: 2014
Prêmio: 4° Lugar no Concurso Anual Internacional de design e construção LIXIL em 2014
Equipe De Projeto: Hsiu Wei Chang, Hsin- Yu Chen, Fenzheng Dong, Yan Xin Huang, Baxter Smith (Instrutores:
Dana Buntrock, Mark Anderson)
Supervisores Do Projeto: Kengo Kuma & Associates, Takumi Saikawa
Engenharia Estrutural: Masato Araya
Engenharia Mecânica: Tomonari Yashiro Laboratório no Instituto de Ciências Industriais, Universidade de
Tóquio / Bumpei Magori, Yu Morishita
Empreiteira: Takahashi Construction Company
Cidade: Takinoue
País: Japão
FICHA TÉCNICA
01
https://www.archdaily.com.br/br/office/kengo-kuma-and-associates?ad_name=project-specs&ad_medium=single
https://www.archdaily.com.br/search/br/projects/min_area/68/max_area/102?ad_name=project-specs&ad_medium=single
https://www.archdaily.com.br/search/br/projects/year/2014?ad_name=project-specs&ad_medium=single
https://www.archdaily.com.br/br/search/projects/country/japao
A madeira é um material estrutural muito versátil e as vezes subestimado, algumas vantagens de englobar seu
uso a construção são: grande resistência mecânica - alta resistência a tração e compressão, durabilidade (se
ainda há dúvidas sobre a durabilidade da madeira, está quando bem tratada pode durar anos, é só nos
lembrarmos de móveis antigos que passam de geração em geração na família, como cadeiras e mesas) ,baixa
condutibilidade térmica e massa especifica, isolante elétrico (em comparação ao aço), versatilidade e
manipulação (sendo encontrada em diversos formatos). Uma das falácias que cercam o uso da madeira na
construção civil, é a de que isso gera uma grande taxa de desmatamento, mas ao analisarmos racionalmente
isso, podemos observar que seu uso, na verdade, pode promover um certo equilibro ambiental, durante seu
processo de fabricação é gasto menos energia e são gerados menos resíduos sólidos a partir dela, além do que
a madeira é um material que pode ser reciclado e reutilizado de diversas formas. Outra vantagem é sua
estética leve e que muitas vezes não precisa de um revestimento para dar este acabamento estético, o que
deixa a construção com uma aparência mais leve, mesmo que com muitos pilares e vigas presentes. 
Algumas desvantagens do uso de madeira são: suscetível a fungos e insetos, por conta disso torna-se
necessária muitas vezes a manutenção desses com frequência, além de absorver e perder umidade facilmente,
esse processo é chamado de higroscopicidade e retralidade que é sua capacidade alterar a sua
dimensionalidade pelas caracteristicas do meio externo como temperatura. 
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA
MADEIRA COMO ELEMENTO ESTRUTURAL
02
FLUXOGRAMA DE PRODUÇÃO
03
Nove colunas compostas compõem a estrutura principal do Ninho. Cada coluna é composta por
quatro colunas laminadas japonesas de 150 x 150mm, conectadas por placas de aço, o que gera uma
seção maior de madeira semelhante à construção de madeira pesada. Artesãos locais cuidadosamente
anotou dois pares de vigas laminadas japonesas de 75 x 250mm nas colunas compostas em intervalos
regulares. O entalhe entre a coluna e o feixe cria uma conexão momenteçada, o que ajuda a fortalecer
a estabilidade estrutural do Ninho.
As placas de aço que conectam as colunas juntas também fornecem conexões para a haste de aço
cross bracing. As bracings verticais no primeiro e segundo níveis são fundamentais para suportar
forças sísmicas. A rigidez horizontal foi alcançada aproveitando as passarelas existentes, que
envolvem os níveis superiores do Ninho e atuam como bracing. Juntas, essas técnicas garantem a
estabilidade estrutural do Ninho contra cargas de vento e terremotos, um grande desafio de design no
Japão.
Um sistema secundário de estrutura de madeira compõe a estrutura do convés do tearoom, da qual as
vigas são penduradas. Em vez de entalhe diretamente nas colunas, essas vigas secundárias não
grulham repousam sobre a estrutura de feixe existente. Este sistema adicional ajuda a manter o deck
do tearoom flutuando no coração do Ninho, e a profundidade das vigas também é utilizada como um
espaço para caixas de plantadeira.
SISTEMA ESTRUTURAL UTILIZADO
A madeira como material estrutural normalmente se encontra em diferentes formas tais como: madeira em
tora; madeira serrada; madeira laminada colada; madeira compensada e madeiras reconstituídas. O
comportamento estrutural desses diferentes tipos de madeira está relacionado com o arranjo da estrutura
interna, que dependendo da forma final do produto resulta em maior ou menor grau de anisotropia.
Normalmente, as madeiras reconstituídas têm propriedades isotrópicas o que garante seu excelente
desempenho estrutural, diversificando seu emprego nas construções. Portanto, sua aplicação como material
estrutural exige um domínio do conhecimento da estrutura interna dos diferentes tipos de madeira para
orientar as técnicas de detalhamento das ligações e de regiões especiais das estruturas, garantindo-se a
segurança e durabilidade das construções de madeira.
Vamos descrever abaixo o processo de resistência de cada madeira estrutural, apresentando suas
especificações:
TIPOS DE MADEIRA
MADEIRAS MACIÇAS:
São madeiras de reflorestamento, nativa ou também madeira de demolição. A principal característica é a
resistência tanto a esforços de compressão como de tração. Tem uma baixa massa volumétrica e resistência
mecânica elevada. Em relação ao concreto, apresenta a mesma resistência a compressão e dez vezes mais
resistência a flexão, além da resistência ao corte. Não se desfaz quando submetida a choques bruscos que
podem provocar danos. Há algumas desvantagens no uso dessa matéria: é um produto altamente inflamável,
tendo gerado incêndios no início de seu uso. Atualmente, existem produtos de tratamento que retardam o
efeito do fogo na madeira. Se não sofrer o tratamento adequado, é um material vulnerável a agentes
externos, como cupins e outros insetos, e sofre de variabilidade com as condições ambientais, podendo
dilatar com a umidade. Para garantir que esses fatores não gerem transtorno, adquira peças certificadas e de
qualidade, que receberão o cuidado apropriado e evitando qualquer problema.
04
MADEIRAS DURAS:
provenientes de árvores frondosas (com folhas achatadas e largas), de crescimento lento, como peroba, ipê,
aroeira, carvalho, etc. As madeiras duras de melhor qualidade também são chamadas de madeira de lei;
MADEIRAS BRUTAS:
ou roliça, é empregada em forma de tronco
MADEIRAS SERRADAS:
o tronco é cortado nas serrarias, em dimensões padronizadas para o comércio (de 4 a 6 metros), passando
depois por um período de secagem.
MADEIRAS LAMINADAS :
a madeira selecionadaé cortada em lâmicas de 15 mm ou mais de espessura, que são colocadas sob pressão,
formando grandes vigas, em geral de seção retangular. As lâminas podem ser emendadas com cola nas
extremidades, formando peças de grande comprimento.
MADEIRAS COMPENSADAS :
É formada pela colagem de três ou mais lâminas finas, alternando-se as direções das fibras em ângulo reto.
Os componentes podem ter três, cinco ou mais lâminas, sempre em número ímpar.
As árvores para aplicações estruturais são classificadas em dois tipos quanto à sua anatomia: coníferas e
dicotiledôneas. 
As coníferas são chamadas de madeiras moles, pela sua menor resistência, menor densidade em
comparação com as dicotiledôneas. Têm folhas perenes com formato de escamas ou agulhas; são típicas de
regiões de clima frio. Os dois exemplos mais importantes desta categoria de madeira são o Pinho do Paraná e
os Pinus. Os elementos anatômicos são os traqueídes e os raios medulares.
 As dicotiledôneas são chamadas de madeiras duras pela sua maior resistência; têm maior densidade e
aclimatam-se melhor em regiões de clima quente. Como exemplo temos praticamente todas as espécies de
madeira da região amazônica. Podemos citar mais explicitamente as seguintes espécies: Peroba Rosa,
Aroeira, os Eucaliptos (Citriodora, Tereticornis, Robusta, Saligna, Puntacta, etc.), Garapa, Canafístula, Ipê,
Maçaranduba, Mogno, Pau Marfim, Faveiro, Angico, Jatobá, Maracatiara, Angelim Vermelho, etc. Os
elementos anatômicos que compõem este tipo de madeira são os vasos, fibras e raios medulares. 
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
ANATOMIA DA MADEIRA
05
http://materioteca.paginas.ufsc.br/madeiras/
O termo refere-se a uma série de produtos fabricados a partir de pinus ou eucalipto que, após a extração, são
submetidos a tratamentos e processos que agregam qualidade e homogeneidade. Entre eles, destacam-se a
madeira laminada colada (MLC), utilizada para vigas e pilares, e a madeira laminada cruzada (CLT, do termo
em inglês Cross Laminated Timber), aproveitada na confecção de lajes e paredes estruturais.
O que explica o interesse por esse sistema estrutural, além da capacidade de suportar cargas e da
sustentabilidade, são fatores como baixo peso, facilidade para gerar sistemas industrializados, além da estética
naturalmente nobre.
Para impulsionar o uso da madeira engenheirada no Brasil, a indústria, em conjunto com institutos de
pesquisas e com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), vem desenvolvendo um processo de
atualização e ampliação do arsenal de normas técnicas nacionais.
O trabalho em curso começou com a revisão dos textos de projeto de estruturas de madeira (NBR 7190) e de
preservação de madeira (NBR 16.143). O plano é, na sequência, elaborar normas específicas de construção,
proteção em caso de incêndio e produção industrial de madeira engenheirada, em um processo similar ao que
aconteceu com a estrutura metálica há alguns anos.
Com relação à durabilidade, a normatização brasileira orienta que toda madeira macia para uso estrutural
passe por tratamento em autoclave com conservantes. “Associado a esse tratamento, é recomendável que a
estrutura de pinus seja projetada com algum sistema de proteção, como beirais, rufos e revestimentos”, diz
Belizário. Segundo ela, quando inserida em um projeto que contemple alguma proteção, como um chapéu ou
uma pele, a estrutura de madeira engenheirada atinge durabilidade de 50, 60 anos.
Água/Fungo
Cupins
 Responsáveis pelo apodrecimento da madeira, o principal fator é a umidade, ou permanência no sol e
na chuva, pois a principal proteção nesse caso, é o verniz, nesse caso, além disso, deve-se trazer soluções na
qual não fique água parada, gerando infiltrações e absorções da própria madeiraVale ressaltar que a edificação
apresenta um sistema de escoamento, tanto da água das chuvas e da neve, formada no inverno japonês.
 Um dos principais problemas da madeira é o cupim, responsável por grandes prejuízos tanto em
estruturas, coberturas e móveis. 
 A melhor maneira de combate ao cupim é a prevenção, verificando sempre sua residência à procura
de rastros dos insetos. Mas, para o caso de infestação intensa já verificada, pode-se procurar a ajuda dos
serviços profissionais, ou iniciar um processo de tratamento constante, que levará algum tempo até a completa
remoção dos focos. 
MADEIRA ENGENHEIRADA
SISTEMAS DE PROTEÇÃO
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Incêndios
 O fogo é um perigo para todos os edifícios e canteiros de obras – independentemente do material
de construção. 
 O mais importante é construir respeitando as normativas vigentes para garantir que a edificação
seja segura aos ocupantes e mesmo aos socorristas, no caso de um incidente.
 A madeira utilizada é a madeira “engenheirada” na qual permite uma resistência inerente ao fogo
através do isolamento das camadas internas. Quando a madeira é exposta ao fogo, a superfície exposta
queima, criando uma camada carbonizada de proteção natural. Esse carvão atua como um isolamento,
atrasando o início do aquecimento do núcleo da madeira, protegendo a estrutura da mesma. Devido à
composição sólida de blocos de madeira maciça, o ar e o fogo são inibidos em suas viagens. O carvão se
forma a uma taxa previsível (1,5 pol / h), o que diminui a combustão e a propagação do fogo. 
CONTRAVENTAMENTOS
Nove colunas compostas compõem a
estrutura principal da edificação, cada uma
é composta por outras quatro colunas
laminadas de lariço japonês de 15 cm x 15
cm, conectadas por placas de aço. O projeto
da coluna composta aumenta a resistência
da estrutura e a trabalhabilidade durante a
construção. Dois pares de vigas laminadas
de lariço japonês de 7,5 cm x 25 cm são
encaixados nas colunas compostas em
intervalos regulares, criando uma conexão
de momento, as travas verticais no primeiro
e segundo níveis são essenciais para resistir
às forças sísmicas e esforços horizontais.
07
As placas de aço que conectam as colunas forneceram as conexões para o contraventamento vertical com
travamento diagonal das hastes de aço, tais elementos apresentam grande rigidez, e quando aliados aos demais
pilares, garantem a estabilidade global do edifício.
A rigidez horizontal foi alcançada aproveitando as passarelas existentes, que funcionam por meio de ações de
diafragma das lajes de piso, sendo ela uma estrutura plana, cuja principal função é transferir as forças horizontais
atuantes em diferentes pontos da estrutura para os elementos de contraventamento vertical (hastes de aço) juntas,
essas técnicas garantem a estabilidade estrutural de resistência aos esforços oriundos do vento e do terremoto no
Nest.
08
A parede na base do prédio, além de criar uma microtopografia, ajuda a bloquear o vento predominante de
inverno do noroeste.
Painéis deslizantes na fachada e na cobertura abrem para facilitar a circulação do ar pela estrutura durante o
verão e nos períodos mais quentes do dia. Um sistema de terças cuidadosamente projetado e calculado no teto do
Nest ajuda a suportar o peso da placa de policarbonato, bem como a carga da neve. 
09
ESBOÇO DOS ELEMENTO ESTRUTURAIS
BIBLIOGRAFIA
https://archello.com/project/nest-we-grow
https://www.archdaily.com.br/br/765181/nest-we-grow-college-of-environmental-design-uc-berkeley-
plus-kengo-kuma-and-associates
https://archello.com/project/nest-we-grow
https://www.archdaily.com.br/br/765181/nest-we-grow-college-of-environmental-design-uc-berkeley-
plus-kengo-kuma-and-associates
https://por.architecturaldesignschool.com/nest-we-grow-kengo-kuma-associates-college-
environmental-design-uc-berkeley-54803
https://www.architectmagazine.com/technology/detail/innovative-detail-nest-we-grow-moment-
connection_o
http://yanxhuang.com/nestwegrow
https://inbec.com.br/blog/como-biomateriais-construcao-podem-ajudar-enfrentar-crise-climaticahttp://yanxhuang.com/nestwegrow
https://www.arch2o.com/nest-grow-college-environmental-design-uc-berkeley-kengo-kuma-associates/
http://servidor.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM370/EstruturasMet%C3%A1licas_aula2
.pdf
10
https://archello.com/project/nest-we-grow
https://archello.com/project/nest-we-grow
https://inbec.com.br/blog/como-biomateriais-construcao-podem-ajudar-enfrentar-crise-climatica
http://yanxhuang.com/nestwegrow
https://www.arch2o.com/nest-grow-college-environmental-design-uc-berkeley-kengo-kuma-associates/
http://servidor.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM370/EstruturasMet%C3%A1licas_aula2.pdf