quinta-feira, 24 de maio de 2012

Pré Dimensionamento de Vigas de Madeira para Coberturas

Uma grande dúvida que os arquitetos, engenheiros e projetistas têm, e que sempre chegam até mim, é a questão do pré-dimensionamento de peças de madeira para anteprojetos.

Qual é a peça que vai vencer um vão de tantos metros, qual a dimensão das colunas de madeira, no telhado qual a seção dos caibros, das terças, etc.

Nas estruturas metálicas e de concreto, já existem vários estudos de pré-dimensionamento, que os projetistas se baseiam pra fazer um anteprojeto ou um projeto pré-executivo. Isso ajuda muito pra se projetar um pouco mais consciente! E até mesmo obter um custo aproximado e quantidade de madeira que vai ser utilizada na obra.

Como sabemos, a maior porcentagem de uso de madeira estrutural no Brasil são nos telhados e coberturas, portanto vou discorrer superficialmente como se faz um pré-dimensionamento básico de estruturas para coberturas.

Antes de mais nada, é preciso saber que, no Brasil as madeiras são divididas em classes de compressão, de acordo com a nossa norma, a NBR7190. Quanto mais baixa a classe da madeira, mais frágil é a espécie. Por exemplo, um Pinus se encaixa numa classe de compressão entre C20, C25 ou C30 dependendo da espécie. Já um ipê, ou uma itaúba encaixam-se nas classes C40, C50 ou até C60, por serem madeiras mais duras. Então fica claro que madeiras mais macias vencem menores vãos e aguentam menos cargas que as madeiras mais duras.

A carga que essas peças de madeira vão receber também é um fator que influencia no pré-dimensionamento dos vãos. Quanto maior for a carga sobre uma viga de madeira, mais ela vai embarrigar pra baixo!

Pra um pré-dimensionamento, tomaremos valores médios de carga e de classe de compressão de madeiras.

Pras cargas atuantes vamos usar o seguinte : Carga de telhas cerâmicas + Carga de fôrro + Peso Próprio da Estrutura + Carga Humana de Manutenção + Carga de Vento de Sobrepressão. Isso vai dar uma média de 100,00Kgf/m2 de cobertura. Como eu disse anteriormente, é uma média! Cada caso deverá ser avaliado individualmente.

Pras madeiras, utilizaremos uma classe C40, que é uma resistência média também, nem tão dura e nem tão macia.

A primeira dúvida é quanto aos caibros da cobertura. Imaginemos que eles estão espaçados a cada 50cm, o mais comum espaçamento entre caibros na cobertura.

A tabela de pré-dimensionamento pra esse tipo de situação vai ficar assim :

CAIBROS A CADA 50cm

CARGA : 100,00 Kgf/m2

MADEIRA C40

PEÇA

VÃO MÁXIMO

6x8cm

2,00m

6x12cm

3,00m

6x16cm

4,00m

6x20cm

5,00m

Diâm. 10cm

3,00m

Diâm. 12cm

3,50m

Diâm. 15cm

4,50m

Essa tabela nos leva à uma relação de altura/vão da peça de 1/25 pras madeiras serradas e de 1/30 pras madeiras roliças.

Num exemplo prático teríamos a seguinte situação :

Qual a peça que vou usar num vão de 3,20m sendo que é um caibro, espaçado a cada 50cm?

Faremos : 320/25 = 12,8cm (usaremos uma peça de 6x16cm - sempre arredondar pra cima!) ou 320/30 = 10,6cm (usaremos uma peça roliça de diâmetro de pelo menos 11cm)

O mesmo raciocínio vamos usar pras vigas que apoiam os caibros, as terças.

Vamos pegar, por exemplo, um espaçamento médio entre terças de 4,0m entre cada uma.

Teremos a seguinte tabela :

TERÇAS A CADA 4,00m

CARGA : 100,00 Kgf/m2

MADEIRA C40

PEÇA

VÃO MÁXIMO

8x20cm

3,00m

8x25cm

3,50m

10x20cm

3,00m

10x25cm

4,00m

10x30cm

5,00m

15x15cm

3,00m

20x20cm

4,00m

Diâm. 15cm

2,50m

Diâm. 20cm

3,50m

Diâm. 25cm

4,50m

Diâm. 30cm

6,00m

Com essa tabela, podemos ver que a relação entre altura/vão das vigas fica numa média de 1/16 pras peças serradas e 1/18 pras peças roliças.

Portanto, poderemos usar tranquilamente esses valores pra pré-dimensionar as vigas de madeira.

Agora, quando perguntarem, por exemplo : Qual peça vence um vão de 4,30m? Poderemos então fazer o seguinte raciocínio :

430/16 = 26,8cm (usaremos uma peça de 30cm de altura) ou 430/18 = 23,8cm (usaremos uma peça de pelo menos 25cm de diâmetro).

Pra finalizar, quero deixar bem claro que estes cálculos são apenas pré-dimensionamentos que servem apenas pra anteprojetos. Existem vários fatores embutidos nestes resultados, como umidade, tempo de carga, classificação da madeira, coeficientes de ponderação, etc.

Pra um cálculo mais preciso, contrate um calculista de estruturas de madeira!

Texto : Eng. Alan Dias (projetos@carpinteria.com.br)

2 comentários:

Flavia Gelatti disse...

Alan, excelente post! Muito mais fácil de tratar o pré dimensionamento assim.
Tenho apenas uma dúvida, não seria "relação altura da peça/vão" para fechar com os valores de 1/25 para caibros e 1/16 para terças?

Abraço e parabéns mais uma vez

Fernanda Prates disse...

Estava com dúvidas e seu post me salvou!! Parabéns e obrigado!!