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
Diâmetro 10cm	3,00m
Diâmetro 12cm	3,50m
Diâmetro 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
Diâmetro 15cm	2,50m
Diâmetro 20cm	3,50m
Diâmetro 25cm	4,50m
Diâmetro 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.

Caso queiram, também disponibilizo estas tabelas encontradas no livro “Bases para Projeto Estrutural na Arquitetura” de autoria do Prof. Yopanan Rebello:

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

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