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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°88 - MARO DE 2005

Construo

Utilizao da madeira em construes rurais

A alta resistncia da madeira em relao ao seu baixo peso e o pequeno consumo energtico necessrio para sua produo so propriedades essenciais de materiais estruturais, principalmente para utilizao em construes rurais.

A relao resistncia/densidade para a madeira cerca de trs vezes maior que para o ao e de 10 vezes maior que para o concreto. Em termos de energia necessria para a produo e da relao energia/resistncia, a madeira apresenta grande vantagem em relao ao ao e ao concreto, mostrando ser o mais ecolgico desses materiais.

Contrariamente crena popular, grandes peas de madeira tm boa resistncia ao fogo, muito melhor que outros materiais em condies severas de exposio. Em um incndio no qual uma viga de ao, aps perder toda a resistncia e a conformao geomtrica inicial, est sendo sustentada por uma viga de madeira carbonizada. Isto ocorre porque a camada de carvo que se forma externamente nas peas de madeira e porque a madeira no condutora de calor, evitando que a temperatura interna nas peas aumente demasiadamente, mantendo parte de sua resistncia.

Outra vantagem da madeira a sua grande capacidade de isolao trmica, proporcionando conforto s habitaes construdas. Do ponto de vista econmico, a madeira competitiva com outros materiais, em base de custos iniciais.

A idia equivocada de que a madeira tem vida til pequena, a tem negligenciado como material de construo. Embora seja sensvel ao apodrecimento e ao ataque de insetos sob condies especficas, ela um material muito durvel quando utilizada com tecnologia e tratamento preservativo, pois pode ser efetivamente protegida contra deteriorao, por perodo de 50 anos ou mais. Alm disso, a madeira tratada com preservativos requer pouca manuteno e pintura.

Os detalhes de projetos construtivos so outro fator a salientar pois podem garantir melhor durabilidade madeira evitando, quando possvel, a presena da umidade em peas de madeira.

No projeto de estruturas de madeira devem ser consideradas as seguintes situaes de risco de biodeteriorao: 1 - madeira protegida das intempries e no sujeita reumidificao; 2 - madeira protegida das intempries, mas sujeita reumidificao ocasional; 3 - madeira protegida das intempries, ou protegida mas sujeita reumidificao freqente; 4 - madeira permanentemente em contato com o solo ou com a gua doce; 5 - madeira permanentemente em contato com gua salgada.

A preservao da madeira pode ser feita pela aplicao os seguintes recursos: pincelamento, asperso, pulverizao, imerso, banho quente-frio, substituio de seiva e autoclave (presso).

Os quatro preservativos de ao prolongada responsveis por cerca de 80% da madeira tratada no mundo, so: creosoto; pentaclorofenol; CCA (Cromo - Cobre - Arsnio); CCB (Cromo - Cobre - Boro).

At a elaborao de norma especfica a respeito da preservao da madeira e em virtude da grande variabilidade da incidncia de agentes biolgicos de deteriorao da madeira e pela existncia de espcies com boa durabilidade natural, recomenda-se, na falta de outras informaes, que as dicotiledneas sejam tratadas por pincelamento e as conferas por impregnao em autoclave.



Pontes de madeira

A madeira um excelente material para a construo de pontes em estradas vicinais no meio rural, para pequenos e mdios vos, no s pela freqente disponibilidade como, tambm, pelo seu potencial de resistncia e durabilidade, o que a torna economicamente interessante.

A alternativa mais simples para a construo de pontes de madeira a utilizao de postes com as sees da base e do topo dispostas alternadamente, com o objetivo de se obter uma rigidez mais uniforme da estrutura; esses postes no devem estar espaados mais que um metro.

O tabuleiro constitudo por peas dispostas transversalmente, que podem ser serradas e falquejadas, ou por postes de menor dimenso que as vigas principais; neste ltimo caso, torna-se necessria a regularizao da pista de rolamento, o que pode ser feito com uma camada de concreto ou cascalho.

So necessrias ligaes adequadas entre os elementos longitudinais e transversais da ponte, aumentando a rigidez transversal do conjunto e possibilitando melhor distribuio transversal das cargas de roda do veculo o que proporciona reduo nos valores dos esforos solicitantes e dos deslocamentos verticais. A posio do veculo mais desfavorvel para a estrutura quando o mesmo se encontra deslocado para as laterais.

Esta situao pode ser contornada dispondo-se de guarda-rodas, de modo a no permitir a passagem de rodas de veculos diretamente sobre as vigas externas, ou se utilizando postes com maiores dimenses para as vigas.

O comprimento dessas pontes com postes limitado em funo das cargas que iro suportar. Para suportar cargas mveis com valores mais elevados, podem ser utilizadas vigas compostas por postes. A utilizao de postes interligados por anis metlicos, constituindo uma viga bicircular possibilita a obteno de elemento estrutural com grande rigidez flexo, a partir de postes com dimenses comerciais.

A viga bicircular apresenta eficincia de 80% quanto ao momento de inrcia, de forma que na composio de dois postes interligados por anis etlicos se obtm inrcia equivalente de oito postes isolados. A montagem da viga bicircular requer, aps a regularizao das superfcies de contato dos postes, a imobilizao relativa entre os mesmos, para efetuar furao que serve como guia para a ferramenta utilizada na confeco dos sulcos onde, posteriormente, sero cravados os anis metlicos; nesses furos-guia so colocados parafusos.

Para simplificar o processo de montagem da viga bicircular, podem ser utilizados tarugos metlicos para a transmisso do cisalhamento entre os postes, em substituio aos anis metlicos; neste caso, os tarugos so dispostos em sulcos transversais que podem ser efetuados com moto-serra.

A experimentao conduzida em prottipo mostrou a menor eficincia deste sistema em comparao aos anis metlicos, em termos de rigidez flexo.

As vigas bicirculares devem ser dispostas com espaamento em torno de 1,5 metros entre elas.

A pista de rolamento dessas pontes pode ser constituda por postes com dimetro entre 15 a 20cm, dispostos transversalmente direo das vigas principais. A ligao dos postes transversais nessas vigas executada com tiras de ao fixadas alternadamente nas vigas e nos postes transversais. Uma camada de concreto simples regulariza a pista de rolamento. Revestimento posterior com concreto asfltico protege o concreto simples contra o esfacelamento e impermeabiliza a pista de rolamento, fornecendo proteo adicional aos postes contra o apodrecimento.

Este sistema estrutural consiste na unio de vigas no sentido longitudinal (laminao vertical) atravs da compresso transversal das peas, utilizando-se barras de ao com alta resistncia. Forma-se, portanto, uma placa de madeira sem a necessidade de utilizao de longarinas e transversinas, dando ponte a configurao de uma placa. A protenso permite transferncia lateral do esforo cortante vertical entre lminas atravs do atrito entre as peas.

O sistema estrutural mais elementar, que o de vigas simplesmente apoiadas, apresenta o inconveniente da limitao do vo mximo que pode ser empregado. O sistema estrutural em prtico interessante de ser utilizado para vos livres, ao redor de 20 metros.

No sistema em prtico a viga principal est escorada por diagonais. Este sistema, ao contrrio do de vigas simplesmente apoiadas, tem o inconveniente de necessitar de grande diferena entre o nvel superior da ponte e o nvel da gua para implantao.

O sistema de pontes protendidas, atualmente est em destaque no exterior (originria do Canad, j se expandiu para os Estados Unidos, Austrlia e Japo) por se tratar de um sistema construtivamente simples e de baixo custo.



Coberturas em madeira

A escolha do sistema estrutural treliado em coberturas para a construo em madeira , provavelmente, mais comum que com qualquer outro material estrutural. Isto ocorre devido a longa tradio no uso da madeira para este elemento de estrutura e, tambm, por causa da relativa facilidade com que formas usuais treliadas podem ser fabricadas e montadas em madeira. Muitos dos perfis considerados tradicionais so ainda especificados por razes arquitetnicas e o engenheiro precisa estar familiarizado com as formas modernas e tradicionais do projeto de trelias.

A funo estrutural da trelia receber e transferir as cargas dos pontos de aplicao (usualmente teras) para os pontos de apoio, de modo eficiente e econmico. Esta eficincia depende da escolha de um perfil adequado e coerente com as necessidades arquitetnicas, alm de compatvel com as condies de carga.

Com um sistema simtrico de carregamento (particularmente importante , que um prtico de quatro pinos e, portanto, instvel) em cada caso idealizado, a transferncia do carregamento realizada sem barras internas, em virtude do perfil do banzo coincidir com o momento fletor na condio de simplesmente apoiado ou curva de presso das cargas aplicadas.

Infelizmente, no possvel usar este perfil omitindo-se as barras internas, devido Perfis idealizados para trs condies de carga. altura vertical , quase sempre muito grande, por razes arquitetnicas, mesmo se a inclinao da trelia reduzida abaixo da inclinao necessria da telha e, portanto, necessrio o uso de manta betuminosa.

As condies assimtricas podem tambm ocorrer pelas condies de construo e montagem; entretanto, o engenheiro pode tentar usar o perfil da trelia com geometria prxima do perfil ideal (diagrama de momento) adicionando um sistema de barras capaz de estabilizar as cargas assimtricas. Desta maneira, os esforos nas barras internas e nas conexes so minimizados com um projeto simples e econmico.

O engenheiro vai encontrar, certamente, casos em que o perfil arquitetnico necessrio conflitante com o perfil preferido estrutural e, portanto, altas tenses podem aparecer nas barras internas e nas conexes. A economia pode, ento, ser alcanada pela adoo do mais adequado sistema estrutural das barras internas, nas quais necessrio criar um balano econmico entre material e mo-de-obra.

A configurao das barras internas deve fornecer comprimentos entre os ns das barras na trelia e nos banzos, de tal modo a reduzir o nmero de ns; por outro lado, a relao do ndice de esbeltez dos banzos comprimidos e das diagonais internas no pode ser excessiva, a flexo local nos banzos no pode ser muito grande e o ngulo entre diagonais e os banzos no pode ser muito pequeno.

O engenheiro , em geral, influenciado por consideraes arquitetnicas pelo tipo e comprimento das telhas, pelas condies de apoio, vo e economia e, provavelmente, escolhe um dos tipos bsicos de trelia: banzo inclinado para uma ou duas guas.

A forma mais comum para uso domstico e industrial a trelia de banzo inclinado cuja forma acompanha o diagrama de momento razoavelmente bem e compatvel com materiais tradicionais de cobertura, como as telhas para uso domstico e chapas corrugadas para aplicaes industriais.

Parte da carga aplicada transferida diretamente atravs das barras dos banzos para os ns de apoio, enquanto as barras internas transferem cargas de valores relativamente pequenos para mdio, e os ns podem, quase sempre, ser projetados para resistir a estas cargas, com pouca dificuldade. Trelias de uma gua so, em geral, adequadas para vos de at a 9m; acima deste vo a desse vo torna-se difcil o transporte.

Para grandes vos e uso industrial, as trelias bowstring podem ser muito econmicas, o que pode ser considerado alternativa para a tradicional trelia toda pregada belfast. Com carga uniforme e nenhuma grande carga concentrada, o perfil do banzo superior resiste a toda carga aplicada e vos de at 30m no so incomuns. Um perfil parablico a escolha mais eficiente, teoricamente, para suportar cargas uniformes, mas consideraes prticas de montagem a tornam, em geral, mais conveniente ou necessria pela adoo de um perfil circular para o banzo superior.

O banzo superior usualmente laminado (no necessariamente, com quatro ou mais barras) usando-se grampos de presso ou pregos de presso para a montagem. A curvatura pode ser introduzida enquanto laminado ou, alternativamente, o banzo pode ser fabricado reto e ento curvado para a requerida curvatura.

O projetista precisa tomar o cuidado com o mtodo de fabricao, ou ele ser incapaz de dar as corretas tenses de curvatura. As menores tenses radiais ocorrem se a curvatura introduzida durante a laminao. Com trelias de banzo inclinado, os momentos secundrios no banzo superior devem ser evitados, quando possvel, pela colocao de teras sobre os ns. Com trelias bowstring, as teras devem ser colocadas entre os ns, deliberadamente, criando um momento secundrio para anular o momento causado pelo produto da carga axial tangencial e a excentricidade do banzo.



Autores: Carlito Calil Jnior - Professor Titular da Escola de Engenharia de So Carlos-USP. e-mail: calil@sc.usp.br.

Antonio Alves Dias - Professor Doutor da Escola de Engenharia de So Carlos-USP; e-mail: dias@sc.usp.br.