Arquitetura e Urbanismo

Morfologia e Concepção Estrutural – Profª Patrícia Moura

Trabalho Final

Estruturas de Madeira

Grupo:

Pâmela de Oliveira Peck

Aline Justo Gomes

Alessandro Bocca

 

Apresentação do Sistema Escolhido 

A madeira é um dos materiais estruturais mais antigos usados pelo homem.  

1   2    

3   

1  e  2‐  Cidade  Proibida,  na  China:  Construída  entre  1406  e  1420,  é  a maior  coleção  de  antigas  estruturas madeira 

preservadas do mundo. 

3: Castelo de Himeji, no  Japão:  Sua  construção  teve  início  em  1346.  Todo  em madeira  e  com os  acabamentos  em 

alvenaria, é uma das estruturas mais antigas ainda existentes do Período Sengoku. 

4

4: O Horyu-ji: Templo Budista situado Ikaruga na cidade de Nara no Japão, do ano 701. 

 

   

 

E  muitas  localidades  ainda  optam  por  ligar  pequenos  vãos  com  estruturas  de  madeira  pela 

abundância da matéria prima na região, o que diminui custos. Na construção de pontes, o material 

permite atingir vãos de 100 metros ou mais. 

   

 

Principais vantagens das Estruturas de Madeira 

É renovável, abundante e altamente sustentável na natureza; 

Possui elevada resistência em relação a sua baixa massa específica;  

Excelente  isolante  térmico  e  acústico:  Especialmente  quando  usada  em  janelas,  portas  e 

pavimentos.  

Inerte, mesmo quando está exposta a ambientes químicos. 

Segurança:  A  madeira  não  oxida.  O  metal  quando  é  levado  a  altas  temperaturas  pela 

ocorrência de fogo deforma‐se, perdendo a função estrutural. 

Baixa demanda de energia para produção. 

Pode ser reutilizada, por várias vezes. 

Tem custo relativamente baixo. 

Facilidade  de  trabalho  e  união  das  peças:  Depois  de  serrada,  quando  utilizada  como 

estrutura  de  uma  edificação  ela  funciona  como  um  elemento  pré‐moldado,  de  fácil 

montagem. Com a madeira, basta levantar e encaixar os pilares. 

A montagem do sistema dispensa fôrmas e tem baixo desperdício de matéria‐prima. 

Possíveis desvantagens: 

Possui variações transversais e longitudinais devido à variação da umidade; 

É combustível, particularmente na forma fragmentada, como gravetos e lascas; 

 

É  relativamente  vulnerável  ao  ataque  de  insetos  e  fungos,  se  não  for  tratada 

adequadamente; 

Possui composição heterogênea (variada) e anisotrópica (que apresenta propriedades como 

a  velocidade  de  transmissão  da  luz,  a  condutividade  de  calor  ou  eletricidade, 

compressibilidade, com valores diferentes, ou que assume posições diferentes em resposta 

à ação de estímulos externos); 

 

Características da Madeira Importantes na Escolha para a Construção Estrutural: 

As espécies de madeiras mais utilizadas em estruturas no Brasil são: Peroba Rosa,  Ipê, Eucalipto, 

Pinho, Jatobá, Maçaranduba, Garapa, Cumaru, Aroeira e Itaúba. A resistência da madeira depender 

da sua espécie, não passa por processos de fabricação que fortaleçam sua resistência.  

 

RESISTÊNCIA 

Rigidez e Elasticidade 

‐ É mais dura e resistente quando está seca, com baixa umidade.  

‐  A madeiras  duras  são mais  densas  e  pesadas.  Resistem mais  ao  tempo,  pois  tem  fibras  tão 

trançadas que a água quase não consegue penetrar e os insetos não conseguem corroê‐las. 

‐ Quando está úmida, fica muito flexível. Se o grau de umidade estiver acima de 20% pode tender 

ao empenamento. A umidade ideal pra madeira na estrutura é de 12% a 18%.  

 

Comportamento Estrutural 

Vigas de madeira tem: 

Grande resistência à tração.  

Resistência mecânica a esforços de compressão. 

Resistência à tração na flexão e a choques e cargas dinâmicas para absorção de impactos. 

É possível vencer vãos razoáveis com peças mais esbeltas do que se a estrutura fosse feita 

em concreto armado.    

 

 

Fatores que demonstram necessidade de um projeto bem detalhado da estrutura no 

caso de adoção da madeira: 

As  peças  estruturais  de  madeira  geralmente  têm  dimensões  de  somente  até  6  metros  de 

comprimento.  A  junção  de  peças  ou  associação  da madeira  a  peças metálicas  permite  que 

grandes vãos sejam vencidos com as peças disponíveis no mercado. 

Exemplo: Como nas tesouras dos telhados, ou como nas vigas‐vagão: 

  

Tesouras. 

 

Vigas‐vão. 

Para maiores dimensões podem‐se utilizar as vigas laminadas ou as vigas compostas, formadas 

por uma associação de lâminas de madeira ou vigas menores também de madeiras coladas.  

 

 

 

EFEITOS DESTRUTIVOS SOBRE AS ESTRUTURAS DE MADEIRA 

Água e umidade 

 A deterioração das peças por exposição  à umidade é uma das principais  causas de  colapso nas 

estruturas de madeira.  

Pode molhar, mas não pode acumular umidade: Peças úmidas atraem  fungos apodrecedores, 

insetos  xilófagos,  causam  amolecimento das  fibras e  reduzem  a  resistência da madeira. Pode 

ficar em contato direto com a água, mas o que a danifica é o constante processo de umedecer e 

secar, que propicia a proliferação de fungos. 

A umidade pode causar envergamento ou pequenas fissuras nas peças, quando a face de uma 

delas secar mais rápido que a outra, por estar virada para o sol, esta tende a encolher. A madeira 

úmida (acima de 20%) tende a ser atacada mais facilmente por fungos e insetos. 

Não  é  recomendável  para  as  construções  de madeira  em  subsolos,  por  causa  da  excessiva 

umidade destas áreas.  

   

 

 

Recursos de prevenção: 

Usar madeira seca. 

 Em áreas descobertas, a cada três anos aplicar acabamentos  de alta proteção como stain e 

verniz com filtro solar, 

 

Usar a espécie correta para cada tipo de aplicação. 

Evitar contato direto com a terra nas fundações. 

 Proteger a face das peças expostas à umidade com um rufo. 

 

Afastar os pilares do solo, apoiando‐os em sapatas de concreto.  

 

Manta de borracha ajuda na impermeabilização.  

 Uso de beirais nas lajes ou telhados.  

     

 

Agentes Biológicos: Fungos 

Consequência  da  exposição  da  madeira  à  umidade,  são  causa  frequente  de  deterioração  das 

estruturas de madeira, e acarretam ruptura parcial ou total das estruturas. Destacam‐se: fungos de 

podridão; térmitas e carunchos. Tratar a madeira é indispensável para peças em posições sujeitas a 

variações de umidade e de temperatura favoráveis ao desenvolvimento destes agentes externos.  

 

Fogo 

Um projeto bem feito de elétrica reduz consideravelmente os riscos de  incêndios nas construções 

de madeira. Em uma construção bem feita, o risco do fogo é pequeno e muitas vezes as estruturas 

de  madeira  resistem  durante  muito  mais  tempo  antes  de  entrarem  em  colapso  do  que  as 

tradicionais estruturas metálicas treliçadas de cobertura, que derretem em questão de minutos. 

 

   

 

Danos Causados por Esforços 

Falha  por  Ação  da  Flexão:  A  falha  por  flexão,  chamada  “flecha”,  ocorre  em  estruturas  de 

madeira mal  dimensionadas,  é  quando  a  peça  curva  pra  baixo.  Normalmente  acontece  por 

excesso de carga na peça e pode ter três estágios:  

Flecha pura e simples: a peça embarriga, porém permanece torta, sem dano estrutural algum, 

apenas estético.  

Falha  na  face  superior  das  vigas  onde  ocorre  a  compressão  das  fibras,  é  mais  rara  e 

geralmente não causa o colapso da peça. 

O mais grave é a  falha na parte  inferior da peça  causada pela  tração das  fibras  inferiores. 

Acontece por causa da  tração das  fibras, a peça é “rasgada”  (cisalhamento), causando uma 

fratura irreversível. 

Solução: 

Aumentar espessura e/ou altura da peça. 

 

 

    

 

   

 

Flambagem lateral:  

Ocorre  quando  a  relação  entre  base  e  altura  da  peça  é  desproporcional  e  a madeira  entorta 

lateralmente. A peça muito fina e muito alta acaba encanoando pra face mais larga, porque a base 

não  é  grossa  o  suficiente  pra  conter  a  tortura  da madeira.  Esta  fissura  está  também  ligada  ao 

comprimento da peça: quanto mais comprida, mais ela tende a flambar lateralmente. 

Solução: 

‐ Aumentar a espessura da peça (ou diminuir a altura); 

‐ Travar a peça pela lateral em um intervalo de medidas regulares. 

 

 

 

 

 

 

Cisalhamento Horizontal:  

É quando aparecem  fissuras horizontais nas vigas que causam perda de  resistência das peças de 

madeira. 

É como se a parte superior da peça descolasse da parte inferior, fazendo com que elas deslizem e 

assim aumentando a deformação. A  fissura normalmente ocorre próxima dos apoios, na zona de 

maior carga cortante. E por essa razão não basta colocar uma viga em cima da outra pra vencer um 

vão maior, pois vão escorregar entre se deformar igualmente. 

Solução: 

‐ Correto dimensionamento das vigas. 

‐ Em vigas duplas deve‐se usar parafusos, anéis metálicos ou adesivo estrutural para fazer a união 

entre a peça superior e a inferior, de modo a zerar o escorregamento entre elas. 

 

 

     

   

 

   

 

Exemplos de grandes estruturas de madeira:  

Ponte Flisa ‐ A maior ponte de madeira do mundo 

“A ponte FLISA, na Noruega, tem sido um marco no âmbito da estrutura de madeira mundial, pois 

com ela foi possível mostrar a todos a madeira como uma solução estrutural para pontes de tráfego 

intenso, além de ser uma opção ecológica. Com ela foi possível também provar que a madeira é um 

material altamente  competitivo  contra o aço  e o  concreto  em  relação à  estética, durabilidade  e 

preço. Foi utilizada a madeira  laminada colada e madeiras serradas de curto comprimento para o 

caminho da ponte”. 

ANO DE CONSTRUÇÃO : 2002 – 2003 / LARGURA : 71,0 m; COMPRIMENTO : 196,0 m 

QUANTIDADE DE MADEIRA UTILIZADA: 900,0 m³ / QUANTIDADE DE AÇO UTILIZADO PARA A BASE: 200,0 toneladas. 

estruturasdemadeira.blogspot.com.br 

 

 

O Richmond Olímpic Oval: A maior estrutura dos Jogos Olímpicos de Inverno Vancouver 2010 

 

 

 

 

 

 

 

Viaduto de madeira em Zapallar, na costa central do Chile. 

 

Ponte sul Fiume Tordino, Itália. 

 

 

 

   

 

Sobre a Maquete 

O  sistema  estrutural  utilizado  para  a  confecção  da  ponte  foi  o  de  treliças  ‐    tipo  viga  simples,  treliças 

apoiadas ‐ que baseia‐se na transferência de cargas e contraventamento dos montantes, resultando em um 

sistema estável, evitando flambagem ou encanoamento.   

“Treliças de madeira Um sistema construtivo de estruturas de madeira muito tradicional é o 

treliçado,  amplamente  utilizado  em  coberturas,  tanto  residenciais  como  industriais,  e  em muitos 

casos em pontes (PFEIL, 2003). 19 A principal característica das treliças é que nas diversas barras que 

compõe a  sua estrutura há a alternância entre esforços de  tração e compressão apenas, variando 

quanto a um ou outro de acordo  com a disposição do  carregamento da estrutura e o modelo de 

treliça  que  foi  adotado.  Existem  diversos  tipos  construtivos  de  treliças,  embora  todas  sejam 

constituídas por barras unidas entre si pelos chamados nós”.  

 

A maquete  foi  feita com base dupla, com encaixes, onde os os montantes  foram encaixados em rebaixos, 

reforçando sua ancoragem. Foi montada com base em uma produção normal, de peças que se encontram no 

mercado, cujas dimensões são encaixadas nos padrões comerciais. 

A ponte tem 8m de comprimento x 1,60m de largura externa. De passagem livre tem 1,45m, de vão livre em 

altura possui dois metros e dez.  

Os montantes  utilizados  remetem  a  uma  dimensão  de  caibros  com  oito metros  de  comprimento,  vinte 

centímetros de altura com oito centímetros de espessura. 

 

Cargas incidentes 

Cargas Permanentes: Peso próprio da estrutura: 800g.  Simulando escala  real esta mesma ponte 

teria entre 550kg e 600kg. 

Cargas acidentais: São cargas variáveis que atuam na estrutura em função de seu uso, neste caso 

por pessoas e ventos. (NBR 7190 (ABNT, 1997).  

 

   

 

Tipos de Solicitações 

 Tração, compressão, flexão e cisalhamento, conforme indicado na figura abaixo: 

 

Cisalhamento devido aos veios da madeira. Não dimensionada para a torção. 

 Dimensionamento das Peças:  Palitos: 

1. As dimensões dos palitos de picolé são aproximadamente: 115mm de comprimento, 2 mm de espessura e 8,4mm de largura. (A= 1.932 mm³) 

2. A resistência à tração do palito é de 90kgf ou 882,9N. 3. A resistência à compressão de um palito de 110mm de comprimento é de 4,9kgf ou 4. 48,07N.   

 Sarrafos de cedrinho: 

1. As dimensões dos sarrafos de cedrinho: 210mm de comprimento, 7 mm de espessura e 20 mm de largura. (A= 29.400 mm³) 

2. Fator obtido através 29.400/1.932=15,22    3. A resistência à tração estimada é de 684,9kgf ou 6720N. 4. A  resistência  à  compressão de um  sarrafo de 210mm de  comprimento  é de  37,30kgf ou 

365,7N.     Informação: 

Segundo a NBR 7190 (ABNT, 1997) a resistência à compressão característica na direção paralela às 

fibras para madeiras de Eucalyptus grandis, é levantada pela resistência de calculo igual a 40,3 Mpa. 

Fazendo  um  comparação  ao  concreto,  utilizamos  como  base  nas  construções,  segundo  a  NBR 

6118/03, um concreto C20 de fck = 20 Mpa. 

 

Segundo a mesma norma, a  resistência à compressão  característica na direção paralela às  fibras 

para madeiras de cedro doce é de 31,50 Mpa. 

 

 

Treliça: 100kgf na terra ‐‐‐> 100kg ou 100.10m/s² = 1000N. 

Cada sarrafo suporta de compressão 37,30 kgf, ou seja 37,30 kg. 

 

No sistema estrutural de treliças, as flechas ficam nulas, permitindo concluir que esta carga deverá 

ser suportada a cada 190mm, medida limite segundo a norma para entre nós da treliça, concluindo 

que: a ponte de 80 cm dividido por 19cm  do vão limite:  80/19= 4,2 (índice). 

 

Calculando: R sarrafo= 37,30 x 4,2 = 156,66  kgf 

 

Concluindo que a maquete da ponte de palitos e sarrafos tem a propriedade de suportar uma carga 

de 156,66kgf, ou seja, 156kg. 

Levando em conta uma margem de segurança de 20 % do limite a ser suportado: 

156 Kg – 20% = 124,80 kg 

 

Teste de carga: Peso 80kg distribuído de forma uniforme sobre o sistema de treliça: 

 

   

 

Conclusão sobre o trabalho  No  Brasil,  as  pontes  de  madeira  perderam  a  confiança  dos  usuários  por  apresentar  muitos 

problemas devido  à  inexistência de um projeto  e de  técnicos habilitados para  a  construção das 

mesmas.  Atualmente  manuais,  livros  e  artigos  são  publicados  para  disseminar  a  utilização  da 

madeira como elemento estrutural em diversos  tipos de estruturas, e as pontes de madeira vêm 

ganhando espaço em estradas rurais por todo país, principalmente em localidades onde a matéria 

prima  é  abundante.  Com  este  intuito  escolhemos,  este  sistema  estrutural  com  parâmetros 

construtivos para pontes de madeira com vãos de oito metros, e faixa de passagem de um metro e 

meio para passagem de pessoas conforme a classe única, segundo a norma.  

O  sistema  de  treliças  utiliza  sarrafos  modulares  como  vigas  principais,  reduzindo  o  peso  e 

aumentando a eficiência e, por serem modulares, as peças podem ser pré‐fabricadas e montadas 

no local da obra, facilitando o transporte e melhorando a qualidade da estrutura como um todo. 

O  sistema  apresenta  vantagens  e  desvantagens  conforme  itens  e  estudos  já  apresentados,  nos 

quais  destacamos  a  disponibilidade  de  matéria  prima,  transporte  e  mão‐de‐obra,  que  são 

facilitadores, aumentando a viabilidade dos projetos. 

O  trabalho  realizou  o  dimensionamento  de  um  sistema  para  estruturas  de  pontes  de madeira. 

Permitiu observar que é confiável e realmente funciona, no entanto, a viabilidade de cada um deles 

depende também da forma de como será realizado o transporte, da disponibilidade dos materiais e 

da mão de obra de cada região.  

A partir do dimensionamento para o sistema treliçado, observou‐se que para uma ponte com uma 

faixa de passagem e oito metros e vão para um carregamento classe única, precisaria de madeira 

classe compatível conforme a norma e no mínimo 4 módulos de treliças. 

 

 

   

 

Referências: 

Matéria “A madeira é excelente par grandes estruturas”, do site madeiraambiente.com.br. 

Disponível através do link: madeirambiente.com.br/madeira‐grandes‐estruturas/. 

 

Matéria “Saiba usar madeira na estrutura”, do site casa.abril.com.br. 

Disponível através do link: casa.abril.com.br/materia/saiba‐usar‐madeira‐na‐estrutura. 

 

Trabalho “Estruturas de Madeira”, dos alunos Robson Schneider e Phelipe Luiz Damasceno Araújo, 

da cadeira Introdução a Engenharia Civil, do curso de Engenharia Civil na Instituição CEULP. 

Disponível  através  do  link:  www.ebah.com.br/content/ABAAAAdx8AA/trabalho‐estruturas‐

madeira?part=4 

 

Matéria “A casa de madeira, e as técnicas construtivas”, do site madeiramabiente.com.br 

Disponível através do link: madeirambiente.com.br/casa‐de‐madeira‐tecnicas/ 

 

Matéria “A maior ponte de madeira do mundo”, do site madeiraestrutural.wordpress.com 

Disponível  através  do  link:  madeiraestrutural.wordpress.com/2009/05/30/a‐maior‐ponte‐de‐

madeira‐do‐mundo/.  

 

Matéria  “Utilização  de  madeira  na  construção  –  vantagens”,  do  site 

madeiraestrutural.wordpress.com. 

Disponível  através  do  link:  madeiraestrutural.wordpress.com/2009/05/12/vantagens‐do‐uso‐da‐

madeira‐como‐material‐estrutural/ 

 

Trabalho  “Estrutura  de  Madeira”,  disponível  através  do  link: 

www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Estrutura‐De‐Madeira‐25603.html 

 

Materiais de blogues: 

madeiraestrutural.wordpress.com/tag/estrutura‐de‐madeira/page/3/ 

estruturasdemadeira.blogspot.com.br/ 

estruturasdemadeira.blogspot.com.br/2007/03/flisa‐bridge‐maior‐ponte‐de‐madeira‐do.html  

estruturasdemadeira.blogspot.com.br/2012/03/escolha‐da‐madeira.html