PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

ESTRUTURAS LAMELARES

DEMADEIRA PARA COBERTURAS

ORIENTADOR: Prof. Leandro Dussarat Brito

Poços de Caldas

2016

Caroline Dias Cassemiro

Ísis Maria de Paula

Hadassa Rodrigues Nery

Pamela Joyce da F. Pereira

Sttefany Monnick A. Bastos

SUMÁRIO

Resumo

Abstract

1.Introdução

1.1 Metodologia Empregada

2 Desenvolvimento

2.1 Estrutura Lamelar

2.2 Caracterização da Estrutura

2.3 Ligações Encaixadas

2.4 Nós na Malha Lamelar

2.5 Vantagens e Desvantagens da Estrutura Lamelar de Madeira

2.6 Discussões e Análises

2.7 Sistema Hauff No Brasil

2.8. Aeroclube de Poços de Caldas

2.9 Formas de Degradação

2.10 Tratamento da Madeira

2.10.1 Reparação e Reforço Estrutural

3. Considerações Finais

4. Referências

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RESUMO

As grandes estruturas de madeira originaram com a empresa de engenharia “Hauff”, cuja produção de estruturas de madeira contribuiu em grande medida para o avanço tecnológico da indústria de engenharia. Consolidadas também na cidade de Poços de Caldas, tem-se os diferentes tipos de estruturas: Cobertura de Madeira, Cobertura Lamelar, Galpões com Treliças Shed, Estruturas de Coberturas de Galpões em Arco de Madeira tipo Cambota, e Vigas tipo caixão compostas por madeira serrada e compensados, feitos nas décadas de 1940 e 1960.

Palavras-chave: engenharia, avaliação, estruturas de madeira, histórico, estruturas Hauff.

ABSTRACT

The big wooden structures originated with the Hauff’s engineering company, which the production of wooden structures contributed in large measure for the technological avance of engineering industry. Consolidated also in the Poços de Caldas city, it has many different kinds of structures: Wooden Roof, Lamellar Roof, Truss Shed, Roof Structures of Shed in Wooden Bow like Crankshaft and Beams like casket composed by lumber and compensated, made in 1940’s and 1960’s.

Keywords: engineering, avaliation, wooden structures, historic, Hauff structures.

1. INTRODUÇÃO

As estruturas Hauff de madeira foram construídas em diversas regiões do Brasil, na época em que predominava no país, a produção dessas estruturas, principalmente em construções de galpões de médios e grandes vãos. Coincidentemente, essa fase correspondeu ao início da implantação da empresa Hauff, por notar também que o Brasil era fonte de recursos naturais de madeira, percebendo não só a grande variedade de espécies exploráveis, como a ótima qualidade das madeiras nacionais.

O principal objetivo desse estudo foi realizar um levantamento dos principais sistemas estruturais de coberturas de madeira, que foram construídas com sistemas tipo “Hauff”, entre as décadas de 1940 e 1960 que existem no município de Poços de Caldas, a falta de estudos nesta área, demandou a pesquisa mais detalhada sobre esse tema, visando identificar os sistemas estruturais de madeira.

1.1 Metodologia Empregada

Através de documentações gráficas, fotográficas e descritivas, históricas e atuais, procurou-se catalogar o levantamento de estruturas de coberturas de madeira, que foram construídas com sistemas tipo “Hauff” em período aproximado compreendido entre 1940 a 1960 em Poços de Caldas.

Para os levantamentos foram realizadas visitas técnicas, onde foram fotografadas as áreas externas, fachadas, e em certos casos às áreas internas para identificar detalhes dos sistemas estruturais das coberturas, a fim de catalogar essas edificações ainda existentes.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Estrutura Lamelar

A Estrutura Lamelar foi introduzida no início do século XIX com a finalidade de vencer grandes vãos. Segundo LOTHERS(1971) coberturas lamelares foram empregadas em galpões industriais, ginásios, auditórios, auditórios, pavilhões de exposições. Garagens, depósitos, igrejas, salões de clubes, entre outros.

Existem subdivisões de estrutura lamelar, sendo estas: abóbada lamelar, que pode ser semicilíndrica, ou seja, com eixo transversal em forma de arco circular; parabólica, com eixo transversal em forma de arco parabólico; em quatro águas, em arco gótico ou em formato de cúpula. Porém a maior parte das coberturas que seguem este sistema construtivo possuem a forma cilíndrica devido à facilidade de execução desta.

2.2 Caracterização da Estrutura

Os sistemas lamelares de madeira são compostos por elementos denominados lamelas que se interligam entre si, formando um reticulado composto por quadriláteros compondo uma malha losangular tridimensional, e dessa forma são capazes de serem empregadas para vãos de até 40 metros, além de garantirem maior leveza à estrutura (FERREIRA & CALIL JUNIOR -2002).

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2.3 Ligações Encaixadas

As lamelas possuem pontas de encaixe em suas extremidades e uma abertura no meio de seu comprimento. Três lamelas se encontram em cada nó, sendo que duas lamelas têm suas extremidades encaixadas na abertura de uma terceira lamela, formando com esta um ângulo agudo.

a) Vista lateral da lamela.

b) Vista superior do encaixe entre três lamelas.

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Figura 1 – Detalhamento de abóboda lamelar.(Fonte: FEREIRA,N.S.S)

c) Vista global do encaixe entre três lamelas.

Existem outros tipos de ligações possíveis de serem utilizados para a conexão inter lamelar. Como sugerido por NATTERER et al. (1994), podem ser utilizadas chapas metálicas pregadas, ou com dentes estampados, ou, ainda, chapas metálicas embutidas na madeira.

2.4 Nós Na Malha Lamelar

Distinguem-se três tipos de nós na malha lamelar, em função da posição que ocupam na estrutura, KARLSEN et al. (1976):

• Nós principais – são internos à malha lamelar, ou seja, não se situam no contorno da estrutura.

• Nós laterais – posicionam-se no contorno lateral da estrutura, correspondentes aos pontos de encontro entre a malha e a estrutura de apoio lateral (vigas, contrafortes, paredes e outros).

• Nós de extremidade – situam-se nos arcos de extremidade da estrutura.

Figura 2 – Detalhamento de encaixe das lamela.(Fonte: FERREIRA,N.S.S)

2.5 Vantagens e Desvantagens da Estrutura Lamelar de Madeira

A madeira é um produto de origem natural e renovável, cujo processo produtivo em relação a outros produtos industrializados, exige baixo consumo energético e respeita a natureza. Atua como armazém de carbono, pois capta o carbono atmosférico e libera oxigênio. É um isolante natural que pode reduzir a quantidade de energia necessária na climatização de espaços especialmente quando usada em janelas, portas e pavimentos; apresenta boas condições naturais de isolamento térmico e absorção acústica. É uma matéria prima muito versátil, que pode ser usada de forma variável. Possui alta durabilidade e não oxida como o metal. É reutilizável, possui alta resistência à tração e compressão, além de possuir alta variabilidade de padrões.

Em relação às estruturas lamelares, a madeira possui excepcional estabilidade e comportamento ao fogo, é inalterável quando sujeita à ambientes úmidos e corrosivos, possui leveza, rapidez de montagem, fiabilidade com decorrer do tempo, características antimagnéticas e comportamento dielétrico, dispensa o uso de terças e também possui lamelas padronizadas, podendo ser confeccionadas em ambientes industriais.

As desvantagens das madeiras são mínimas quando comparadas as inúmeras vantagens. Dependendo de seu uso, a madeira possui variabilidade, ou seja, pode aumentar ou diminuir sua dimensão quando exposta a umidade. Se não são tomadas as medidas preventivas, a mesma é bastante vulnerável aos agentes externos, tendo sua durabilidade comprometida. Além disso, a madeira é combustível e possui dimensões limitadas: formas alongadas, de seção transversal reduzida.

2.6 Discussões e Análises

6Figura 3 – Detalhamento de nós na estrutura lamelar.

(Fonte:FERREIRA,N.S.S)

Foram identificadas recentemente, pelo menos 12 edificações com estruturas de coberturas de madeira, de médio à grande porte com diversos sistemas tipo “Hauff”, ainda existentes em diversas localidades no Município de Poços de Caldas, construídos entre as décadas de 1940 e 1960, com grande mérito será aqui abordada aqui o Aeroclube.

Defendendo a tese de que a madeira pode ser muito bem explorada em relação ao seu potencial de durabilidade e de resistência, além de ser um material altamente sustentável, à exemplo das estruturas de coberturas de madeira com sistemas tipo “Hauff” construídas naquela época, e que ainda sobrevivem exercendo satisfatoriamente as funções que lhes foram destinadas.

2.7 Sistema Hauff no Brasil

Erwin Hauff o fundador da empresa “Hauff” nasceu em Viena, Áustria e formou-se em engenharia civil, fixou-se no Brasil atraído pelo estudo das espécies florestais brasileiras, a partir da observação das caraterísticas físicas da madeira. A empresa “Hauff” teve três fases distintas no subsetor da construção civil sendo:

• Construção de estruturas de madeira, • Estruturas de concreto pré-moldados e concreto armado, • Estruturas metálicas.

Estas três fases refletem a diferentes épocas da construção civil brasileira. A fase que mais objetiva foi a das estruturas de coberturas com madeira, consideradas como a maior produção da empresa.

No início, o “Sistema Hauff” era caracterizada pelo uso de cobrejuntas, sambladuras e cavilhas empregadas nas ligações das barras aos nós dos elementos estruturais, que compunham os sistemas treliçados cavilhados, de modo a resistir aos esforços atuantes.

Uma inovação no mercado das estruturas de madeira, tendo sido largamente adotada até os anos 50, a grande variedade de sistemas estruturais adotados pela “Hauff” se deve as particularidades e formas das coberturas.

O sistema citado acima começou a ser substituído por outras opções estruturais, como arcos laminados de tábuas pregadas, arcos cabotados, abóbadas lamelares, entre outros, que eram economicamente mais viáveis.

2.8. Aeroclube de Poços de Caldas

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O Aeroclube em Poços de Caldas, foi fundado por alguns apreciadores de aviação. Em 1943, iniciou-se a construção do hangar, e em maio do mesmo ano, houve a abertura da seção de aeroclube, no domínio do presidente Dr. Joaquim Justino Ribeiro. O gasto da obra naquela época, foi em cerca de 30.000,00 cruzeiros, para abrigar mais de vinte aviões de treinamento.

O interior do hangar, faz uso de uma cobertura estrutural lamelar semicilíndrica, composto por tábuas de pequenas dimensões interligados por dois parafusados.

O hangar tem aproximadamente 25 metros de vão livre e com o tempo, reformaram-no, colocando tijolos furados para usufruir de forma mais qualitativa a circulação da ventilação do local, pois quando o hangar era completamente fechado, suas telhas dilatavam e levantavam.

Essa edificação foi conhecida na época em Poços de Caldas, como uma das mais repercutidas no meio tecnológico, em que houve uma inovação na estrutura de madeira. Esta permanece em sua rigidez até os dias atuais.

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Figura 4 – Implantação Figura 5 – Vista Lateral

Figura 6 – Detalhamento estrutural Figura 7 – Perspectiva Interior

(Fonte: Autores) (Fonte: Autores)

(Fonte: Google Earth ) (Fonte: Google Earth)

2.9 Formas de Degradação

Os efeitos da eventual degradação biológica da madeira na resistência e na rigidez dos elementos e das ligações devem ser devidamente considerados. A utilização de uma lâmina metálica é eficaz para detectar perdas de massa junto à superfície, expor a madeira atacada e fazer a identificação do agente de degradação, permitindo ainda estimar a profundidade da zona afetada. A manipulação de um martelo pode também ser útil, por exemplo, na detecção de vazios, ligados à ocorrência de degradação biológica no interior da madeira. Estas técnicas não destrutivas podem aqui ter uma ação importante, quer na detecção do ataque quer na percepção da extensão e profundidade da zona deteriorada.

No caso de podridão a distinção entre madeira com podridão e madeira simplesmente suja ou com manchas de humidade tem de ser claramente feita, o que justifica a necessidade de acesso direto aos elementos e a utilização de métodos não destrutivos.

No caso de ataque por carunchos, a redução da resistência do elemento deriva de uma perda de secção, a qual se limita frequentemente à camada periférica de borne, muitas vezes de pequena espessura, cuja profundidade pode também ser averiguada com a ajuda de métodos não destrutivos.

Importa salientar que em presença de degradação biológica, as intervenções devem sempre incluir medidas capazes de suster a progressão da degradação, sob pena de repetição das anomalias a curto prazo.

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Figura 8 – Detalhamento das Lamelas Figura 9 – Perspectiva Exterior

(Fonte: Autores) (Fonte: Autores)

2.10 Tratamento da Madeira

Face ao ataque da madeira por agentes biológicos, é necessário suster a progressão da degradação (ação curativa) e impedir a recorrência dos problemas (ação preventiva).

Em termos gerais, devem ser consideradas as seguintes ações:

0 secagens da madeira, se aplicável;

1 limpeza;

2 eventual tratamento preservador inseticida e/ou fungicida da madeira que permanece no local;

3 eventual tratamento preservador da madeira susceptível de ataque que venha a ser introduzida na obra.

A escolha e a especificação de características das madeiras a introduzir no edifício devem ter em conta as normas relevantes e as condições de aplicação específicas.

2.10.1 Reparação e Reforço Estrutural

Resta referir que só após a identificação e a resolução dos problemas, incluindo a secagem dos materiais e o eventual tratamento preservador das madeiras a manter no local, é que as reparações e substituições deverão ser realizadas.

A eventual necessidade de reparação e/ou reforço e as técnicas e materiais a aplicar deverão ser ponderadas em função dos objetivos da intervenção e das características do edifício.

Em intervenções ligeiras, em que a estrutura se apresenta globalmente bem conservada e não se prevê a alteração do uso do edifício, é razoável pretender repor as condições de segurança originais, apenas reparando pontualmente os elementos deteriorados. No caso de estruturas com interesse histórico deseja-se geralmente operar alterações reduzidamente intrusivas, mantendo-se a traça, os materiais e as técnicas de construção originais, tarefas nem sempre compatíveis entre si. Além da degradação dos materiais, são mais frequentes do que se possa pensar os erros básicos de concepção estrutural e o mau dimensionamento das estruturas originais, julgando-se imprescindível nestes casos corrigir as deficiências, mesmo em intervenções que se pretendem pouco intrusivas e fiéis ao original, por forma a garantir a sobrevivência do próprio edifício e sobretudo a segurança dos seus ocupantes.

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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conclui-se que a empresa Hauff pioneira de tecnologias em estruturas de madeira, na transmissão de conhecimentos e experiências, por meio das suas obras construídas, favoreceu o enriquecimento da bagagem técnica de muitos engenheiros, e se deve ao seu espírito pioneiro no Brasil, entre o período de 1925 a 1960, em lançar-se na produção de estruturas de madeira, por introduzir soluções construtivas e estruturais, até então não utilizadas no país, e logo na sua primeira fase de existência.

Em Poços de Caldas, na atualidade, foram identificadas 12 localidades, ainda existentes, com diversos sistemas de coberturas de madeira distintos, construídas com sistemas estruturais tipo “Hauff” que tiveram grande aceitação nos períodos entre as décadas de 1940 e 1960 no município.

Com o avanço dos estudos sobre aço e concreto houve contribuição para uma diminuição do emprego da madeira em estruturas de grandes vãos. E esse avanço tecnológico reforçaram negativamente as opiniões sobre o material tão nobre que é a madeira.

4. REFERÊNCIAS

FERREIRA, N.S.S. Estruturas lamelares de madeira para coberturas. São Carlos. Dissertação de Mestrado – Universidade de São Paulo, 1999. 217p.

CESAR, S.F. (1991). As estruturas Hauff de madeira no Brasil. São Carlos. 203p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos,Universidade de São Paulo.

CARUSO JR., R. Memória de Poços de Caldas. Dedicado à preser-vação da história da cidade de Poços de Caldas, MG. Disponível em: http://www.memoriadepocos.com.br/search?q=aeroclube&x=0&y=0 Acessado em: 23 de abril de 2016. Poços de Caldas, 2016.

IMOWOOD Imóveis de Madeira.Disponível em http://www.imowood.pt/madeira-lamelada/vantagens/ Acessado em :23 de abril de 2016. Poços de Caldas,2016.

CALIL JR., Carlito; BRITO, Leandro Dussarrat. Manual de Projeto e Construção de Estruturas com Peças Roliças de Madeira de Reflorestamento. Departa-mento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, Uni-versidade de São Paulo. ISBN: 978-85-8023-000-0. Editora EESC. São Carlos, 2010. Free download: <<http://www.set.eesc.usp.br/portal/pt/livros/371-manual-de-projeto-e-construcao- de-estruturas-com-pecas-rolicas-de-madeira-de-reflo-restamento>> Acessado em 19 de janeiro de 2013.

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