terça-feira, 15 de abril de 2014

Cálculo de calhas para telhados

(Ler a norma brasileira NBR-10.844 - Instalações Prediais de Águas Pluviais)

Para o cálculo das Calhas devemos calcular, antes, a quantidade de chuva que vai cair no telhado.

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A quantidade de água que uma chuva joga sobre um telhado varia em função de diversos fatores como o clima (tropical, equatorial, etc.), a estação do ano (primavera, verão, etc.) e a localização geográfica (norte, nordeste, sul, etc.). As Cartas Pluviométricas indicam a quantidade de água que cai e que é indicada em "milímetros". São geralmente a quantidade total de água que cai durante o ano. Dizem 80 milímetros por ano, por exemplo.

Para o cálculo da quantidade de água, não se leva em consideração tais fatores mas apenas a maior intensidade da chuva. Mesmo em regiões de poucas chuvas como no nordeste brasileiro, quando chove a chuva pode ter uma intensiade pluviométrica tão grande como uma chuva em São Paulo. Não é a quantidade total de água que cai mas sim a quantidade em um determinado tempo. Por isso, você deve ter muito cuidado ao consultar as Cartas Pluviométricas. O que importa para  dimensionamento das calhas e condutores é a intensidade pluviométrica, isto é, os litros por segundo.

Um bom número para quantidade de chuva é o seguinte:

0,067 litros por segundo por metro quadrado

Este número corresponde a uma chuva com período de recorrência de 100 anos e com intensidade pluviométrica de 240 milímetros por hora aplicável na maior parte do território brasileiro. Entretanto deve-se tomar o cuidado em determinadas regiões que podem apresentar valores bem acima. Veja na norma NBR-10.844 uma tabela com as intensidades pluviométricas em diversas regiões do Brasil. Para um valor mais preciso consulte o serviço de meteorologia mais próximo e procure ter um mãos pelo menos 50 anos de medição.

EXEMPLO PRÁTICO:

Vejamos como calcular a quantidade de água nas calhas de um exemplo como o da figura abaixo.

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Essa casa tem apenas uma água (para facilitar a compreensão). O telhado mede 8 X 11,70 metros.

Primeiro você deve determinar os pontos de descida de água. Os pontos de descida devem ser livres de interferências como janelas, portas, antenas, etc. Vamos colocar 3 condutores de descida nas posições indicadas na figura acima. Observe que o telhado ficou dividido em 2 áreas. A Área 1 de 7,20 X 8,00 e a Área 2 de 4,50 X 8,00 m.

A água da chuva que cair na Área 1 será recolhida pela Calha 1. A Calha 1 tem duas caídas, metade da água corre para o Condutor 1 e a outra  metade para o Condutor 2. Vamos chamar de V1 a vazão que corre para cada lado na Calha 1. Lembre-se que o ponto que divide a Calha 1 não precisa, necessariamente, estar no meio da calha, podendo estar mais próximo do Condutor 2 para que se tenha menos água correndo para o Condutor 2. Observe que o Condutor 2 vai desaguar bem perto da porta da Cozinha.

DETERMINAÇÃO DAS CALHAS:

V1 = 0,067 X 8,00 X 7,20/2 = 1,93 litros por segundo

Com o mesmo raciocínio, temos a vazão V2 que corre para cada lado da Calha 2.

V2 = 0,067 X 8,00 X 4,50/2 = 1,21 litros por segundo

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Consultando a tabela acima, vemos que a Calha 1 pode ter o diâmetro de 100 mm podendo conduzir até 7,1 litros por segundo. Da mesma forma, vemos que a Calha 2 pode ter tembém um diâmetro de 100 mm. Estamos com bastante folga e podemos até pensar em algum obstáculo para o escoamento dentro da calha. Por exemplo, caso haja um entupimento dos condutores 1 e 3, toda a água deverá ser conduzida pelo condutor 2. Neste caso, a vazão total será de 2(1,93+1,21) = 6,28 litros por segundo, ainda dentro da capacidade da calha.

DETERMINAÇÃO DOS CONDUTORES VERTICAIS:

Pela figura, observa-se que o condutor mais solicitado é o Condutor 2 pois deve conduzir a vazão V1 e também a vazão V2.

VC2 = V1 + V2 = 1,93 + 1,21 = 3,14 litros por segundo.

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Para atender à vazão de 3,14 litros por segundo, teremos que instalar um tubo de 100 mm com capacidade de 3,83 litros por segundo.

Algumas peças precisam de Ferragens para complementar a rigidez do conjunto.

A montagem das calhas começa pela peça chamada bocal de descida que deve ser firmemente fixada:

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Depois que terminar a fixação de todos os bocais de saída, começa a instalar as calhas.
Tomar sempre o cuidado de deixar um caimento de pelo menos 2% para garantir que a poeira, terra e areia que forem depositadas serão lavadas na primeira chuva.

DETERMINAÇÃO DOS CONDUTORES HORIZONTAIS:

Chamamos de horizontais mas na verdade precisam ter um certa declividade. Com um caimento de apenas 1% já se consegue um bom escoamento de água. Entretanto, devemos sempre considerar que havrá partículas sólidas como terra e areia na água da chuva. Então o mínimo necessário será de 2%. Com esse caimento, consegue-se uma boa velocidade da água e essa velocidade é suficiente para carregar a areia junto.

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A tabela acima leva em consideração a declividade mínima de 2%, tubo de PVC (rugosidade = Lisa). Para outros tipos de materiais não vale. Para tubo de cerâmica, barro, ferro fundido e canaletas feitas com concreto, consultar outras tabelas.

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Caimento de 2% significa que em um trecho de 1 metro ou 100 centímetros, o desnível deverá ser de 2 centímetros.

As calhas de PVC possuem um encaixe tipo macho/fêmea com anel de borracha que garante a estanqueidade.

As calhas de chapa de ferro galvanizados deverão ser rebitadas para garantia da resistência mecânica e estanhadas para garantir a estanqueidade.

NOTA: As tabelas de calhas e condutores acima já levam em consideração o envelhecimento das peças.

CALHA TIPO MOLDURA :

A Calha tipo Moldura é aquela que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:

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Sua instalação se faz com o auxílio de Suportes de Ferro conforme o desenho seguinte:

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Deve-se tomar o cuidado da telha não invadir muito a seção da calha. É necessário fazer a manutenção periódica, removendo folhas e galhos de árvores.
O caimento da calha deve ser de pelo menos 2%. Com um caimento menor que isso, começa a acumular terra e areia.

CALHA TIPO MEIA-CANA :

A Calha tipo meia-cana é aquela que tem um perfil parecido com o desenho seguinte:

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Sua instalação se faz apoiando as abas sofre sarrafos conforme o desenho seguinte:

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Deve-se tomar o cuidado da telha não invadir muito a seção da calha. É necessário fazer a manutenção periódica, removendo folhas e galhos de árvores.
O caimento da calha deve ser de pelo menos 2%. Com um caimento menor que isso, começa a acumular terra e areia.

quarta-feira, 2 de abril de 2014

Shopping Iguatemi de Fortaleza–A maior estrutura de madeira do Brasil em MLC

A Carpinteria Estruturas de Madeira e a Moretti Interholz está executando a maior estrutura de madeira do Brasil no Shopping Iguatemi em Fortaleza, Ceará.

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1) Por que foi usado madeira, e não uma estrutura metálica ou mesmo de concreto?
Foi utilizada a madeira primeiro pela solução estética, trazendo a beleza do material para o local mais frequentado do shopping. A madeira atrai as pessoas por ser um material natural e passível de pequenas imperfeições, já que uma peça é completamente diferente da outra. É como se fossem diferentes indivíduos e que juntos formam uma bela estrutura. Além disso, já se sabe no mundo todo que o melhor material pra se vencer grandes vãos internos é a madeira, por ser pelo menos 10 vezes mais leve que o aço e 4 vezes mais leve que o concreto armado. Isso gera menos cargas nas fundações tornando-as mais leves. E com a técnica da Madeira Laminada Colada, podemos teoricamente vencer qualquer tipo de vão, inclusive com curvas. O custo é um fator determinante também pra estruturas plásticas como essa. Só a madeira pode fazer tais curvas num preço razoável.

2) Por que foi escolhida a madeira laminada colada (e não outro tipo de madeira)? Ou seja, que propriedades que este material tem que vocês acharam vantajoso para este projeto?
A escolha da Madeira Laminada Colada (MLC) pra essa estrutura já esteve presente desde a concepção arquitetônica. Os arquitetos americanos da La Guarda Low, talvez por estarem mais familiarizados que os nossos arquitetos, já tem em sua cultura de projeto especificar a MLC em diversas obras. Por isso, em certos tipos de estruturas curvas e com grandes vãos como esses o primeiro e único material que vêm em mente dos arquitetos, engenheiros e empreendedores do mundo todo é a MLC. Seria impossível fazer tais curvas com madeira maciça. Pra se ter uma ideia, neste projeto existem peças de seção 20x140cm com 20m de comprimento e curvada nas duas direções. Só com a tecnologia da MLC, que possui lâminas finas que podem ser curvadas e coladas entre si, é que foi possível produzir tais peças. E com a leveza e esbeltez que só a madeira poderia proporcionar.

3) Quais foram as vantagens em pré-fabricar na Itália?
A vantagem de se produzir as peças na Itália, pela Moretti Interholz foram muitas. Primeiro que a indústria de MLC no Brasil ainda está engatinhando pra poder fornecer a quantidade de peças necessária pra esta obra no tempo previsto. Conseguimos fabricar os 1.200 metros cúbicos dessa estrutura na Itália em apenas 4 meses. Se as peças fossem produzidas aqui no Brasil, levariam pelo menos 12 meses, tempo inviável pra obra. Além disso, a tecnologia pra produzir MLC na Itália está pelo menos 40 anos à frente da nossa, e por isso o custo compensa a importação, mesmo com todos os impostos sobre o produto, custou quase metade do que produzi-la por aqui. Mas isso porque houve uma demanda de madeira muito grande. Pra obras de pequeno e médio porte compensa fabricar aqui no Brasil mesmo. Um outro fator foi o grande suporte técnico que a indústria italiana nos deu, com larga experiência na montagem e fabricação deste tipo de estrutura, que pra nós é inédita.

4) Como a estrutura foi trazida para cá? Quais os principais cuidados necessários?
A estrutura foi toda projetada pra ter peças de no máximo 12m de comprimento. Assim caberiam em containers fechados pra serem trazidas de navio, do porto de Gênova à Fortaleza. Isso foi um grande desafio pra nós pois cada corte na estrutura geraria uma ligação posterior com uma chapa metálica. Tomamos o cuidado de aplicar, sob imersão, um cupinicida produzido especialmente pra essa obra em cada peça trazida da Itália. Além disso aplicamos duas demãos de stain, um produto hidrorrepelente e com filtro contra raios ultravioleta. Todas as peças foram embaladas com um plástico protetor pra não serem danificadas no transporte e todas foram numeradas de acordo com a sua numeração de projeto, pra facilitar a montagem.

5) Quais os desafios em se projetar uma estrutura curva? E há cuidados específicos para execução de estruturas curvas?
O grande desafio de se projetar estruturas curvas, principalmente se for em madeira são as ligações. Na madeira existem diversas formas de se unir as peças. Podem ser com pregos, parafusos, barras, pinos, colas, chapas metálicas, etc. Cabe ao projetista saber especificar a forma mais eficiente de se resolver esses nós. No caso dessa cobertura especificamente, haviam curvas nas duas direções, ou seja, as vigas faziam uma forma de “S”. Isso poderia gerar uma inversão de esforços de tensão e compressão em certos pontos da estrutura e procuramos evitar fazer as ligações nestes pontos cruciais. Os cuidados que tomamos pra execução de estruturas curvas é sempre que possível fazer uma pré montagem da curva no chão antes de colocá-la no lugar pra não haver nenhum erro de medida. Também procuramos travar as vigas pra evitar a flambagem lateral das peças de madeira, e especificamos contraventamentos com cabos de aço ou peças de madeira pra evitar a movimenteção da estrutura devido à ação dos ventos.

6) Como é feita a montagem da estrutura? Por parafusos?
A montagem da estrutura é feita com chapas de aço galvanizado nas ligações das peças de madeira, de espessura variando de 3/16” a 1/4” e utilizamos pinos metálicos e parafusos passantes com porca e arruela. Essas chapas foram projetadas em computador e cortadas e furadas à laser para serem perfeitamente precisas. No final não se vê nenhuma das chapas pois elas ficarão embutidas dentro da madeira.

7) Como é feita a fixação da estrutura no solo?
A estrutura é fixada na fundação de concreto através de uma base metálica de aço galvanizado com 20mm de espessura. Essa base possui duas linguetas que entrarão nos pilares de madeira e serão fixadas nos mesmos com pinos metálicos e parafusos passantes. Cada lingueta terá aproximadamente 1m de altura e foram projetadas pra absorver uma porcentagem do momento fletor gerado pela estrutura de madeira. Uma outra característica importante dessa base metálica é que ela eleva a base do pilar a aproximadamente 40cm do chão. Isso é necessário em toda e qualquer estrutura de madeira, pra que ela fique longe da umidade do solo, evitando um possível apodrecimento do pé do pilar.

8) Quais são os procedimentos de execução dessa estrutura?
O primeiro procedimento é descarregar os containers na ordem certa em que foram carregados e colocar as peças, todas numeradas, na ordem de montagem. Fizemos um projeto com o passo a passo de montagem, assim não tem como errar. Iniciaremos a montagem pelos dois pórticos centrais, os dois maiores com quase 50m de vão livre. Eles vão ser montados deitados no chão e depois içados por um guindaste pra serem colocados no lugar. É importantíssima essa pré montagem no chão pois poderemos conferir antes do içamento se a obra está na medida correta para recebê-los pois a madeira é milimetricamente precisa. Com eles montados no chão, se houver alguma pequena diferença de medida na obra, ainda poderemos ajustá-la. Assim que os dois primeiros pórticos estiverem em pé, vamos trava-los com as terças da cobertura, no outro sentido e com os cabos de contraventamento. Funcionarão então como uma “mesa”, com os quatro pés apoiados no chão, dando rigidez para a montagem dos pórticos posteriores. Assim que todos os pórticos estiverem montados, entraremos com a fixação das terças e das peças curvas para recebimento da cobertura de policarbonato. Esperamos entregar toda a estrutura montada dentro do prazo de 5 meses.

9) Quais são os principais cuidados na execução?
O principal cuidado é conseguir manusear as peças de madeira semdanificá-las pois não pode haver erro. Se perdermos alguma peçadificilmente teremos outra para repor. Além disso, por serem muito leves,uma vez estando içadas pode bater um pé de vento e balançar bastante noguindaste, dificultando a montagem. A chuva poderá ser um fator quedificultará a montagem também, pois com as peças molhadas poderão tornar-se um pouco escorregadias. Porém, como a equipe de montagem é 50% brasileira e 50% italiana, contamos com a experiência deles pra montar essa estrutura inédita no Brasil com o mínimo de erro e atrasos. Também haverá um engenheiro nosso e um italiano que acompanhou o processo desde o início trabalhando com as equipes pra fazer a conferência de montagem, outro fator essencial para o sucesso na montagem.

Eng. Alan Dias

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