Conceito

Segundo a Morfologia das Estruturas (do Grego: Morfo = Forma, e Lógia = Estudo), as coberturas são estruturas que se definem pela forma, observando as características de função e estilo arquitetônico das edificações. As coberturas têm como função principal a proteção das edificações, contra a ação das intempéries, atendendo às funções utilitárias, estéticas e econômicas. Em síntese, as coberturas devem preencher as seguintes condições:

a) funções utilitárias: impermeabilidade, leveza, isolamento térmico e acústico;
b) funções estéticas: forma e aspecto harmônico com a linha arquitetônica, dimensão dos elementos, textura e coloração;
c) funções econômicas: custo da solução adotada, durabilidade e fácil conservação dos elementos.

Para a especificação técnica de uma cobertura ideal, o profissional deve observar os fatores do clima (calor, frio, vento, chuva, granizo, neve etc.), que determinam os detalhes das coberturas, conforme as necessidades de cada situação.
Entre os detalhes a serem definidos em uma cobertura, deverá ser sempre especificado, o sistema de drenagem das águas pluviais, por meio de elementos de proteção, captação e escoamento, tais como:

a) detalhes inerentes ao projeto arquitetônico: rufos, contra-rufos, calhas, coletores e canaletas;
b) detalhes inerentes ao projeto hidráulico: tubos de queda, caixas de derivação e redes pluviais.

Tipos de coberturas - Naturais

Coberturas minerais

São materiais de origem mineral, tais como pedras em lousas (placas), muito utilizadas na antigüidade (castelos medievais) e mais recentemente apenas com finalidade estética em superfícies cobertas com acentuada declividade (50% < d >100 %). Atualmente, vem sendo substituída por materiais similares mais leves e com mesmo efeito arquitetônico (placas de cimento amianto).

Coberturas vegetais rústicas (sapé)

São de uso restrito a construções provisórias ou com finalidade decorativa, são caracterizadas pelo uso de folhas de árvores, depositadas e amarradas sobre estruturas de madeiras rústicas ou beneficiadas.

Coberturas vegetais beneficiadas

Podem ser executadas com pequenas tábuas (telhado de tabuinha) ou por tábuas corridas superpostas ou ainda, em chapas de papelão betumado.

Outros tipos de coberturas

a) coberturas com membranas: caracterizadas pelo uso de membranas plásticas (lonas), assentadas sobre estruturas metálicas ou de madeiras ou atirantadas com cabos de aço (tensoestruturas), ou ainda, por sistemas infláveis com a utilização de motores insufladores;

b) coberturas em malhas metálicas: caracterizadas por sistemas estruturais sofisticados, em estruturas metálicas articuladas, com vedação de elementos plásticos, acrílicos ou vidros.

c) coberturas tipo cascas: caracterizadas por estruturas de lajes em arcos, em concreto armado, tratadas com sistemas de impermeabilização;

d) terraços: estruturas em concreto armado, formadas por painéis apoiados em vigas, tratados com sistemas de impermeabilização, isolamento térmico e assentamento de material para piso, se houver tráfego;

e) telhados: são as coberturas caracterizadas pela existência de uma armação (sistema de apoio de cobertura), revestidas com telhas (materiais de revestimento). É o sistema construtivo mais utilizado na construção civil, especialmente nas edificações.

Coberturas planas

As coberturas planas são caracterizadas por superfícies planas, ou planos de cobertura, também denominados de panos ou águas de uma cobertura. Na maior parte dos casos, os planos de cobertura tem inclinações (ângulo) iguais e, portanto, declividades (d%) iguais. No caso do revestimento superior de uma edificação ter inclinação máxima de 75º, a área é identificada como cobertura. Para ângulos maiores de 75º o revestimento é denominado fechamento lateral.

A cobertura deve ter inclinação mínima que permita o escoamento das águas das chuvas e direcionadas segundo o plano (projeto) de captação dessas águas. As coberturas horizontais têm inclinação entre 1 a 3% e as consideradas inclinadas tem caimento igual ou maior de 3%. Quanto à inclinação das coberturas, as mesmas podem ser classificadas em:

a) coberturas com pequenas declividades, denominadas terraços;
b) coberturas em arcos;
c) coberturas planas em superfícies inclinadas, determinadas por painéis de captação d'água.

Definição quanto ao material e sistema estrutural

Os sistemas de apoio de coberturas planas podem ser executados em: madeira, metal ou concreto armado (podendo ser misto, também). A escolha e definição do material são determinadas pelas exigências técnicas do projeto, como o estilo, a função, o custo, vão de sustentação etc. Quanto à definição estrutural e materiais, as armações de coberturas podem ser executadas com os seguintes sistemas:

a) em Madeira:

Sistema de vigas e arcos treliçados em madeira maciça
Sistema de vigas e arcos treliçados em madeira colada
Sistema de treliças tipo tesouras
Sistema tipo cavalete

b) em Metal:

Sistemas de vigas e arcos treliçados
Sistemas de estruturas especiais (treliças espaciais etc.)

c) em Concreto Armado:

Sistemas de vigas pré-moldadas
Sistemas de pórticos
Sistemas de estruturas especiais integradas.

Elementos do projeto arquitetônico

Nos projetos arquitetônicos a determinação dos planos de cobertura compõem e determinam a Planta de Cobertura, elaboradas nas escalas: 1:100, 1:200 ou 1:500. Neste elemento de arquitetura definem-se linhas divisórias, denominadas: espigão, água furtada, cumeeira e calhas.

Devem ser indicados por setas ortogonais aos lados do polígono de cobertura, a orientação da declividade dos panos. Junto da seta, deve ser especificada a Inclinação (angulo aº) que o plano de cobertura faz com a horizontal - ou Declividade - tangente trigonométrica da inclinação, indicada pela letra d (d = h/d = tag a %).

Especificações do Projeto Arquitetônico

Correspondência entre inclinação (aº) e declividade (p%).

Ponto da cobertura

É a altura das cumeeiras a relação entre a altura máxima da cobertura e o vão. O Ponto varia entre os limites de 1:2 a 1:8 nos telhados.

Acabamentos laterais de coberturas

Oitão (frontões ou empena) - elevação externa em alvenaria de vedação acima da linha de forro (pé-direito), que ocorrem com a eliminação das tacaniças (planos de cobertura de forma triangular, limitado pela linha lateral da cobertura e dois espigões);

Platibandas - elevação de alvenarias acima da linha de forro, na mesma projeção das paredes, com objetivo funcional de proteção das coberturas;

Beiradas - caracterizadas pela projeção das estruturas de apoio de cobertura além da linha de paredes externas e a inexistência da execução de acabamento com forro;

Beirais - caracterizados pela projeção das estruturas de apoio de cobertura alem da linha de paredes externas, com a execução de forros. Em algumas definições arquitetônicas, executam-se os prolongamentos das lajes de forro em balanço estrutural, além da linha de paredes externas.

Detalhes complementares

Elementos de captação de águas: canaletas, calhas e ralos;

Iluminação e ventilação zenital: clarabóias e domos.

Tipos de telhados

Uma água (meia água)

Caracterizada pela definição de somente uma superfície plana, com declividade, cobrindo uma pequena área edificada ou estendendo-se para proteger entradas (alpendre).

Duas águas

Caracterizada pela definição de duas superfícies planas, com declividades iguais ou distintas, unidas por uma linha central denominada cumeeira ou distanciadas por uma elevação (tipo americano). O fechamento da frente e fundo é feita com oitões.

Três águas

Caracterizada como solução de cobertura de edificações de áreas triangulares, onde se definem três tacaniças unidas por linhas de espigões.

Quatro águas

Caracterizada por coberturas de edificações quadriláteras, de formas regulares ou irregulares.

Múltiplas águas

Coberturas de edificações cujas plantas são determinadas por superfícies poligonais quaisquer, onde a determinação do número de águas é definida pelo processo do triângulo auxiliar.

Cobrimento ou telhamento

O mercado oferece uma diversidade de materiais para telhamento de coberturas, cuja escolha na especificação de um projeto depende de diversos fatores, entre eles o custo que irá determinar o patamar de exigência com relação à qualidade final do conjunto, devendo-se considerar as seguintes condições mínimas:

a) deve ser impermeável, sendo esta a condição fundamental mais relevante;
b) resistente o suficiente para suportar as solicitações e impactos;
c) possuir leveza, com peso próprio e dimensões que exijam menos densidade de estruturas de apoio;
d) deve possuir articulação para permitir pequenos movimentos;
e) ser durável e devem manter-se inalteradas suas características mais importantes;
f) deve proporcionar um bom isolamento térmico e acústico.

Chapa de aço zincado

a) existem perfis ondulados, trapezoidais e especiais;
b) podem ser obtidas em cores, com pintura eletrostática;
c) permitem executar coberturas com pequenas inclinações;
d) podem ser fornecidas com aderência na face inferior de poliestireno expandido para a redução térmica de calor;
e) principais fornecedores: Chapas Dobel (sueca), Mini Kalha Tekno e Perkrom.

Telhas autoportantes

a) executadas com chapas metálicas ou concreto protendido, em perfis especiais (autoportantes) para vencer grandes vãos, variando de 10 a 30 metros, em coberturas planas e arcadas, sem a existência de estrutura de apoio;
b) utilizadas em construções de galpões industriais, agrícolas, esportivos, hangares etc;
c) principais fornecedores: Kalha Tekno, Imasa, Pimental, Macmetal, Cimasa, Cassol, Consid etc.

Telhas de alumínio

a) é o material mais leve, e de maior custo;
b) fornecidas em perfil ondulados e trapezoidais;
c) refletem 60% das irradiações solares, mantendo o conforto térmico sob a cobertura. São resistentes e duráveis;
d) cuidado deve ser observado para não apoiar as peças diretamente sobre a estrutura de apoio em metal ferroso, as peças devem ser isoladas no contato;
e) principais fornecedores: Alcan, Alcoa, Asa, Belmetal etc.

Telhas plásticas

a) fornecidas em chapas onduladas e trapezoidais, translúcidas e opacas, de PVC ou Poliester e em cores;
b) principais fornecedores: Goyana, Tigre, Plagon, Trorion etc.

Telhas cerâmicas

a) são tradicionalmente usadas na construção civil;
b) tipos principais: francesa, colonial, plan, romana, plana ou germânica.

Telhas de vidro

a) formatos similares às telhas cerâmicas;
b) utilizadas para propiciar a iluminação zenital.

Telhas de fibrocimento

a) são fabricadas com cimento portland e fibras de amianto, sob pressão;
b) incombustíveis, leves, resistentes e de grande durabilidade;
c) fácil instalação, existindo peças de concordância e acabamento, e exigindo estrutura de apoio de pouco volume;
d) perfis variados e também autoportantes, com até 9,0 m de comprimento.

Telhas de chapas compensadas e aluminizadas

a) feitas com lâminas de madeira compensada, coladas a alta pressão;
b) incombustíveis;
c) alta resistência mecânica, suportando peso de cinco pessoas;
d) refletem os raios solares, permitindo temperaturas interiores mais baixas;
e) dimensões das peças: C = 2,2 m, L = 1,00 m, e = 6 mm.

Telhas de concreto

a) telhas produzidas com traço especial de concreto leve, proporcionando um telhado com 10,5 telhas por metro quadrado e peso de 50 kg/m2;
b) perfis variados com textura em cores obtidas pela aplicação de camada de verniz especial de base polímero acrílica;
c) alta resistência das peças, superior a 300 kg.

Chapas de policarbonato

a) apresentadas em chapas compactas (tipo vidro) ou alveolares, transparentes ou translúcidas, em cores, praticamente inquebráveis (resistência superior ao do vidro em 250 vezes), baixa densidade, resistentes a raios ultra-violeta, flexíveis, material auto extinguível não gerando gases tóxicos quando submetido a ação do fogo;
b) a aplicação de chapas de policarbonato, devido a variedade de tipos e espessuras, é a solução para inúmeras indicações, tais como: coberturas em geral, luminosos, blindagem, janelas e vitrines etc.;
c) basicamente as chapas de policarbonato podem ser instaladas em qualquer tipo de perfil: de aço, alumínio ou madeira, porém, é necessário que tenham boa área de apoio e folga para a dilatação térmica.

Estruturas de apoio tipo tesouras

As armações tipo tesouras correspondem ao sistema de vigas estruturais treliçadas, ou sejam, estruturas isostáticas executadas com barras situadas num plano e ligadas umas ao outras em suas extremidades por articulações denominadas de nós, em forma de triângulos interligados e constituindo uma cadeia rija, apoiada nas extremidades.

Tipos de tesouras

Independente do material a ser utilizado na execução de estruturas tipo tesoura, as concepções estruturais são definidas pelas necessidades arquitetônicas do projeto e das dimensões da estrutura requerida, onde podemos ter os esquemas mostrados nas figuras.

Elementos de uma tesoura e terminologia

Para orientar a comunicação com o pessoal nas obras a terminologia das peças que compõem um telhado são mostradas nas figuras.

Detalhes de ligações dos elementos - sambladuras e entalhes

São tipos de ligações práticas entre duas peças de madeiras definidas após verificação das resistências das superfícies de contato ao esmagamento e, às vezes, ao cisalhamento de um segmento da peça (caso específico dos nós extremos da tesoura).

Detalhes dos elementos de amarração

São os elementos de amarração e de ancoragem que proporcionam a ligação que deve existir entre a edificação e a cobertura. Usualmente os elementos de amarração são constituídos de barras, braçadeiras, cantoneiras ou chapas de aço colocados de forma a fixar as tesouras ou cavaletes firmemente nas lajes, vigas ou paredes da construção de forma a suportar os possíveis esforços médios de arrancamento ou movimentação da cobertura (ventos, chuva, e dilatação térmica).

Detalhes dos elementos de ancoragem

Os elementos de ancoragem são necessários quando são maiores os esforços de arrancamento da estrutura de cobertura, exigindo dessa forma a execução de dispositivos de aprisionamento das tesouras com maior critério. Nos esquemas a seguir são mostrados sete tipos de ancoragem mais usuais e seus resultados em termos de desempenho (carga média de ruptura).

Detalhes dos elementos de captação de água

Os elementos de captação de águas pluviais de coberturas compõem o sistema de coleta e condução das águas que vai desde o telhado propriamente dito até ao sistema público de destinação dessas águas (drenagem superficial e subterrânea da via pública). Em geral os elementos de captação e condução são executados em chapas de ferro galvanizado, mas podem ser de PVC rígido, fibrocimento ou concreto armado impermeabilizado. Na tabela 1 são relacionadas as chapas de ferro galvanizado usuais existentes no mercado.

Detalhes de calhas e rufos

A colocação e fixação dos elementos de captação de água devem ocorrer pouco antes do arremate final do telhado e o engenheiro deve verificar os seguintes pontos antes de liberar a continuidade dos trabalhos, pois é prudente evitar retorno de operários sobre a cobertura para fazer reparos para não causar danos às telhas e acessórios e com isso provocar infiltrações e goteiras:

a) conferir as emendas (soldas e rebites);
b) verificar se o recobrimento mínimo é respeitado (8 cm em telhados comuns);
c) fazer um teste de vazamento e caimento (ver se água fica parada em pontos da calha);
d) ver se existem juntas de dilatação em calhas com mais de 20 m;
e) verificar os pontos de impermeabilização.