Técnicas de reparação e reforço por processos mecânicos

6.1.1. Técnicas de reparação tradicionais

As técnicas de reparação tradicionais compreendem um conjunto de tecnologias usadas com sucesso na reparação e reforço nos últimos anos. Nesta secção, são descritas as seguintes: adição de novos ligadores, substituição do elemento, aplicação de empalmes, reparação usando parafusos, reparação por grampos e reparação por cintagem.

6.1.1.1. Adição de novos ligadores

Esta técnica pode ser aplicada como reparação ou reforço, quando se pretenda a substituição de um ligador deteriorado ou a adição de novos ligadores, respectivamente. A deterioração dos ligadores resulta, na maioria das vezes, da sua corrosão. Os ligadores deste tipo podem ser: parafusos, porcas e anilhas; parafusos para madeira; pregos e cavilhas. A sua aplicação, quando bem executada, permite a sua aplicação a quase todo o tipo de reparações. Deverão ser respeitadas algumas boas práticas de concepção estrutural, relativas a: distância de aplicação dos ligadores ao topo das peças; espaçamento entre ligadores e redução da secção útil que acarretam. Todos estes factores podem ser convenientemente dimensionados de acordo com o disposto na norma NP ENV 1995-1-1 (Eurocódigo 5) [17].

6.1.1.2. Aplicação de empalmes

ambos os lados da peça a reforçar (Fig. 37), fazendo a ligação entre os elementos novos e os existentes por meio de parafusos e/ou parafusos de porca, restabelecendo a continuidade das peças da estrutura. Deste modo, a aplicabilidade desta técnica centra-se sobretudo em elementos partidos ou fissurados, em zonas não localizadas juntos a nós entre peças.

Fig. 37 [2] - Esquema de reparação por aplicação de empalmes

As regras a respeitar são: os novos elementos a adicionar devem ter altura igual aos elementos existentes, a soma das suas larguras não deverá ser inferior à largura total das peças a empalmar e deverá ser assegurado um comprimento mínimo de sobreposição entre os elementos novos e os antigos, que permita garantir a ligação dos novos elementos a zonas não deterioradas dos elementos existentes.

Em elementos compostos, quando se pretenda efectuar a reparação de uma tábua numa determinada secção constituída por várias daquelas, é desejável que todas as tábuas sejam empalmadas nas mesmas secções e cortada totalmente a madeira original, de forma a evitar distribuições excêntricas de carga provocadas por deformações diferenciais das diferentes tábuas (Fig. 38). As tábuas podem ser cortadas após o empalme, realizando furos adjacentes, verticalmente, ao longo da face mais estreita da peça.

A principal vantagem desta solução é a de não exigir operações de remoção, enquanto que, por outro lado, exige cuidados especiais relativamente ao tratamento da madeira dos novos elementos, por estes ficarem em contactos com os existentes, já atacados e, para além disso, a rigidez do elemento reforçado ser relativamente precária.

6.1.1.3. Reparação de fendas com parafusos

O princípio deste método consiste em apertar as faces da fenda uma contra a outra (Fig. 39). Aplica-se a fendas de topo ou fendas interiores longitudinais, que são as causas mais frequentes de colapso de estruturas de madeira.

Fig. 39 [2] - Esquema de reparação com parafusos

O processo de execução consiste em efectuar um furo na direcção perpendicular à fenda. De seguida, coloca-se o parafuso através do furo (com a respectiva anilha) e fecha-se a fenda por aperto do parafuso (Fig. 40). No entanto, ao enroscar os parafusos, estes só devem ser apertados até ao início do seu tensionamento. Os parafusos devem ser posicionados 5 a 8 cm do topo da peça (Fig. 41), sugerindo-se a utilização de parafusos com diâmetros pequenos (3/8 ou 1/2 polegada). Nas secções críticas em termos de tensões, a área da secção transversal removida pelo furo para o parafuso não deve exceder a secção transversal ocupada pelo maior nó da madeira, permitido pela escala de classificação estrutural. Em Portugal e no caso da madeira de pinho, a norma NP 4305 [11] estabelece duas classes de resistência, EE e E, cuja proporção da secção transversal de uma peça ocupada pela projecção de um nó ou de um grupo de nós pode ser no máximo de 1/5 para a classe EE e de 1/2 ou 1/3 para a classe E.

desvantagens são essencialmente: o diâmetro necessário para os furos pode reduzir consideravelmente a secção útil da peça; não é apropriada à reparação de grandes nós estruturais; requer aperto regular dos parafusos.

Fig. 40 [2] - Pormenor de aplicação dos parafusos

P a ra fu s o Ø 3 /8 o u 1 /2 "

5 a 8 c m

Fig. 41 - Posicionamento e diâmetro dos parafusos

6.1.1.4. Reparação por grampos

Esta técnica é semelhante à anterior, com a diferença de os parafusos passarem fora da secção a reforçar. Para tal, são dispostas chapas em faces opostas da secção (Fig. 42) e apertadas no sentido de fecho da fenda, com parafusos paralelos e em contacto próximo das faces do elemento. As chapas de aço devem ser suficientemente compridas para possibilitar uma boa ancoragem. Esta técnica permite pequenas variantes, como a da Fig. 43, onde dois elementos são reparados usando apenas duas tiras metálicas e dois parafusos.

6.1.1.5. Reparação por cintagem

A reparação por cintagem (Fig. 44) consiste em utilizar tiras metálicas para fechar fendas, por aperto das tiras. Resultados experimentais indicam espaçamentos entre tiras entre

15.24 e 25.4 cm em zonas centrais e distribuídas ao longo de todo o comprimento da fenda. No entanto, devem-se adoptar espaçamentos menores junto aos topos dos elementos rachados.

Fig. 42 [2] - Esquema de reparação por grampos

Fig. 43 [2] - Pormenor de reparação de dois elementos utilizados duas tiras e dois parafusos

Fig. 44 [2] - Esquema de reparação por cintagem

As principais desvantagens desta técnica são [2]:

- dificuldades na definição das áreas susceptíveis de serem reparadas com sucesso; - no actual estado de conhecimento, grande possibilidade de realização de reparações

ineficazes;

- omissão de procedimentos normativos que assegurem o número exacto, posicionamento e força de aperto das tiras;

- as variações do teor em água da madeira podem causar retracção e fluência da madeira, tornando a acção das tiras ineficaz, já que estas não podem ser periodicamente apertadas, conforme a madeira vai retraindo com o tempo.

Deste modo, dado o desconhecimento destas técnicas, aconselha-se a sua não aplica-ção enquanto não houver resposta para os problemas acima referidos. No entanto, segundo [18], a cintagem é uma técnica com sucesso na reparação de fendas induzidas artificialmente.

6.1.1.6. Adição de novos elementos ou de perfis metálicos

Quando um dado elemento está deteriorado, pode ser possível a sua substituição parcial ou total por um novo elemento de madeira ou de outro material (Fig. 45). A aplicabilidade desta técnica dependerá não só do grau de deterioração da estrutura, mas também da possibilidade de manter a estabilidade da estrutura durante as operações de remoção e reposição dos elementos.

Fig. 45 [2] - Substituição do topo de uma viga de madeira

A reparação começa com o corte e substituição da zona deteriorada, com madeira (Fig. 46) ou outro material. No caso de se utilizar madeira, esta deverá estar convenientemente seca, ter idade e características semelhantes à madeira existente e com uma secção transversal idêntica à peça removida. A união aos elementos existentes faz-se através de peças metálicas, normalmente aparafusadas (Fig. 47), devendo ser convenientemente protegidas contra a corrosão. O dimensionamento das peças metálicas é feito de modo a permitir mobilizar uma resistência igual, pelo menos, à das peças de madeira que se destinam a ligar, de modo a garantir que a ligação a executar não será o ponto mais fraco da estrutura.

Fig. 46 - Substituição de um elemento na zona de apoio

Fig. 47 - União de dois elementos com perfil metálico

Esta técnica de reforço é aplicável nomeadamente a pavimentos e a asnas de madeira. A sua aplicação na reparação ou reforço de nós de asnas de madeira (Fig. 48) é especialmente útil na medida em que estas são as zonas mais sensíveis à deterioração. Em pavimentos, é sobretudo útil a adição de novos elementos. Apresentam-se de seguida três formas de intervenção, para pavimentos constituídos por vigas paralelas apoiadas nos topos. A primeira consiste na criação de apoios intermédios à custa da colocação de vigas transversais às já existentes (Fig. 49). No entanto, esta solução levanta problemas arquitectónicos e estruturais evidentes. Como segunda solução, pode-se indicar a colocação de novas vigas, intercaladas nas existentes (Fig. 50), provocando diminuição dos esforços instalados nas vigas antigas, mas não garantindo a compatibilização de deformações entre vigas de idades diferentes pois, mesmo que a secção transversal e a espécie da madeira sejam iguais, é natural que o módulo de elasticidade o não seja. Por último, a terceira via corresponde à adição de perfis de aço solidarizando-os às vigas existentes, formando uma viga mista aço / madeira (Fig. 51).

Fig. 48 [2] - Substituição parcial de um nó de uma estrutura

Fig. 49 [2] - Colocação de viga transversal

Fig. 50 [2] - Adição de vigas de madeira

Fig. 51 [2] - Adição de chapas de reforço

6.1.2. Aplicação de pré-esforço exterior

O processo de aplicação de pré-esforço exterior (Fig. 52) poderá ser o indicado, nas situações em que a estrutura apresente deformações excessivas, com o objectivo de corrigir essas deformações.

Fig. 52 - Princípio de reforço por aplicação de pré-esforço exterior

Os trabalhos a efectuar são [2]:

- escoramento da estrutura;

- aplicação de uma estrutura metálica pré-fabricada em substituição das zonas e/ou elementos de madeira suprimidos; geralmente, há que substituir os topos das vigas e, eventualmente, adicionar acessórios metálicos no vão;

- aplicação do sistema de pré-esforço e a sua colocação em tensão; - remoção do escoramento;

- acabamento das peças metálicas, nomeadamente a sua protecção contra o fogo.

A estabilidade da estrutura terá de ser verificada para a situação final e para as diferen-tes fases de construção. Este tipo de solução não é aplicável a todas a situações e tem associa-das técnicas de verificação estrutural avançaassocia-das e um controlo de execução bastante rigoroso.