ESTUDO DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL
DE PAREDES DE TABIQUE
Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil
Sofia Daniela Gomes Ribeiro
Orientador: Prof. Doutor Jorge Tiago Pinto Coorientador: Prof. Doutor Vítor Cunha
ESTUDO DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL
DE PAREDES DE TABIQUE
Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil
Sofia Daniela Gomes Ribeiro
Orientador: Professor Doutor Jorge Tiago Queirós da Silva Pinto Coorientador: Professor Doutor Vítor Manuel do Couto Fernandes da Cunha
Composição do Júri:
Presidente: Doutora Sandra Cristina Alves Pereira da Silva Cunha, Professora Auxiliar da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vogais: Doutor João Paulo Sousa Costa de Miranda Guedes, Professor Auxiliar da Universidade do Porto
Doutor Jorge Tiago Queirós da Silva Pinto, Professor Auxiliar da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Dissertação submetida à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, realizada sob orientação científica do Professor Doutor Jorge Tiago Queirós da Silva Pinto e do Professor Doutor Vítor Manuel do Couto Fernandes da Cunha, ambos docentes do Departamento de Engenharias, da Escola de Ciências e Tecnologia, da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.
Para a execução da presente dissertação beneficiei do apoio de algumas pessoas quer de forma direta ou indireta e que sem elas não teria sido possível atingir os objetivos propostos e por isso pretendo expressar os meus sinceros agradecimentos.
Ao orientador, Professor Doutor Jorge Tiago Queirós da Silva Pinto, não só, pela orientação, disponibilidade e partilha de conhecimentos científicos, mas também pelas críticas oportunas que me ajudaram a corrigir e a melhorar a elaboração da presente dissertação.
Ao coorientador, Professor Doutor Vítor Manuel do Couto Fernandes da Cunha pela sua disponibilidade e orientação que demonstrou ao longo da elaboração desta dissertação e pela ajuda prestada na realização dos ensaios desenvolvidos no laboratório e no trabalho de modelação numérica.
Queria ainda agradecer ao Professor José Lousada, do Departamento das Ciências Florestais, da UTAD, pela disponibilidade prestada na realização dos ensaios de identificação da espécie da madeira.
Ao Instituto Politécnico de Viseu (IPV), pela cedência de algumas amostras de paredes reias de tabique, em particular, ao Professor José Padrão desta instituição.
Ao Edgar pela ajuda prestada na realização dos ensaios à flexão das paredes de tabique. Quero ainda expressar a minha enorme gratidão aos meus Pais pelo apoio incondicional e pelo esforço prestado durante estes anos que contribuíram para a minha formação. E ainda aos meus amigos por todo o incentivo e ajuda prestada.
A presente dissertação aborda um estudo que se baseia na análise experimental e numérica de elementos estruturais de madeira antigos, mais precisamente, as paredes de tabique.
O principal objetivo da realização deste trabalho de investigação consistiu em caracterizar e identificar diversas tipologias de soluções estruturais existentes de paredes de tabique. Dos elementos estruturais de madeira disponíveis no laboratório de estruturas da UTAD, efetuou-se um levantamento minucioso das dimensões e das patologias que cada amostra apresentava. A finalidade do trabalho de caracterização detalhada das amostras reais, serviu para se conseguir modelar numericamente de forma mais rigorosa as paredes de tabique que se submeteram a um ensaio de flexão à escala real.
Com os resultados obtidos experimentalmente, através da realização do ensaio à flexão em três pontos de diversas paredes de tabique, foi possível perceber o comportamento que as paredes simples e duplas de madeira antigas apresentam quando submetidas a uma carga linearmente distribuída, bem como, o deslocamento máximo que atingem até alcançar um estado de rotura. Paralelamente à realização do trabalho experimental, criaram-se alguns modelos numéricos que fossem capazes de simular numericamente o comportamento que as amostras reais de parede de tabique tiveram durante os ensaios de maneira a conseguir obter os mesmos resultados.
Contudo, chegou-se à conclusão que embora os modelos numéricos idealizados exibam valores numéricos bastantes semelhantes aos valores experimentais, seria fundamental conhecer previamente as verdadeiras propriedades mecânicas do material madeira, tais como, a classe de resistência da madeira antiga das paredes. Esta tarefa não foi âmbito deste trabalho de investigação.
Por último, e depois de afinados os modelos numéricos, optou-se por analisar o comportamento estrutural de diversas tipologias estruturais de paredes de tabique face à atuação de ações horizontais e verticais, e com o intuito de perceber melhor o desempenho estrutural destes elementos construtivos.
Study of the structural behaviour of tabique walls
This master thesis intends to give a contribution on the study tabique walls. In particular, it is focused on studying the structural behaviour of these Portuguese traditional building elements and following other research works already done in this topic. Therefore, an experimental and a numerical analysis of some real samples of tabique walls are conducted.
This research work also intends is to characterize and identify different types of regular structural solutions of tabique walls. Based on real samples, a detailed survey of pathologies was also performed. This data will be helpful in the numerical simulation of these structural elements.
Bending tests were performed using some tabique wall samples. These tests were extremely helpful because they gave guidance to understand the structural behaviour of this type of wall. Single and double walls were tested in bending.
The respective experimental results were valuable to define numerical models of these elements. As a result, numerical models of different traditional structural solutions of tabique walls are proposed.
The first proposed numerical models were validated by the experimental results because there was acceptable similarity between numerical and experimental structural behaviours. However, it was concluded that it is relevant to know the real mechanical properties of the timber such as the strength class. This technical aspect was not expected to perform in this research work.
The proposed numerical models were than able to study the different structural solution of tabique walls under alternative loading cases (vertical and horizontal, in plane of the wall).
1 ÍNDICE
AGRADECIMENTOS ... vii
RESUMO ... ix
ABSTRACT ... xi
1 ÍNDICE ... xiii
2 ÍNDICE DE FIGURAS ... xvii
3 ÍNDICE DE TABELAS ... xxiii
CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO ... 1
1.1. Enquadramento ... 3
1.2. Objetivos ... 5
1.3. Metodologia ... 6
1.4. Organização do trabalho ... 6
CAPÍTULO II – CARACTERIZAÇÃO DE SOLUÇÕES ESTRUTURAIS DE PAREDES DE TABIQUE ... 9
2.1. Objetivos ... 11
2.2. Introdução ... 11
2.3. O tabique como técnica construtiva ... 12
2.4. Identificação e caracterização de algumas soluções estruturais de paredes de tabique ... 15
2.4.1. Solução de parede de tabique simples (S) ... 16
2.4.1.1. Amostra de parede S1 ... 17 2.4.1.2. Amostra de parede S2 ... 20 2.4.1.3. Amostra de parede S3 ... 22 2.4.1.4. Amostra de parede S4 ... 23 2.4.1.5. Amostra de parede S5 ... 25 2.4.1.6. Amostra de parede S6 ... 27
2.4.2. Solução de parede simples de tabique com inclusão de um elemento estrutural disposto na diagonal (SDG) ... 31 2.4.2.1. Amostra de parede SDG1 ... 31 2.4.2.2. Amostra de parede SDG2 ... 33 2.4.2.3. Amostra de parede SDG3 ... 36 2.4.2.4. Amostra de parede SDG4 ... 38 2.4.2.5. Amostra de parede SDG5 ... 39 2.4.2.6. Amostra de parede SDG6 ... 40 2.4.2.7. Amostra de parede SDG7 ... 42 2.4.2.8. Amostra de parede SDG8 ... 43
2.4.3. Paredes duplas de tabique (D) ... 45
2.4.3.1. Amostra de parede D1 ... 46
2.4.3.2. Amostra de parede D2 ... 49
2.5. Identificação da espécie da madeira dos elementos estruturais ... 51
2.6. Caracterização dos conectores metálicos ... 52
2.7. Identificação e caracterização das patologias da estrutura de madeira ... 54
2.7.1. Ataque de térmitas e fungos ... 56
2.7.2. Nós na madeira ... 57
2.7.3. Ausência e fratura do fasquio... 57
2.7.4. Fendilhação nos elementos estruturais ... 58
2.7.5. Oxidação dos conectores ... 59
2.8. Considerações finais ... 61
CAPÍTULO III – CONTRIBUTO PARA O ESTUDO EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DE PAREDES DE TABIQUE ... 65
3.1. Objetivos ... 67
3.2. Introdução ... 67
3.3. Caso de Estudo 1: Parede de tabique simples 1 ... 68
3.3.1. Descrição da parede de tabique simples 1 ... 68
3.3.2. Ensaio à flexão em três pontos da parede 1 (Caso de Estudo 1) ... 70
3.4. Caso de Estudo 2: Parede de tabique simples 2 ... 77
3.4.1. Descrição da parede de tabique simples 2 ... 77
3.4.2. Ensaio à flexão em três pontos da parede 2 (Caso de Estudo 2) ... 79
3.4.2.1. Procedimento experimental e equipamento... 79
3.4.2.2. Apresentação e análise dos resultados do Caso de Estudo 2 ... 82
3.5. Caso de Estudo 3: Parede de tabique dupla ... 86
3.5.1. Descrição da parede de tabique dupla ensaiada ... 86
3.5.2. Ensaio à flexão em três pontos (Caso de Estudo 3) ... 88
3.5.2.1. Procedimento experimental e equipamento... 88
3.5.2.2. Apresentação e análise dos resultados ... 90
3.6. Considerações finais ... 95
CAPÍTULO IV – PROPOSTA DE MODELAÇÃO NUMÉRICA DE PAREDES DE TABIQUE... 99
4.1. Objetivos ... 101
4.2. Introdução ... 101
4.3. Caso de Estudo 1: Modelação numérica de paredes simples de tabique 1 ... 103
4.3.1. Descrição das dimensões dos modelos numéricos ... 103
4.3.2. Propriedades geométricas e mecânicas ... 104
4.3.3. Modelo estrutural e condições de fronteira ... 105
4.3.4. Aplicação de carga ... 107
4.3.5. Propriedades da madeira ... 108
4.3.6. Modelo S1: Paredes simples com fasquio “excêntrico” ... 110
4.3.6.1. Resultados numéricos obtidos ... 110
4.3.7. Modelo S2: Paredes simples com fasquio pregado ... 113
4.3.7.1. Resultados numéricos obtidos ... 113
4.3.8. Proposta final do modelo numérico da parede simples de tabique ... 117
4.4. Caso de Estudo 2: Modelação numérica da parede dupla de tabique ... 118
4.4.1. Descrição das dimensões dos modelos numéricos ... 118
4.4.2. Propriedades geométricas e mecânicas ... 119
4.4.4. Aplicação de carga ... 122
4.4.5. Modelo D1: Tabuado duplo e fasquio complanar ... 123
4.4.5.1. Resultados numéricos obtidos ... 123
4.4.6. Modelo D2: Tabuado duplo com fasquio em ambas as faces ... 126
4.4.6.1. Resultados numéricos obtidos ... 126
4.4.7. Proposta final de modelo numérico de parede dupla... 130
4.5. Considerações finais ... 131
CAPÍTULO V – COMPORTAMENTO NUMÉRICO DE PAREDES DE TABIQUE FACE À ATUAÇÃO DE AÇÕES HORIZONTAIS E VERTICAIS NO PLANO DA ESTRUTURA ... 133
5.1. Objetivos ... 135
5.2. Introdução ... 135
5.3. Modelação numérica de várias tipologias de paredes de tabique ... 135
5.3.1. Breve descrição dos modelos numéricos propostos ... 135
5.3.2. Condições de fronteira e modelo estrutural ... 136
5.3.3. Ações atuantes nas paredes de tabique ... 140
5.3.3.1. Aplicação de ações horizontais no plano da estrutura ... 140
5.3.3.2. Aplicação de ações verticais no plano da estrutura ... 148
5.4. Considerações finais ... 154
CAPÍTULO VI – CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS ... 157
6.1. Conclusões ... 159
6.2. Trabalhos Futuros ... 162
2 ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – Exemplos de revestimentos exteriores de edifícios antigos de tabique ... 13
Figura 2.2 – Exemplos de construções de tabique [5] ... 14
Figura 2.3 – Exemplos de aplicação conjunta das técnicas construtivas de construção pombalina e de tabique (paredes de tabique e frontais) [4]... 15
Figura 2.4 – Exemplo de aplicação de fasquio ... 17
Figura 2.5 – Ilustração da solução estrutural S1 de parede simples de tabique ... 18
Figura 2.6 – Aspetos construtivos da amostra de parede S1 ... 19
Figura 2.7 – Esquematização do desalinhamento do fasquio nas faces da parede ... 20
Figura 2.8 – Parede de tabique simples S2 ... 21
Figura 2.9 – Ligação entre o fasquio vs. tábua ... 21
Figura 2.10 – Amostra de parede de tabique simples S3 ... 22
Figura 2.11 – Cavilhas que estabelecem ligação entre as tábuas e o frechal ... 23
Figura 2.12 – Parede de tabique simples S4 ... 23
Figura 2.13 – Pormenores construtivos da amostra de parede S4 ... 24
Figura 2.14 – Pormenor da ligação pregada entre as tábuas e o caibro ... 25
Figura 2.15 – Parede simples de tabique S5 ... 25
Figura 2.16 – Aspetos construtivos da amostra de parede S5 ... 27
Figura 2.17 – Exemplo da ligação estabelecida entre os caibros e as tábuas ... 27
Figura 2.18 – Parede simples de tabique S6 ... 28
Figura 2.19 – Pormenor construtivo real e esquemático da amostra S6 ... 29
Figura 2.20 – Esquema ilustrativo das paredes simples de tabique (S) ... 30
Figura 2.21 – Parede de tabique simples com elemento diagonal SDG1 ... 32
Figura 2.22 – Pormenor da ligação entre as tábuas e o frechal ... 33
Figura 2.24 – Aspetos construtivos inerentes à solução estrutural SDG2 ... 35
Figura 2.25 – Pormenor da seção transversal do frechal da parede SDG2 ... 35
Figura 2.26 – Pormenor da ligação entre a tábua vertical e o frechal ... 36
Figura 2.27 – Parede simples de tabique com elemento diagonal, SDG3 ... 37
Figura 2.28 – Elementos de ligação entre as tábuas e os caibros superiores da parede... 38
Figura 2.29 – Elemento estrutural de madeira SDG4 ... 39
Figura 2.30 – Parede simples de tabique com elementos diagonais (SDG5) ... 40
Figura 2.31 – Parede de tabique SDG6 ... 41
Figura 2.32 – Ilustração esquemática e real da parede de tabique SDG7 ... 43
Figura 2.33 – Apresentação do elemento estrutural SDG8.1 ... 44
Figura 2.34 – Pormenor construtivo da ligação entre duas paredes de tabique simples confluentes (modelo SDG8.1) ... 44
Figura 2.35 – Parede simples de tabique com elementos diagonais (modelo SDG8.2) ... 45
Figura 2.36 – Parede dupla de tabique (D1) ... 48
Figura 2.37 – Conexão entre as tábuas verticais e as tábuas oblíquas ou ligação entre panos de parede ... 49
Figura 2.38 – Folga entre as tábuas verticais e as tábuas oblíquas ... 49
Figura 2.39 – Apresentação de uma parede dupla de tabique [18] ... 50
Figura 2.40 – Amostras de madeira do fasquio recolhidas das paredes de tabique... 51
Figura 2.41 – Representação esquemática do elemento de ligação ... 53
Figura 2.42 – Conetores metálicos dos elementos constituintes das paredes de tabique... 53
Figura 2.43 – Exemplos da degradação provocada por térmitas e fungos da podridão ... 56
Figura 2.44 – Presença de nós nas tábuas das paredes de tabique ... 57
Figura 2.45 – Ausência e fratura do fasquio ao longo das paredes de tabique ... 58
Figura 2.47 – Exemplos de corrosão nos conetores embutidos nos elementos estruturais de
madeira ... 59
Figura 3.1 – Parede real de tabique simples (Caso de Estudo 1)... 68
Figura 3.2 – Esquema da parede real de tabique (Caso de Estudo 1) ... 69
Figura 3.3 – Sistema experimental do ensaio à flexão da parede real de tabique ... 71
Figura 3.4 – Representação esquemática do posicionamento dos LVDT ... 71
Figura 3.5 – Esquema final de ensaio (26 Julho 2013) ... 72
Figura 3.6 – Sistema de obtenção dos dados do ensaio à flexão ... 73
Figura 3.7 – Sequência do ensaio à flexão (Caso de Estudo 1) ... 74
Figura 3.8 – Gráfico força/deslocamento no ponto de posicionamento do LVDT3 localizado a meio vão ... 75
Figura 3.9 – Gráfico força/deslocamento no ponto de posicionamento do LVDT2 localizado ao terço do vão ... 76
Figura 3.10 – Gráfico força/deslocamento do LVDT1 (localizado junto ao apoio 1) ... 76
Figura 3.11 – Gráfico força/deslocamento do LVDT4 (localizado junto ao apoio 2) ... 77
Figura 3.12 – Esquema da parede real de tabique simples (Caso de Estudo 2 – amostra de parede de tabique simples 2) ... 78
Figura 3.13 – Esquema do ensaio da amostra de parede de tabique simples 2 (Caso de Estudo 2) ... 79
Figura 3.14 – Representação esquemática do posicionamento dos LVDT (Caso de Estudo 2) ... 80
Figura 3.15 – Sequência do ensaio à flexão transversal da amostra de parede de tabique simples 2 (Caso de Estudo 2) ... 81
Figura 3.16 – Pormenor do desprendimento do fasquio durante o ensaio ... 82
Figura 3.17 – Modo de rotura à flexão transversal da parede de tabique simples 2 (Caso de Estudo 2) ... 83
Figura 3.18 – Gráfico força/deslocamento a meio vão da parede de tabique simples 2 (atuador a meio vão) ... 84
Figura 3.19 – Gráfico força/deslocamento ao terço da parede de tabique simples 2
(LVDT3)... 84
Figura 3.20 – Gráfico força/deslocamento obtido ao terço da parede de tabique simples 2 onde o LVDT 2 se encontra posicionado ... 85
Figura 3.21 – Gráfico deslocamento/posição dos LVDT... 86
Figura 3.22 – Esquema da parede de tabique dupla relativa ao Caso de Estudo 3 ... 87
Figura 3.23 – Os dois barrotes de madeira justapostos entre si e posicionados a meio vão ... 88
Figura 3.24 – Esquema do posicionamento dos LVDT ... 89
Figura 3.25 – Sequência do ensaio de flexão (Caso de Estudo 3) ... 90
Figura 3.26 – Modos de rotura na face inferior da parede de tabique dupla ... 91
Figura 3.27 – Modo de rotura na face superior da parede de tabique dupla ... 92
Figura 3.28 – Gráfico força/deslocamento a meio vão da parede de tabique dupla (atuador) ... 93
Figura 3.29 – Gráfico força/deslocamento (LVDT 3) ... 93
Figura 3.30 – Gráfico força/deslocamento ao terço da parede de tabique dupla (LVDT2) ... 94
Figura 3.31 – Gráfico deslocamento/posição dos LVDT e atuador ... 95
Figura 4.1 – Modelo estrutural de uma parede simples de tabique ... 106
Figura 4.2 – Apresentação das condições de apoio reais e numéricas... 107
Figura 4.3 – Aplicação numérica da carga nos modelos da parede de tabique simples .... 108
Figura 4.4 – Identificação numérica da classe de resistência a considerar para a madeira de pinho da parede de tabique simples 1 ... 111
Figura 4.5 – Deformada da parede de tabique considerando madeira de pinho da classe C14 (modelo S1) ... 112
Figura 4.6 – Exibição dos diagramas de esforços do modelo S1 ... 113
Figura 4.7 – Apresentação dos resultados numéricos vs. experimentais (modelo numérico S2) ... 114
Figura 4.8 – Evolução da deformada da parede simulada pelo modelo S2 ... 115
Figura 4.9 – Apresentação dos diagramas de esforços no modelo S2 ... 116
Figura 4.10 – Proposta numérica de uma parede simples de tabique (modelo S2) ... 118
Figura 4.11 – Apresentação dos modelos estruturais da parede de tabique dupla ... 121
Figura 4.12 – Estudo paramétrico da classe de resistência da madeira do modelo numérico D1 ... 124
Figura 4.13 – Flecha da parede para madeira de pinho da classe C18 (modelo D1) ... 125
Figura 4.14 – Diagrama de esforços do modelo D1 ... 126
Figura 4.15 – Validação do modelo numérico D2 ... 127
Figura 4.16 – Apresentação da deformada da parede através da aplicação do modelo numérico D2 (classe C18) ... 128
Figura 4.17 – Diagrama de esforços do modelo numérico D2 ... 129
Figura 4.18 – Proposta de modelo estrutural da parede dupla de tabique (modelo numérico D2 – classe de resistência da madeira de Pinho Bravo C18) ... 131
Figura 5.1 – Pormenor da ligação entre tábuas verticais e diagonais ... 138
Figura 5.2 – Ilustração dos modelos numéricos de distintas paredes de tabique ... 139
Figura 5.3 – Configuração da deformada do modelo S sujeito a uma ação horizontal ... 141
Figura 5.4 – Diagrama de esforços referente ao modelo S para uma força unitária horizontal ... 141
Figura 5.5 – Exemplo da configuração do esforço transverso (direção xx) ao nível dos pregos ... 143
Figura 5.6 – Deformação final no modelo SDG1 e SDG2 para uma carga pontual unitária horizontal ... 144
Figura 5.7 – Diagramas de esforços axiais nos modelos SDG1 e SDG2 para uma ação unitária horizontal ... 145
Figura 5.8 – Deformada do modelo SDG3 após aplicação de uma carga pontual horizontal ... 146
Figura 5.10 – Diagramas de esforços axiais do modelo D ... 147 Figura 5.11 – Exemplo dos esforços axiais no modelo D resultantes de uma ação unitária horizontal (da esquerda para a direita) ... 148 Figura 5.12 – Deformação dos diferentes modelos numéricos para uma carga uniformemente distribuída ... 149 Figura 5.13 – Diagrama de esforços axiais para a situação de carga uniformemente distribuída ... 150 Figura 5.14 – Ilustração do 1º modo de encurvadura para uma ação vertical de 10,0 kN/m ... 153
3 ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1 – Resumo das dimensões das paredes de tabique “S” ... 30 Tabela 2.2 – Caracterização da dimensão dos conectores metálicos ... 54 Tabela 2.3 – Patologias das amostras de paredes de tabique estudadas ... 60 Tabela 2.4 – Valores médios das dimensões dos elementos de madeira constituintes das paredes de tabique caracterizadas do laboratório ... 61 Tabela 3.1 – Campo de leitura dos LVDT ... 72 Tabela 4.1 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal das tábuas ... 104 Tabela 4.2 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal do fasquio ... 104 Tabela 4.3 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal do prego ... 104 Tabela 4.4 – Propriedades mecânicas e físicas das classes de resistência C18,C16,C14 da madeira de Pinho bravo nacional ... 109 Tabela 4.5 – Propriedades materiais do aço dos pregos... 114 Tabela 4.6 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal das tábuas verticais ... 119 Tabela 4.7 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal das tábuas diagonais... 120 Tabela 4.8 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal do fasquio ... 120 Tabela 4.9 – Propriedades geométricas e mecânicas da seção transversal do prego ... 120 Tabela 5.1 – Resultados obtidos referentes à carga crítica do 1º modo de encurvadura para uma ação vertical uniformemente distribuída de 10,0 kN/m ... 154
CAPÍTULO
I
1.1.
Enquadramento
O tema desta Dissertação de Mestrado está relacionado com a construção de tabique, mais concretamente, com o estudo do comportamento mecânico dos sistemas estruturais de madeira característicos deste tipo de construção tradicional.
De acordo com [1], em Portugal Continental a construção que usufrui desta técnica (tabique) remonta aos meados do século XVII e início do século XIX. A construção de tabique tem uma grande incidência no Norte de Portugal Continental e, em particular, na região de Trás-os-Montes e Alto Douro, onde existe um vasto património de edifícios antigos que empregam a construção de madeira [3-4]. Trata-se de uma técnica construtiva antiga que se caracteriza por não necessitar de mão-de-obra especializada e pelo facto dos materiais utilizados se tratarem de materiais de origem natural, como por exemplo, a madeira maciça e o material de enchimento à base de uma argamassa terrosa [1-6].
Com a introdução do betão armado na construção, a técnica do tabique bem como a aplicação da madeira na construção caiu em desuso. Tornando-se por isso necessário, explorar melhor esta técnica construtiva de maneira a se conseguir aprofundar melhor o conhecimento sobre o seu comportamento estrutural, as suas características mais comuns, bem como, as patologias mais comuns a que estão sujeitos estes elementos estruturais durante a sua vida útil. Esta informação técnica será útil para que futuramente o processo de reabilitação e conservação deste tipo de solução estrutural seja posto em prática de forma adequada.
Assim sendo, para melhor compreender esta técnica construtiva tão antiga tem-se vindo a realizar um vasto trabalho de investigação no sentido de se caracterizar os edifícios de tabique existentes nesta região, e com o intuito de se aprofundar o conhecimento técnico deste tipo de técnica construtiva tradicional. A caracterização do edificado, a caracterização dos materiais, a caracterização do revestimento exterior e a caracterização dos pormenores construtivos são alguns dos resultados decorrentes dos trabalhos de investigação realizados em [1-7]. Posto isto, nos trabalhos desenvolvidos no âmbito da caracterização dos edifícios de tabique, nomeadamente, em [4-6] foi possível averiguar que grande parte deste património se encontra bastante danificado/degradado. Este problema talvez seja devido, essencialmente, à falta de conhecimento técnico e manutenção [8], mas também, pode ser devido ao elevado grau de abandono por parte dos proprietários dos edifícios bem como da população que abandona o interior do país.
Porém, a aplicação da madeira na construção está associada ao surgimento de inúmeras patologias, resultantes do material se tratar de uma madeira maciça vulnerável ao ataque de agentes biológicos, tais como, as térmitas, os fungos (caruncho) e a humidade (presença de água) [11].
Mais recentemente tem-se vindo a desenvolver trabalhos de investigação no âmbito da modelação numérica. Visto que, uma correta modelação numérica deste tipo de elementos estruturais permite compreender melhor o seu comportamento face à atuação de diversas solicitações de ações. No trabalho desenvolvido na tese de doutoramento de [1] foram analisadas numericamente paredes de tabique simples quando sujeitas a vários casos de carga, tais como, ações verticais e horizontais atuantes no plano da parede e ainda ações verticais transversais às paredes. Um dos objetivos foi o de aferir se existia alguma vantagem na colocação das ripas do fasquio bem como, avaliar o contributo do material de enchimento através da análise do fenómeno da encurvadura bem como de deslocamentos obtidos. Foi ainda realizado um estudo paramétrico onde o autor avaliou o comportamento destes elementos quando sujeitos a várias classes de resistência da madeira (espécie da madeira) e a influência da variação das dimensões das tábuas e das ripas na capacidade resistente do elemento estrutural.
Por sua vez, o trabalho desenvolvido por [2] visou dar seguimento ao estudo do fenómeno da encurvadura (estimativa da carga critica) neste tipo de soluções estruturais (paredes de tabique) para ações verticais (1 kN/m) atuantes no plano da parede. De acordo com o que foi apurado, o autor desenvolveu vários modelos numéricos (paredes simples, parede duplas e paredes com abertura de uma porta) de forma a aferir para determinadas condições de apoio qual o modelo numérico que melhor se comportava estruturalmente. Ou seja, para os diferentes modelos de paredes de tabique criou inúmeras condições de apoio para conseguir avaliar qual seria a opção mais adequada. Propôs ainda soluções numéricas de reforço estrutural. Efetuou ainda uma análise para avaliar a rigidez horizontal das paredes de tabique estudadas reforçadas e sem reforço.
Neste trabalho de investigação, inicialmente para se conseguir validar os modelos numéricos de paredes simples e paredes duplas de tabique foram realizados ensaios à flexão à escala real em laboratório e posteriormente criaram-se alguns modelos que fossem capazes de simular numericamente o sucedido experimentalmente. No processo de
experimental e numericamente. Desenvolveu-se ainda neste trabalho uma série de modelos numéricos com diversas configurações estruturais com o intuito de aferir qual o modelo que melhor se comporta estruturalmente quando solicitado por ações verticais e horizontais no plano da parede.
Estes resultados são importantes para auxiliar intervenções de reabilitação futuras e porque a preservação deste valioso património é necessária, não só do ponto de vista económico, mas também do ponto de vista cultural. O trabalho de investigação subjacente a esta Dissertação de Mestrado pretende dar um contributo neste contexto, deste modo será centrado no estudo do comportamento estrutural de sistemas estruturais de tabique. Em particular, no estudo das distintas soluções construtivas tradicionais adotadas na região Transmontana.
1.2. Objetivos
Os principais objetivos desta Dissertação de Mestrado consistem em dar um contributo na caracterização de soluções estruturais tradicionais da estrutura de madeira de elementos construtivos de tabique, bem como, realizar um estudo experimental do comportamento estrutural dessas soluções e que será complementado com um estudo numérico de validação dos modelos propostos.
Sendo assim, experimentalmente foram realizados ensaios de flexão em três pontos em duas paredes simples e numa parede dupla de tabique. Estes ensaios realizados à escala real em laboratório permitiram avaliar o deslocamento máximo que estes elementos estruturais de madeira já antiga sofriam quando submetidos a uma carga extrema de rotura. Foi ainda possível identificar os modos de rotura que ocorrem e as principais diferenças ocorridas entre parede simples e parede dupla de tabique, e apesar dos elementos estruturais ensaiados não apresentarem a mesma configuração geométrica.
No processo de modelação numérica, o primeiro objetivo foi o de conseguir validar os modelos numéricos propostos com base nos resultados obtidos experimentalmente. Após, validados os modelos numéricos referentes a paredes simples e a paredes duplas, deu-se seguimento a um novo processo de modelação numérica que consistiu em desenvolver vários modelos numéricos de simulação de diferentes tipologias de estruturas de paredes de tabique. Seguidamente, foram considerados dois casos de carga simples de forma a
perceber melhor o comportamento estrutural das diferentes tipologias estruturais de tabique.
1.3. Metodologia
Para a elaboração deste trabalho de investigação foi imprescindível recorrer a trabalhos desenvolvidos anteriormente no âmbito da caracterização e modelação numérica destes elementos estruturais de madeira [1-2] e [7]. Como tal, efetuou-se uma breve revisão bibliográfica a trabalhos que estivessem relacionados com o tema em causa.
No processo de caracterização das paredes de tabique reais, existentes no laboratório, foi necessário efetuar uma série de medições exaustivas a todos os elementos constituintes de cada uma das amostras de parede de tabique disponíveis, bem como, recolher amostras de madeira para se identificar a espécie da madeira. Realizaram-se ainda ensaios experimentais de flexão, à escala real, de diversas amostras de paredes de tabique que haviam sido recolhidas de algumas obras e que prontamente foram cedidas pelo IPV. Por fim, procedeu-se a um trabalho de modelação numérica de diferentes tipologias estruturais de madeira tradicionais do tabique, utilizando-se para o efeito um programa de cálculo automático [19].
1.4. Organização do trabalho
O trabalho que se segue encontra-se organizado em seis capítulos, cujos respetivos conteúdos se encontram resumidos seguidamente:
Neste Capítulo I, relativo à Introdução, faz-se uma breve apresentação do tema em estudo e referem-se os principais objetivos que se pretendem alcançar. É ainda feita uma descrição da metodologia adotada e faz-se uma síntese dos principais conteúdos abordados em cada um dos capítulos deste trabalho.
No Capítulo II, faz-se a descrição pormenorizada de vários tipos de soluções estruturais de paredes de tabique existentes em laboratório e disponibilizadas, bem como, uma breve descrição das patologias associadas à madeira. Indica-se ainda as espécies da madeira de alguns dos elementos estruturais existentes no laboratório e ainda caracterizam-se os conectores metálicos. Neste capitulo foi ainda efetuada uma revisão bibliográfica relativa à técnica construtiva do tabique.
O Capítulo III incide sob os ensaios de flexão em três pontos de algumas paredes de tabique realizados à escala real em laboratório. Onde se faz uma descrição detalhada de todo o procedimento de ensaio e onde se também se apresentam os resultados obtidos experimentalmente. Com a realização deste tipo de ensaio à flexão foi possível aferir a capacidade resistente de duas tipologias estruturais antigas distintas (parede de tabique simples e parede de tabique dupla) e quando estas atingem o limite extremo da sua capacidade resistente.
Por sua vez, o Capítulo IV é relativo à proposta de modelação numérica de paredes de tabique. Tal como o próprio nome do capítulo indica, pretende-se modelar numericamente as paredes de tabique ensaiadas experimentalmente, através do desenvolvimento de algumas propostas de modelos numéricos. O objetivo fundamental consiste em perceber se o comportamento estrutural simulado numericamente se assemelhava ao comportamento estrutural experimental. Deste modo, pretende-se validar e propor modelos numéricos de simulação do comportamento estrutural de paredes de tabique e dar um contributo neste contexto.
O Capítulo V é referente à modelação numérica de cinco tipologias estruturais de madeira de paredes de tabique. Isto é, idealizou-se um modelo de parede simples de tabique (S), três modelos de paredes de tabique com inclusão de elementos diagonais (SDG) e por fim um modelo numérico de uma parede dupla de tabique (D) e que se destaca por possuir na sua configuração um pano de tábuas diagonais e um pano de tábuas verticais. Para cada tipologia foi proposto um modelo numérico de simulação do comportamento estrutural da respetiva parede. As diferentes tipologias de parede foram estudadas para dois casos de carga de referência. Esses casos de carga complanares à parede foram uma força horizontal unitária aplicada no topo direito do frechal superior da direita para a esquerda e uma força vertical uniformemente distribuída de 10,0 kN/m descendente no topo do frechal. Essas forças pretendem simular de forma muito simplificada o efeito de cargas horizontais (vento, sismo, etc.) ou cargas verticais (peso próprio da estrutura sobrejacente à parede, sobrecargas, neve, etc.) atuantes na parede. O estudo numérico realizado para cada tipologia estrutural de parede de tabique permitiu compreender melhor como cada sistema estrutural funciona.
Por último, no Capítulo VI, são expostas as conclusões e a proposta de trabalhos futuros a executar.
CAPÍTULO
II
C
ARACTERIZAÇÃO DE SOLUÇÕES ESTRUTURAIS DE PAREDES
2.1. Objetivos
Os objetivos principais deste capítulo são os seguintes:
Efetuar uma revisão bibliográfica relativa à técnica construtiva do tabique e às respetivas caraterísticas dos elementos estruturais de madeira;
Apresentar e descrever alguns tipos de paredes de tabique;
Identificar a espécie de madeira aplicada nas paredes de tabique disponíveis em laboratório;
Caracterizar os conetores metálicos;
Identificar algumas patologias relacionadas com este tipo de elementos estruturais.
2.2. Introdução
Neste capítulo pretende-se apresentar e descrever alguns tipos de soluções estruturais tradicionais de parede de tabique existentes.
Para tal, será necessário recorrer a trabalhos de investigação anteriores que também visaram o estudo de caraterização de paredes de tabique aplicadas em algumas zonas de Portugal Continental. Neste estudo, serão ainda utilizadas algumas amostras de paredes reais de tabique provenientes de Amarante, Lamego e Viseu, e existentes no Laboratório de Estruturas da UTAD.
Sabe-se que pode haver soluções estruturais de madeira de paredes de tabique alternativas [1], e que vão desde a forma estrutural mais simples até a formas estruturais mais elaboradas e complexas.
Em Portugal Continental existe um rico património de edifícios antigos que empregam a construção de madeira, nomeadamente aqueles que foram construídos segundo a técnica do tabique. Esta técnica construtiva tradicional Portuguesa tem uma forte incidência de aplicação no Norte e no Centro do País [3-4].
A construção de tabique é antiga e caracteriza-se por não necessitar de mão-de-obra especializada e pelo facto dos materiais utilizados se tratarem de materiais de origem natural, como por exemplo, a madeira maciça e o material de enchimento à base de uma argamassa terrosa [1-6].
De acordo com os trabalhos de investigação realizados em [1-6], é possível perceber que as paredes de tabique podem ser aplicadas, como elementos construtivos exteriores, conferindo, neste caso, uma característica importante à parte resistente da estrutura, ou também podem ser aplicadas na zona interior do edifício tendo uma função importante de compartimentação mas também um desempenho estrutural no sentido que confinam toda a estrutura do edifício. Neste último caso, as paredes interiores de tabique poderão conferir uma função resistente à estrutura do edifício, porque permitem a ligação entre elementos estruturais (horizontais e verticais). A ligação entre pavimentos e a ligação entre pavimento e a estrutura de cobertura são dois exemplos deste aspeto construtivo, [9].
O facto do material de construção aplicado neste tipo de elementos construtivos ser preferencialmente a madeira maciça e sendo este um material orgânico e natural, aumenta a suscetibilidade ao surgimento de anomalias. A identificação das anomalias da estrutura de madeira das paredes de tabique estudadas também é uma tarefa realizada neste capítulo. Paralelamente, a identificação da espécie de madeira dos diferentes elementos estruturais constituintes do sistema estrutural das paredes de tabique reais estudadas também será alvo de atenção neste capítulo.
2.3. O tabique como técnica construtiva
A construção de tabique tem sido utilizada em diversos locais do planeta, e desde os tempos mais remotos até aos nossos dias. Um elemento construtivo de tabique, tal como uma parede, é formado por uma estrutura de madeira que é constituída por elementos verticais ou diagonais (tábuas) e pelo fasquio que é disposto geralmente na horizontal. Sendo depois esta estrutura de madeira revestida por um material de enchimento do tipo terra ou uma argamassa terrosa bastarda que pode conter ou não cal [10-11].
Quando o elemento construtivo de tabique se encontra aplicado na zona exterior do edifício, então é comum este ser reforçado em termos de revestimento. Por exemplo, através da aplicação de chapas metálicas, de telhas cerâmicas ou de soletos de ardósia, e de maneira a conferir uma maior resistência ao efeito da água e, implicitamente, uma maior durabilidade destes elementos construtivos face às intempéries [10-11].
Na Figura 2.1 são apresentados alguns exemplos de construção de tabique que exibem os diferentes tipos de revestimento exterior elucidados no parágrafo anterior e cujos edifícios
esta é relativa a um edifício que apresenta chapas metálicas onduladas ligadas entre si e ao suporte (a estrutura de madeira da parede) por pregos metálicos. Por sua vez, na Figura 2.1 b) pode-se observar um edifício que apresenta um total de quatro pisos e cujo revestimento frontal exterior é concretizado em chapas metálicas onduladas e o revestimento da zona lateral é feito com recurso a telhas cerâmicas pintadas de branco. Ainda nesta mesma Figura 2.1 b), também é visível um outro edifício de tabique com três pisos e cujo respetivo revestimento exterior é à base de uma argamassa terrosa bastarda (à base de cal). Complementarmente, a Figura 2.1 c) mostra um edifício de habitação unifamiliar de dois pisos onde o revestimento exterior aplicado no último piso é correspondente a soletos de ardósia.
Também foi possível observar in situ um edifício antigo que apresentava soletos de ardósia aplicados diretamente sobre chapas de zinco (Figura 2.1 d)) e não diretamente sobre a parede exterior de tabique. Contudo, pensa-se que este cenário construtivo seja pontual.
a) Chapas metálicas onduladas b) Edifício com vários revestimentos
a) Soletos de ardósia c) Pormenor da aplicação da ardósia
Legenda: (i) – chapas metálicas onduladas; (ii) – Telhas cerâmicas pintadas; (iii) – revestimento à base de argamassa de cal (caiado)
A construção de edifícios com vários pisos e que usufruem desta técnica construtiva ao longo do seu desenvolvimento também é algo de extraordinário e que é possível constatar na Figura 2.1, bem como nos trabalhos de investigação desenvolvidos no âmbito da caracterização de edifícios antigos de tabique, nomeadamente na região Norte de Portugal. Por norma, verifica-se que nas construções de tabique a madeira raramente está em contacto direto com o solo e para assegurar uma maior durabilidade do edifício. Para o efeito, este tipo de construção antiga apresenta geralmente ao nível do rés-do-chão paredes exteriores de alvenaria de pedra, tal como se pode observar na Figura 2.2, alguns exemplos [5].
Figura 2.2 – Exemplos de construções de tabique [5]
Após a revisão bibliográfica feita a alguns trabalhos de investigação já realizados neste âmbito percebeu-se que estes se focaram fundamentalmente na caracterização exaustiva de edifícios de habitação. As paredes exteriores, as paredes interiores de compartimentação, chaminés, varandas e alpendres, são apontados como sendo os elementos construtivos de tabique mais correntes.
A solução de elemento construtivo de tabique mais correntemente aplicado no Nordeste do país é correspondente a paredes de tabique e cujo respetivo sistema estrutural de madeira é formado por um pano simples de tábuas verticais ligadas entre si, em ambas as faces, pelo fasquio que é disposto horizontalmente.
Constatou-se ainda que o fasquio também pode ser aplicado na diagonal. Este aspeto técnico apenas foi observado num edifício de tabique [3]. Contudo, esta informação indica que se trata de um cenário de obra real e que poderá haver outros casos.
A técnica construtiva de tabique é por isso aplicada em simultâneo com outros tipos de técnicas construtivas. Paredes de alvenaria de pedra a trabalharem em conjunto com paredes de tabique será um exemplo. Outro exemplo será a aplicação conjunta de paredes de construção pombalina (Paredes de frontal) com paredes de tabique. Neste caso, o cenário construtivo mais marcante consiste em as paredes de tabique estarem posicionadas no interior do edifício e desempenharem preferencialmente uma função de compartimentação. As paredes de frontal são caracterizadas por apresentarem uma estrutura de madeira preenchida com alvenaria de tijolo maciço ou pedra irregular argamassada de cal e posteriormente revestida. Elementos estruturais de madeira em forma de cruz de Santo André são elementos marcantes e caracterizadores deste tipo de parede tradicional. Estas paredes desempenham um papel preponderante na capacidade resistente do edifício antigo pois tratam-se dos elementos estruturais verticais principais com capacidade resistente às ações verticais e às ações horizontais [9] e [12-13]. Na Figura 2.3 é possível observar um exemplo construtivo real em que estas duas técnicas construtivas tradicionais Portuguesas são aplicadas em simultâneo.
Figura 2.3 – Exemplo de aplicação conjunta das técnicas construtivas de construção pombalina e de tabique (paredes de tabique e frontais) [4]
2.4. Identificação e caracterização de algumas soluções estruturais de
paredes de tabique
Para desenvolver um processo de caracterização e de identificação adequado de diferentes tipos de soluções estruturais de paredes de tabique foi importante consultar alguns trabalhos de investigação realizados na UTAD, bem como efetuar algumas medições às paredes de tabique reais existentes no Laboratório de Estruturas da UTAD.
É importante referir que, grande parte destas paredes de tabique é do Instituto Politécnico de Viseu (IPV) e são provenientes de construções antigas da cidade de Viseu e que foram demolidas.
Com base nos exemplos de parede de tabique disponibilizados é possível afirmar que existe uma certa variedade de soluções estruturais de madeira de paredes de tabique. Tal como foi referido anteriormente, paredes simples de tabique formadas por tábuas verticais e fasquio horizontal, aplicado em ambas as faces é correspondente a uma solução estrutural de parede de tabique muito corrente.
No entanto, também existem outras soluções estruturais de madeira alternativas tais como a solução de parede dupla, ou paredes com elementos diagonais constituintes. São estes diversos tipos alternativos de soluções estruturais de madeira de paredes de tabique que se pretendem identificar e descrever nas Secções 2.4.1, 2.4.2 e 2.4.3 deste capítulo.
Apesar de no decorrer deste trabalho de investigação não se tenha tido a possibilidade de se confrontar com um exemplo de solução estrutural de madeira de parede de tabique tripla, esta solução estrutural já é referenciada em [14]. De acordo com [14], a solução de parede tripla de tabique é constituída por três panos de acordo com a seguinte disposição, pano vertical × pano diagonal × pano vertical e cuja principal função é aumentar a resistência estrutural.
Então, de seguida apresentam-se algumas soluções de estrutura de madeira de paredes de tabique reais assim como a indicação das respetivas dimensões. Adotou-se a seguinte designação destas soluções. A solução de parede simples foi designada de S. A solução de parede simples com a inclusão de elementos estruturais diagonais foi designada de SDG. Finalmente, a solução de parede dupla foi designada por D.
2.4.1. Solução de parede de tabique simples (S)
Nesta secção, pretende-se caracterizar todas as paredes de tabique disponíveis e que se enquadram no tipo de solução de parede simples de tabique. Optou-se por fazer esta distinção para facilitar a identificação das mesmas. Assim sendo, são consideradas paredes de tabique simples, todas aquelas que possuem apenas um “pano” de tábuas verticais e cujo fasquio se encontra pregado no tabuado vertical.
Neste caso, também foi considerado de forma indiferenciada o facto do fasquio tanto poder existir em ambas as faces (situação mais frequente) ou apenas numa das faces da parede. Esta última solução estrutural de parede simples de tabique foi possível observar num edifico de habitação unifamiliar existente no centro histórico de Vila Real e que se mostra na Figura 2.4. Nesta figura também é possível observar que o material de enchimento das paredes de tabique parece ser uma argamassa de reboco à base de cimento, o que leva a crer que este material tenha sido aplicado recentemente, e dado que na época de aplicação da técnica construtiva do tabique o material de enchimento mais recorrente era a argamassa terrosa.
a) Fasquio aplicado apenas numa face
b) Fasquio aplicado em ambas as faces
Figura 2.4 – Exemplo de aplicação de fasquio
2.4.1.1. Amostra de parede S1
O elemento estrutural de madeira que se segue trata-se de uma parede divisória de tabique centenária oriunda de um edifício de habitação unifamiliar antigo da zona de Amarante. A sua estrutura é formada por cinco tábuas verticais e por quarenta e quatro ripas de fasquio aplicadas horizontalmente numa das faces e por quarenta ripas de fasquio aplicadas horizontalmente na outra face. Estando todos os elementos constituintes ligados entre si através de ligações metálicas do tipo pregos.
Esta parede de tabique simples foi recolhida num edifício de habitação antigo que se encontrava num processo de remodelação/ampliação que contemplava a demolição parcial do edifico (correspondente à estrutura de madeira existente). Aquando desta recolha, a parede de tabique ainda possuía a camada do material de enchimento que a revestia, Figura
2.5 a). Revestimento esse que se encontrava aplicado em ambas as faces e que seria uma argamassa terrosa.
Sabe-se ainda que as tábuas verticais desta parede de tabique possuem um comprimento superior em relação ao pé-direito do edifício, ficando o seu topo posicionado entre o forro do teto do rés-do-chão e o soalho do pavimento das águas furtadas. Tal pormenor construtivo permite que as paredes divisórias não possuam exclusivamente a função de compartimentação, mas tenham também uma grande importância na estabilidade da estrutura dos pavimentos, permitindo assim que os elementos estruturais trabalhem em conjunto [15]. Esta situação pode ser comprovada através da observação da Figura 2.5 b), relativa à parede divisória de tabique, onde é possível observar que no topo e na base da parede existem falhas de fasquio e portanto leva a crer que nessas zonas era feita a referida ligação entre a parede e o pavimento inferior (rés-do-chão) e o pavimento superior (soalho das águas furtadas).
a) Parede com revestimento original b) Parede sem revestimento Figura 2.5 – Ilustração da solução estrutural S1 de parede simples de tabique
A parede simples de tabique em causa apresenta uma largura de 1,23 m e uma altura de 2,80 m. Os elementos estruturais constituintes de madeira maciça são toscos e tal como é previsto neste tipo de construção. Este facto justifica que seja expectável a existência de uma grande variabilidade dimensional entre estes elementos. No que diz respeito aos elementos estruturais dispostos na vertical, as tábuas, estes apresentam uma largura que varia entre os 20 cm e os 26 cm, fazendo uma média de 23 cm. A espessura tem em média
com um valor médio de 1,8 cm. A secção transversal das tábuas é aproximadamente retangular. O fasquio, de secção transversal trapezoidal, tem em média uma largura maior do trapézio de valor igual a 2,1 cm e uma largura menor de valor de 1,3 cm. Relativamente à espessura e ao afastamento entre as ripas do fasquio, os respetivos valores médios são de 1,3 cm e 3,4 cm, respetivamente.
Enquanto se realizava o processo de medição desta parede, foi ainda possível perceber que a parede dispunha de pequenas peças de madeira (tipo calço) similares às ripas do fasquio dispostas entre as tábuas verticais que apresentavam um afastamento entre si maior e com o objetivo de reduzir a folga e facilitar a aplicação do revestimento (Figura 2.6 a)). Ao longo desta amostra de parede verificou-se de uma forma aproximada que algumas das ripas do fasquio se encontravam desalinhadas na vertical, isto é, ao longo do desenvolvimento dos “troços” do fasquio era visível a existência de emendas desalinhadas. De acordo com [1] este aspeto construtivo indica que o elemento estrutural de madeira em tabique pode estar em conformidade com algumas técnicas estabelecidas na norma NP ENV 1995-1-1 [16]. Isto é, a clausula 5.4.6 da norma NP ENV 1995-1-1 [16], preconiza que no que se refere à capacidade de carga de sistemas em que os elementos horizontais podem funcionar como um sistema de repartição de esforços quando são uniformes, quando se ligam de forma continua a mais do que um elemento principal e quando estão espaçados entre si de forma semelhante, e ainda quando as emendas não se verificam ao longo do mesmo alinhamento vertical mas sim de forma desalinhada, e este aspeto poderá estar relacionado com estas condições que também se encontram mencionados nos trabalhos de investigação desenvolvidos em [1] e [7].
a) Pormenor da colmatação das folgas entre tábuas
b) Pormenor do desalinhamento vertical do fasquio
Relativamente à disposição construtiva dos elementos de ligação metálica, os pregos, estes estavam dispostos de forma aleatória e cada tábua possuía somente um prego por ripa com um afastamento médio de aproximadamente 24,8 cm. Foi ainda possível verificar que o fasquio aplicado em cada uma das faces não estava alinhado (Figura 2.7) e por isso os pregos de fixação das ripas do fasquio às tábuas verticais aplicados em cada face não estão simetricamente posicionados.
Figura 2.7 – Esquematização do desalinhamento do fasquio nas faces da parede
2.4.1.2. Amostra de parede S2
O modelo que se apresenta na Figura 2.8 é alusivo a uma solução estrutural de uma parede simples de tabique que foi removida de um edifício de habitação localizado na cidade de Viseu.
A secção transversal do fasquio e das tábuas, embora seja bastante irregular, é aproximadamente retangular. Tal como é possível observar, na Figura 2.8, existe uma grande variabilidade em termos de dimensões ao longo de todo o desenvolvimento da parede.
Aquando da recolha do elemento estrutural de madeira da obra em demolição, este era composto por sete tábuas verticais. No entanto, como esta parede foi submetida a um ensaio de flexão (Capítulo III) foi necessário serrar previamente uma das tábuas e, por isso, o esquema e a parede real, Figura 2.8, ilustrados abaixo contemplam seis tábuas verticais. Quanto ao fasquio, a parede, possui trinta e sete numa das faces e vinte e oito na outra face. A altura desta amostra de parede real é de 2,50 m e a sua largura é de 1,25 m.
Relativamente às dimensões das tábuas dispostas verticalmente, a largura varia entre os 10,5 cm e os 22,0 cm, ostentando uma média de aproximadamente 17,4 cm enquanto, a sua espessura é bastante semelhante cujos valores se aproximam dos 3,7 cm em termos
médios. A folga entre tábuas varia entre os 2,0 cm e os 6,2 cm, apresentando em média um valor de aproximadamente 4,1 cm.
Por fim, as ripas do fasquio dispostas horizontalmente, apresentam em média uma largura de 2,7 cm e uma espessura de 1,6 cm. Sendo que o espaçamento entre elas varia entre o 3,7 cm e os 3,9 cm, perfazendo uma média de 3,8 cm. Também nesta amostra de parede se verificou de uma forma aproximada que cada uma das ripas (fasquio horizontal) se encontrava apoiada continuamente ao longo de todo o tramo nas tábuas verticais.
Figura 2.8 – Parede de tabique simples S2
No que diz respeito à ligação entre os elementos constituintes desta parede de tabique, esta também foi processada através de pregagem (Figura 2.9). Os pregos estão dispostos de uma forma aproximadamente alinhada ao longo das tábuas, possuindo cada uma das tábuas unicamente um prego por ripa com um afastamento médio entre eles de aproximadamente 21,5 cm. Outro aspeto técnico importante a realçar está relacionado com o facto do fasquio pregado em cada uma das faces da parede não se encontrar alinhado entre si tal como já foi mencionado no caso da parede S1 e se encontra ilustrado em esquema na Figura 2.7.
a) Ligação real b) Esquema da ligação
Figura 2.9 - Ligação entre o fasquio vs. tábua
fasquio
2.4.1.3. Amostra de parede S3
A amostra de parede de tabique que se segue também foi recolhida de um edifício de habitação da zona de Viseu. Este elemento construtivo tem um comprimento de 0,90 m e uma altura de 1,01 m. É constituída por cinco tábuas verticais que apresentam uma secção transversal média, aproximadamente retangular, de dimensões 16,8 × 3,6 cm2 (largura × espessura) e com um espaçamento entre tábuas verticais que varia entre os 1,5 cm e os 2,0 cm.
No que se refere ao fasquio, esta amostra de parede de tabique (S3), possui quinze ripas horizontais aplicadas em ambas as faces de forma aproximadamente alinhada. Quanto à secção transversal, esta é também aproximadamente retangular e apresenta como dimensões médias os valores de 2,7 cm de largura média e de 1,7 cm de espessura média. Relativamente ao afastamento das ripas do fasquio, este varia entre os 3,0 cm e os 5,0 cm, correspondendo a um valor médio aproximado de 4,0 cm. A disposição do fasquio é feita de uma forma contínua ao longo de todo o tramo que se apoia nas tábuas.
Esta amostra de parede de tabique S3 encontra-se apresentada na Figura 2.10.
Figura 2.10 – Amostra de parede de tabique simples S3
Relativamente à disposição construtiva dos elementos de ligação metálicos, os pregos, esta era feita por pregagens que se encontravam consumadas sensivelmente ao nível do eixo médio das tábuas verticais e cada tábua possuía unicamente uma ligação por ripa. O afastamento entre os pregos é de sensivelmente 18,6 cm.
É importante ainda mencionar que no topo desta parede foi possível verificar a existência de pregos de grandes dimensões, do tipo cavilha, comparativamente com os pregos
topo evidenciam que as tábuas verticais se encontravam pregadas a um frechal existente ao nível dos pavimentos.
Figura 2.11 – Cavilhas que estabelecem ligação entre as tábuas e o frechal
2.4.1.4. Amostra de parede S4
A seguinte solução estrutural S4 alusiva a uma parede de tabique simples é também relativa a uma amostra de parede recolhida num edifício de habitação unifamiliar de Viseu. Na Figura 2.12 também é evidente o elevado estado de degradação deste elemento construtivo de madeira, quer ao nível das tábuas quer ao nível do fasquio, que apresentam inúmeras patologias.
Esta amostra de parede é constituída por seis tábuas verticais e por um total de quarenta e uma ripas horizontais (fasquio) aplicada em ambas as faces das tábuas verticais. A altura desta de parede S4 é de 2,67 m e a sua largura é de 1,34 m. Relativamente às secções transversais dos elementos constituintes da parede, as tábuas e o fasquio, estas são aproximadamente retangulares e trapezoidais, respetivamente.
De acordo com as medições efetuadas, verificou-se que as tábuas dispostas na vertical apresentam uma secção tranversal média com as dimensões de 19,0 × 4,0 cm2 (largura × espessura),um espaçamento entre elas que varia entre os 3,0 cm e os 7,0 cm sendo que em média esse valor é de 4,2 cm. Constatou-se também nesta amostra, que as tábuas verticais mais esparsas, com afastamentos compreendidos entre os 4,0 cm e os 7,0 cm, são colocados elementos de madeira de secção mais reduzida tipo calço (Figura 2.13 a)) com o intuito de reduzir esse afastamento e assim facilitar eventualmente o processo de revestimento/enchimento da parede.
O fasquio, como já se fez referência, apresenta uma secção transversal do tipo trapezoidal, cuja largura maior e menor apresentam os valores médios próximos de 2,5 cm e de 1,7 cm, respetivamente. No que diz respeito à espessura das ripas do fasquio, esta dimensão apresenta um valor médio de sensivelmente 1,3 cm. Quanto ao afastamento entre ripas de fasquio, os respetivos valores variam entre os 3,0 cm e os 5,0 cm, sendo 4,0 cm o valor médio deste afastamento.
Neste caso, a aplicação das ripas do fasquio foi processada em ambas as faces da parede e de uma forma desalinhada tal como se apresenta no esquema da Figura 2.7, sendo que a ligação das ripas às tábuas foi concretizada com recurso a ligações metálicas, do tipo pregos. Através de uma observação cuidadosa e minuciosa ao elemento estrutural foi possível constatar que a maioria do fasquio se encontra disposto de uma forma contínua ao longo de todo o tramo que o liga às tábuas. Contudo, em alguns casos particulares é observável o recurso a emendas ao nível de algumas ripas horizontais (fasquio) que por sua vez também ocorrem de forma desalinhada na vertical (Figura 2.13 b)).
a) Colmatação das folgas entre tábuas b) Emendas ao nível do fasquio Figura 2.13 – Pormenores construtivos da amostra de parede S4
Quanto ao posicionamento dos pregos de ligação do fasquio às tábuas, estes são colocados sensivelmente ao nível do eixo das tábuas e cada tábua vertical possui somente um prego em cada face. O afastamento entre pregos segundo a direção horizontal é de aproximadamente 23 cm. De notar ainda que esta amostra de parede possuía nas suas extremidades uns caibros de secção transversal 10,0 × 5,0 cm2 (largura × espessura) e que estabelecem a ligação entre as tábuas verticais e os próprios caibros através de pregagem, que pode ser de um único prego ou dois pregos, (Figura 2.14).
Figura 2.14 – Pormenor da ligação pregada entre as tábuas e o caibro
2.4.1.5. Amostra de parede S5
A amostra de parede de tabique estudada neste ponto, S5, também é uma parede simples de tabique, que foi removida de um edifício de habitação localizado em Viseu e apresenta-se representada na Figura 2.15.
Esta amostra de parede de tabique S5 apresenta uma largura de 1,35 m e uma altura de 1,97 m. Foram contabilizadas dez tábuas, e vinte e quatro ripas dispostas horizontalmente e aplicadas numa face e vinte ripas dispostas horizontalmente aplicadas na outra face.
A secção transversal das tábuas verticais é de cariz aproximadamente retangular com as dimensões aproximadas de 11,4 × 2,8 cm2 (largura × espessura). Estas tábuas apresentam um afastamento entre elas que varia entre 1,0 cm e os 4,5 cm, correspondendo a um valor médio de 2,3 cm.
Quanto às ripas do fasquio, estas foram dispostas horizontalmente. Apresentam uma secção transversal do tipo trapezoidal, cuja largura média maior apresenta um valor de 2,9 cm e a largura média menor vale 1,5 cm. Relativamente aos valores médios da espessura das ripas do fasquio e do afastamento entre ripas, estes valores são 1,7 cm e 5,0 cm, respetivamente. No que diz respeito à disposição do fasquio, este é colocado de maneira aproximadamente desalinhada em ambas as faces da parede de tabique como se mostra na Figura 2.7 esquematizada anteriormente.
Em termos construtivos esta amostra de parede S5 apresenta ligações metálicas do tipo pregos que permitem a ligação entre fasquio e tábuas verticais. O afastamento entre pregos é de aproximadamente 13,7 cm segundo o alinhamento do fasquio (direção horizontal). A ligação entre uma tábua e uma ripa é materializada pela aplicação de um único prego. Através de uma observação minuciosa ao elemento estrutural S5 foi possível apurar que a maioria do fasquio se encontra disposto de uma forma contínua ao longo de todo o tramo que o liga às tábuas. Todavia, em alguns casos particulares é observável o recurso a emendas ao nível do fasquio que por sua vez também ocorrem de forma desalinhada na vertical (Figura 2.16 b)).
À semelhança do caso anterior referente à solução S4, também nesta amostra de parede de tabique S5 é possível observar alguns elementos de madeira de dimensão mais reduzida do tipo “calços” entre as tábuas a fim de colmatar a folga que existe entre elementos verticais, Figura 2.16 a).
a) Pormenor da redução da folga entre tábuas
b) Pormenor das emendas ao nível do fasquio
Figura 2.16 - Aspetos construtivos da amostra de parede S5
Nesta amostra de parede de tabique, ainda é possível observar alguns caibros de secção transversal aproximadamente retangular de 9,0 × 6,5 cm2 (largura × espessura), que aquando da sua remoção em obra ficaram retidos na parede. A ligação entre os caibros e o elemento estrutural é feito através de pregos caibrais, Figura 2.17.
Figura 2.17 – Exemplo da ligação estabelecida entre os caibros e as tábuas
2.4.1.6. Amostra de parede S6
A amostra de parede simples de tabique (S6) que se apresenta na Figura 2.18 trata-se de uma parede que aparentemente foi retirada de uma zona do edifício que se encontrava junto a uma porta, o que leva a crer que se trate de uma parede divisória, isto porque na extremidade esquerda da parede é possível observar um frechal que possuí uns encaixes de uma porta.
Quanto às características geométricas desta parede, esta tem uma altura de 2,05 m e uma largura total de 0,80 m. É constituída por quatro tábuas dispostas verticalmente e horizontalmente dispõe numa face trinta e sete ripas e na outra face trinta e três ripas.
Relativamente à geometria do elemento construtivo de madeira em análise, este apresenta uma secção transversal aproximadamente trapezoidal quer ao nível das tábuas verticais quer ao nível do fasquio (ripas dispostas horizontalmente). Portanto, para as tábuas verticais, verifica-se uma largura maior do trapézio que varia entre os 13,0 cm e os 17,0 cm, correspondendo a um valor médio de 14,4 cm, e no caso da largura menor do trapézio, esta grandeza varia entre 11,0 cm e 13,5 cm, tendo um valor médio de 12,4 cm. A sua espessura varia entre os 3,0 cm e os 3,5 cm, que em termos médios vale 3,2 cm. Relativamente ao afastamento médio entre tábuas verticais esta grandeza foi aferida em 7,4 cm.
As ripas de fasquio têm em média uma espessura de 1,3 cm e um afastamento entre elas de cerca de 3,6 cm. Quanto às dimensões da largura maior e menor do trapézio, estas valem em termos médios valores próximos de 2,1 cm e 1,0 cm, respetivamente. No que se refere ao posicionamento do fasquio este apoia-se nas tábuas de forma contínua ao longo do desenvolvimento da largura da parede.
Figura 2.18 – Parede simples de tabique S6
É ainda possível observar na Figura 2.19 alguns detalhes construtivos adicionais desta parede de tabique. Isto é, a ligação entre o fasquio e as tábuas é feita através de ligações metálicas do tipo pregos. Os pregos encontram-se dispostos de uma forma alinhada ao longo de toda a parede, ou seja, cada ripa de fasquio possui quatro pregos que se situam centrados, mais ou menos, ao nível do eixo das tábuas verticais e tendo em média um afastamento de 19,8 cm. Um aspeto construtivo importante a ter em conta nesta amostra é
