“…a “verdadeira inovação” na construção passará pela
descoberta e desenvolvimento de um material que substitua
o betão e que seja uma mais valia sob o ponto de vista
económico e ambiental.”
RESUMO ... 9 ABSTRACT ... 11 OBJETIVO E MOTIVAÇÃO ... 13 MÉTODO E ESTRUTURA... 15 1. ENQUADRAMENTO HISTÓRICO ... 18-31
1.1 EVOLUÇÃO DA MORFOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE ABRIGO ... 18-26 1.2 CONTEXTUALIZAÇÃO NO TERRITÓRIO PORTUGUÊS ... 27-31
2. MADEIRA COMO RECURSO NATURAL ... 35-43
2.1 PROPRIEDADES ... 36-41
2.2 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIABILIDADE DAS PROPRIEDADES FISICAS E
MECÂNICAS DA MADEIRA ... 41-43
3. MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO ... 46-75
3.1 DIVERSIDADE DE ESPÉCIES ... 46-53 3.2 DERIVADOS DA MADEIRA MACIÇA ... 53-60 3.3 PROTEÇÃO E MANUTENÇÃO DA MADEIRA... 60-70 3.4 SUSTENTABILIDADE NO USO DA MADEIRA ... 70-73 3.5 RESISTÊNCIA A SISMOS ... 73-75
ÍNDICE
5.2 TEMPO DE CONSTRUÇÃO ... 112-114 5.3 RESISTÊNCIA TÉRMICA ... 114-118 5.4 INÉRCIA TÉRMICA ... 118-120 5.5 ACÚSTICA ... 120-122 5.6 ORÇAMENTAÇÃO ... 122-127 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 130-133 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 138-139 8. ÍNDICE DE IMAGENS ... 142-143 9. ANEXOS ... 146-157
Antes de mais, agradeço ao professor Carlos Prata por ter aceite a orientação da tese e por ter confiado no meu trabalho.
Agradeço à minha família pelo apoio constante e paciência. À minha mãe e à minha irmã pela força e persistência, foram o suporte para nunca desistir e lutar pelo sucesso. Ao meu pai pela inspiração, só ele e eu sabemos o quanto iria adorar assistir à apresentação da minha tese.
Agradeço à Ana Sofia pela infinita paciência e pela constante presença nos momentos mais difíceis tornando todo o meu trabalho mais entusiasmante e inspirador.
Agradeço a todos os meus amigos que me ouviram e discuti-ram comigo, favorecendo o conteúdo do meu trabalho. Em especial ao engenheiro João Cunha que foi um pilar sempre presente na minha investigação.
.RESUMO
A escolha do arquiteto acerca da materialidade do projeto representa uma fase crucial para a conceção de uma obra. Cada material diverge nas suas características adaptando-se de forma individual às ideias do arquiteto, abrindo todo um complexo leque de diferentes sensações que estes incutem num espaço. A arquitetura reflete uma combinação de sensações e ideias, fruto das opções do arquiteto.
Todos os materiais utilizados atualmente na construção dão resposta às exigências requeridas pelo arquiteto e pelo projeto em si. Esta variabilidade de opções é o ponto- chave da metarmorfose projeto/obra construída.
A madeira não é exceção. É um material orgânico que representa, desde os primórdios da humanidade, conforto, estabilidade e abrigo. Automaticamente a ligação entre o homem e a madeira é natural e reconfortante. No entanto, apesar de todos estes argumentos a favor e da abundância de recursos, em Portugal, a madeira não oferece concorrência aos mais comuns materiais de construção como são exemplo o betão, a pedra e o aço. Este material, do ponto de vista construtivo, será objeto de um estudo aprofundado. Começando na análise das origens e propriedades do material, passando pelos prós e contras da sua utilização em obra, analisando o modo como é introduzido no desenho da construção, rematando numa experiência teorico-prática de comparação de materiais de construção.
Porque é escassa a construção em madeira em Portugal? É sobre esta pergunta que se debruça esta investigação, procurando compreender exaustivamente a potencialidade da madeira para a arquitectura no nosso país.
.ABSTRACT
The choice of the architect on the materials to use in a project represents a crucial phase in the conception of a worksmanship. Each material diverges in its characteristics adapting itself in an individual way to the ideas of the architect opening an all complex wheel of dif-ferent sensations which infuse in a space. The architecture reflects itself in a combination of sensations and ideas born from the options of the architect.
This variability of options is the key point of metarmorfose de-sign / built work.. All the materials currently used in the construction give reply to the requirements of the architect and the project itself. Timber is no exception! It is an organic material that represents com-fort, stability and shelter since the early ages of mankind. The link between the Man and the wood is automatically natural and recom-forting. In spite all these arguments in favour and the abundance of resources in Portugal, the wood does not offer competition to the most common materials of construction such as concrete, stone and steel. This material will be the subject of a further study, from a constructive point of view. Starting in the analysis of the origins and properties of the material, passing to the advantages and cons of its use in works-manship, analyzing the way as it is introduced in the drawing of the construction, concluding in a theoretician-practical experience of com-parison of construction materials.
Why is the construction in wood scarce in Portugal? It is on this question that my thesis will lean over, looking exhaustingly to under-stand the potentiality of the wood to project architecture in our country.
.MOTIVAÇÃO
O incentivo inicial para a escolha do meu tema de dissertação em arquitetura baseou-se no objectivo de desenvolver e aumentar os horizontes da aprendizagem arquitetónica relativamente à construção e sistemas estruturais.
A madeira desde cedo suscitou um interesse pessoal devido à sua natureza, aspeto e textuta. Por ser uma matéria-prima que sempre explorei, e sendo um recurso natural com o qual sempre senti alguma paixão em trabalhar, aplicável à minha área profissional, tornou-se o objecto de estudo da minha dissertação.
À medida que fui estudando a madeira e os projetos que recorrem a este material para revestimentos e estruturas, rapidamente me atraiu para investigar aprofundadamente. No entanto, quando procurei focar este estudo em Portugal e nos exemplos que aqui encontramos, deparei-me com um número reduzido de referências de estudos com a utilização da madeira na íntegra. Ao discutir o assunto com várias pessoas apercebi-me que as opiniões da utilização deste material em obras de arquitetura tinham um carácter bastante negativo.
Desta forma, resolvi debruçar-me sobre o assunto e procurar perceber as razões pela qual a utilização da madeira na construção em Portugal é bastante minorada em relação aos países nórdicos da Europa, bem como Japão, Estados Unidos, Canadá, entre outros.
.MÉTODO E ESTRUTURA
Dividindo a estrutura desta investigação por seis fases, na primeira parte o estudo aborda o contexto histórico e a evolução da utilização da madeira desde a pré-história até à atualidade. Perceber que fatores podem influenciar o contributo da madeira nas construções ao longo da história.
Numa segunda parte explorar a madeira como matéria-pri-ma e as características que a definem. Seguido de umatéria-pri-ma terceira fase onde se procura aplicar essas características e outros parâmetros relacionados com a madeira ao contexto real da construção de modo a entender como as propriedades da madeira são ou não vantajosas para poder servir a construção em Portugal.
O quarto capítulo foi escolhido para contemplar um caso de estudo em Portugal para melhor compreender na prática como a ma-deira é utilizada na construção de um edifício, procurando um exem-plo de interesse pessoal onde esse mesmo material se caracterize predominante em relação a outros materiais.
No capitulo quinto, pretendo realizar a comparação de três paredes com estrutura em três materiais convencionais de construção e consequentes tipologias, e estabelecer as relações entre eles com o âmbito de aferir as conclusões no ultimo capitulo.
18
A madeira é uma das matérias-primas mais antigas que o homem foi aprendendo a modelar, tanto para pequenos utensílios ru-dimentares, utilizados nas mais diversas tarefas do dia-a-dia, como para estruturas com o intuito de abrigar e proteger. Sendo um recurso abundante e de modelação e manuseamento fácil, a madeira trans-formou-se no material de eleição nos primórdios da existência huma-na.
1.1.EVOLUÇÃO DA MORFOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE ABRIGO Numa primeira fase, o homem limitava-se a procurar refúgio e abrigo em espaços criados pela natureza, como cavernas e grutas. O manuseamento de materiais, como a madeira e a pedra, limitava-se ainda a pequenos objetos rudimentares.
A constante alteração do clima, dos solos, assim como a vulnerabilidade a ataques externos (animais selvagens ou tri-bos inimigas) levaram o Homem a desenvolver técnicas e for-mas de construção para potenciar a própria segurança e proteção. O Homem começou por utilizar os recursos disponíveis, como a madeira, elementos vegetais, minerais e de origem ani-mal e explorou as primeiras tentativas de abrigo, juntando vári-os troncvári-os e ramvári-os em cone revestidvári-os com peles de animais.
A técnica e arte de trabalhar a madeira evoluiu desde um pro-cesso primitivo manual até à vasta e engenhosa indústria moderna. Cada cultura introduz diversidade, consoante as diferenças geográficas e climáticas, e os acontecimentos naturais e sociais que as diferenciam. 1.1.1.PRÉ-HISTÓRIA
Com a descoberta de novas técnicas e utilização de mais recursos para abrigos, os primeiros humanos começaram por criar soluções com qualquer material disponível na envolvente próxima. São exemplos conhecidos os terramares, descobertos em Itália – ca-banas de madeira e argila que se construíram em locais pantanosos; as palafitas ou habitações lacustres de madeira – elevados sobre pi-fig.1
20
lotis ancorados do fundo dos lagos ou zonas pantanosas; e as caban-as- formadas por uma estrutura de suporte feita com ramos e canos, com uma cobertura composta por uma mistura de folhas com argila, colmo e pele de animais.1
Na época Neolítica, os abrigos eram construídos maioritariamente em planta circular com coberturas cónicas. Para unir elementos estruturais eram utilizadas cordas tecidas com as fibras das folhas e lianas, uma solução que oferecia bastante resistência e flexibilidade combatendo com eficácia as intempéries. Nas coberturas utilizavam-se materiais vegetais, que mais tarde foram substituídos
por tecidos como esteiras feitas com a fibra das palmeiras.2
Os processos construtivos e diferentes materiais usados nes-tas construções pré-históricas variavam consoante o desenvolvimen-to da tecnologia e os tipos de ferramentas que cada tribo possuía, como é possível vizualizar na figura 3.
1.1.2.IDADE ANTIGA
O Homem começou a desenvolver competências sociais e a criar os primeiros conceitos de civilização dando origem às primeiras cidades-estado. As habitações começaram a ser construídas segundo um desenho integrado, que associava habitações e espaços de passagem. Este processo de maior racionalidade permitiu o
aparecimento das primeiras experiências de malha urbana.3 O
aumento do número de habitações e a consequente necessidade de multiplicar a construção, levou à opção pela utilização de materiais com maior abundância em cada região.
1 BRANCO J. M., A madeira como material de estruturas. Arte & Construção. Revista
profissional da construção e dos novos materiais. Edição Especial Madeiras. , 2005.
2 Idem
3 MORRIS, A.E.J., História de la forma urbana: desde sus orígenes hasta la
revolu-ción Industrial, 1ª edição, 9ª tirada, Barcelona, 2007
fig.2
Fig 2. Palafitas
22
Em algumas regiões, a madeira começou a perder protago-nismo em relação à pedra, enquanto material estrutural, já que esta oferecia mais resistência para fins defensivos. Temos o exemplo das grandes estruturas de pedra que já se elaboraram no Egito antigo, já que num clima desértico a madeira era escassa. Nestes casos, a madeira passava para o plano da ornamentação, mobiliário, pavimen-tos e principalmente estruturas auxiliares da construção, tais como
andaimes.4
No entanto, em zonas de maior densidade florestal, como no orte da Europa, a madeira continuou a ser o material utilizado para a estrutura das habitações. Utilizavam-se troncos maciços dispostos horizontalmente, permitindo maior estabilidade. Esta disposição tinha como vantagem um melhor suporte e resistência, mas tinha como principal fragilidade o facto de tornar a vedação de fendas mais difícil de estancar e, consequentemente, vulnerável à entrada de correntes de ar e chuva, levando a um mais rápido apodrecimento dos tron-cos de madeira. Esta fragilidade levou à descoberta de soluções de calafetação com telas tecidas na cor da madeira, ou, em situações de
menores recursos, com musgo e argila ou terra.5 .
1.1.3.IDADE MÉDIA
A Idade Média marcou um grande avanço das técnicas da uti-lização da madeira. Foi no decorrer desta era que o desenvolvimento das técnicas de serragem permitiu a substituição das casas de tron-cos de madeira por casas de tábuas ou vigas de secção retangular. Já utilizado na construção com troncos, o sistema de triangulação, que consistia na união de uma peça horizontal com uma vertical por meio de uma diagonal, e o sistema de cruz – também conhecido como cruzes de Santo André, atingem, ainda maior eficácia com a transição para a madeira serrada. Desta forma, as estruturas adquiriram maior 4 WILDUNG,, Dietrich., O Egipto : da pré-história aos romanos/ Wildung,, Dietrich :
fot Anne e Henri Stierlin : trad. Maria Filomena Duarte, Koln, cop.2001
5 BRANCO J. M., A madeira como material de estruturas. Arte & Construção.
Re-vista profissional da construção e dos novos materiais. Edição Especial Madeiras., 2005.
24
resistência estanque e estabilidade.
As paredes eram geralmente construídas com elementos de suporte em madeira, sobre o qual se fixava um ripado, também de madeira, no interior e no exterior; os espaços vazios eram seguidamente preenchidos com argamassas de areia e argila.
Nos finais da Idade Média, a construção de edifícios de madeira conseguia atingir um total de cinco a seis pisos, competindo a nível de resistência e viabilidade de construção com materiais como a pedra e o tijolo.
1.1.4.IDADE MODERNA À ATUALIDADE
Até ao século XVIII a madeira manteve uma posição fundamental na construção, tanto do ponto de vista estrutural como a nível de mobiliário e acabamento, em revestimentos e pavimentos. Entretanto, a revolução industrial criou um novo entendimento em relação aos materiais de construção. A descoberta e desenvolvimento de novas indústrias e da produção industrializada de produtos marcaram esta época. Mais à frente, paralelamente ao desenvolvimento de grandes estruturas e construções em aço e betão armado mais robustas para um determinado sector, surgiu a necessidade de criar soluções para dar resposta a construções mais rápidas e económicas , principalmente no norte da América, Canadá e Japão.
A tipologia construtiva em questão é o sistema em framing, neste caso “wood frame”.Trata-se de uma solução estrutural com mais elementos de suporte, no entanto, com peças de dimensões mais re-duzidas, ao invés do sistema pilar-viga que requer secções maiores, e consequentemente peças maiores e mais pesadas de trabalhabilidade mais complexa. As peças são repetidas na vertical de forma a criar um plano intersetando as peças horizontais a rematar nos topos, com uma ou mais peças em cada plano com orientação diagonal para servir de contraventamento. O ponto de partida desta tipologia teve origem nos Estados Unidos denominado de Balloon Frame.
Esta foi a vertente mais simplificada do sistema wood frame As peças eram cortadas em obra, utilizando sempre as mesmas secções, fig.5
Fig 5. Construção em Woodframe
Fig 6. Composição do sistema Baloon Framing Fig 7. Composição do sistema Platform
26
5x10cm, sem trabalhar os topos e sem utilizar complexos sistemas de união. Assim a mão-de-obra não necessitava de grande qualificação, as fixações eram realizadas com pregos, desenvolvidos agora em massa numa época de revolução industrial. Este sistema conseguiu dar res-posta à rápida necessidade de desenvolver habitações de baixa altura, económicas, em grandes quantidades e em prazos reduzidos.
O seguimento do balloon frame foi o platform frame, que se denvolveu principalmente nos Estados Unidos, Canadá, Escandinávia, Japão, Austrália e Nova Zelândia.6
Atualmente o sistema wood frame utiliza não so peças de ma-deira serrada, mas também alguns derivados, como o lamelado colado para o “frame” e o OSB para revestimento que acaba também por ex-ercer função estrutural e de contraventamento. Mais recentemente, a partir do século XIX verifica-se uma estagnação do desenvolvimento de soluções em madeira como material essencial para a construção. Uma das principais razões para este facto foi o aparecimento do aço e do betão nas construções, que possibilitaram a realização de novas e mais arrojadas estruturas. Estes materiais ofereciam uma resposta mais ráp-ida e eficaz às exigências do desenvolvimento industrial, sobretudo para a construção de grandes oficinas, armazéns, pavilhões, hangares para aviação, pontes de grandes vãos, etc.
Paralelamente, um grande progresso no domínio do cálculo das estruturas e do conhecimento das propriedades dos materiais fez sobressair o betão armado, um material resistente, adequado às estruturas dos edifícios que cada vez atingiam maiores dimensões.
Estes foram os fatores que mais influenciaram a decadência da utilização da madeira como material de construção nos dias de hoje.
6 http://www.usp.br/nutau/madeira/paginas/introducao/sistema.htm consultado em
“ O século XIX constituir-se-á como um período de transição e rotura entre o mundo antigo, perene, assente em valores da tradição e da história, e o mundo moderno, da ciência e da máquina, que no início faz tábua rasa destes valores.
Nos finais deste século, os novos materiais, como o ferro ou o betão armado começam a dominar o mercado da construção. Os arquitetos e engenheiros deixam progressivamente de construir se-gundo as técnicas antigas de alvenaria e madeira, e deixam também de estudar as complicadas fórmulas de construção dos edifícios an-tigos, passando a utilizar os novos materiais capazes de responder aos novos desafios da época e da imaginação.” 7 6
1.2.CONTEXTUALIZAÇÂO NO TERRITÓRIO PORTUGUÊS
De um modo geral, a evolução da utilização da madeira na construção em Portugal acompanhou o panorama da Europa.
Porém, como já referido, apesar deste enquadramento geral, existem fatores de caráter natural ou social que conduziram à trans-formação das técnicas de construção, adaptando-as e optimizan-do-as ao contexto específico.O sismo de 1755, em Lisboa, foi um dos acontecimentos naturais que incentivou o aumento da construção em madeira. A reabilitação da baixa Pombalina, obra do engenheiro militar Manuel da Maia, sob alçada de Marquês de Pombal, levou a cabo um extenso plano urbano, com desenho ortogonal, cruzando ruas mais largas e espaços abertos que dão lugar a praças públicas.
7 TEIXEIRA, Joaquim José Lopes, Descrição do sistema construtivo da casa
burguesa do Porto entre os séculos XVII e XIX – contributo para uma história da construção arquitetónica em Portugal, Prova de aptidão pedagógica e capacidade científica, Porto, FAUP, 2004Descrição do sistema construtivo das casas do Porto entre os séculos XVII e XIX. Joaquim Teixeira
28
Ao repensar a estrutura das novas habitações a construção em madeira surge como solução, já que permitia que as paredes se tornassem mais leves e flexíveis em casos de sismo, ao contrário das tradicionais paredes de alvenaria de pedra ou tijolo. Estas estruturas são constituídas por molduras de madeira retangulares, contra-ventadas com tabuados horizontais e verticais longos, e tabuados diagonais curtos, formando cruzes, otimizando a resistência da estrutura. O enchimento das paredes era de alvenaria de pedra de modo a que, em caso de abalo sísmico, a estrutura se mantivesse estável e apenas o enchimento ruísse, diminuindo o perigo de vida dos moradores. Com esta solução foi possível conseguir rapidamente construções económicas e resistentes a sismos.8 7
No norte do país, a madeira era a principal matéria-prima uti-lizada na construção das habitações, desde a época medieval.
Nestes casos, apenas o piso do rés-do-chão era construído em pedra, sendo os restantes pisos construídos em tabique, o que lhes proporcionava maior leveza e a possibilidade de criar andares ligeiramente salientes de forma a conseguir mais espaço interior. As aberturas eram construídas junto às paredes de meação, e as varan-das, quando existentes, eram também em madeira.
Até ao século XVIII, as casas tendem a aumentar e passam a ter cerca de seis metros de largura e um comprimento variável entre os vinte e os trinta metros, o que consequentemente aumenta a percentagem da madeira utilizada nas construções nesta época. Estes lotes passam a ter uma área livre no tardoz destinada ao logradouro.9 8
8 MASCARENHAS J., Sistemas de Construção – O Edifício de Rendimento da
Baixa Pombalina de Lisboa. Lisboa: Livros Horizonte, 2009.
9 TEIXEIRA, Joaquim José Lopes, Descrição do sistema construtivo da casa
burguesa do Porto entre os séculos XVII e XIX – contributo para uma história da construção arquitetónica em Portugal, Prova de aptidão pedagógica e capacidade científica, Porto, FAUP, 2004
30
No entanto, ao contrário do que se verificou em Lisboa após o terramoto, por motivos de insegurança em relação ao perigo de incêndios e a precariedade dos sistemas construtivos rudimentares, principalmente no piso rés-do-chão, as paredes construídas em tabique foram substituídas por paredes de alvenaria, principalmente pedra granito. Uma outra explicação será o facto de que na região norte do país este material trata-se de um recurso abundante. Assim as paredes de tabique são maioritariamente utilizadas para os pisos recuados ou avançados e paredes interiores.
Esta análise de contexto histórico, explica de um modo sussin-to a evolução do contribusussin-to da madeira na construção das habitações e pequenas construções que sofreu alterações ao longo da história. Consoante as necesidades, a abundância de recursos e o desen-volvimento de novos materiais, a madeira sofreu grandes variações de índices de procura e utilização na construção.
Apesar de tudo, hoje verifica-se que se trata de um material que nunca ficou esquecido dadas as suas propriedades. Podendo assim encontrar-se perto de uma nova etapa de crescimento expo-nencial, etapa esta que já se verifica iniciada noutros países como principalmente os do norte da Europa, Canadá e Japão. No caso do nosso país, podemos verificar mais à frente, que ainda se encontra em fase de desenvolvimento.
Os próximos capítulos exploram a procura de respostas em relação ao contributo da madeira na construção tendo por base a sua natureza e características, procurando estabelecer relações entre es-sas propriedades e a sua influência e utilização no nosso país.
ESTADO DA ARTE
Para obter o máximo proveito das capacidades da madeira para fins construtivos, foi entendido como necessário fazer uma análise das suas propriedades e comportamentos como recurso natural. Possibilitando assim perceber quais vantagens ou desvantagens, podemos encontrar neste tipo de material em relação aos mais convencionais utilizados na área da arquitetura e construção.
“A madeira é o recurso natural mais antigo de que o homem dispõe. É fácil apreciar a madeira devido à sua beleza natural e devi-do à sua utilidade.” 10 1
A madeira é um material orgânico, sólido, composto maiori-tariamente por fibras de celulose e hemicelulose unidas por lenhina. Tem um forte poder de absorção de água, (higroscopia) e apresenta propriedades físicas diferentes consoante a orientação espacial, (ortotropia).
Como tem origem num meio natural torna-se num material de elevada variabilidade, não homogéneo e anisotrópico, ou seja, cujas propriedades variam com a direcção das fibras. Devido a estas características naturais, e sendo esta uma fonte de matéria-prima renovável, foi desde sempre usada na construção, como se evidenciou no capítulo anterior.11 2
Das suas características físicas destacam-se essencialmente a humidade, a densidade e a retratilidade, embora existam outras, como a condutibilidade térmica, elétrica e a inflamabilidade, que se analisarão em detalhe seguidamente.
10 La Madera, Editorial Blume, 1ª ed. Barcelona, 1978
11SEGURADO, João Emílio dos Santos, Trabalhos de carpintaria civil, 7ªa edição,
36
2.1.PROPRIEDADES 2.1.1.QUÍMICAS
Quimicamente a madeira é composta fundamentalmente por duas substâncias: celulose (e derivados) e a lenhina, que represen-tam 97% da sua composição.
Apesar da grande percentagem de Carbono, é importante salientar que este fica armazenado na madeira durante toda a sua existência, sendo apenas libertado para a atmosfera em caso de combustão.12 3
Composição química de qualquer espécie, no estado anidro:13 4
Carbono 49% Hidrogénio 6% Oxigénio 44% Azoto 1% Cinzas 1% 2.1.2.FÍSICAS -Condutibilidade elétrica
A condutibilidade elétrica da madeira varia muito com o seu grau de humidade. Seca, funciona como um bom isolante. Húmida, pelo con-trário, torna-se facilmente condutora de eletricidade. Esta é a proprie-dade que permite informar-nos sobre o grau de humiproprie-dade da madeira.
Assim sendo, como verificado na tabela em baixo, com o au-mento da humidade a resistência elétrica específica diminui.
12 SEGURADO, João Emílio dos Santos, Trabalhos de carpintaria civil, 7ªa edição,
Revista (sem data)
13 SAMPAIO, Professor Joaquim C. Apontamentos das aulas teóricas de Materiais
No entanto, os valores da resistência elétrica especifica estão sujeitos a alterações dependendo das espécies, massa volúmica e
direção, ainda que considerando o mesmo nível de humidade.14
-Dilatação térmica / Condutibilidade Térmica
Por norma, todos os materiais têm tendência a dilatar com o calor. No entanto, a dilatação térmica que a madeira experimenta é alterada pela retratilidade contrária, devido à perda de humidade que acompanha o aumento da temperatura, já que aumentando a temperatura a humidade diminui. Podemos, assim assumir que a ma-deira é um material bastante estável à ação do calor.
A madeira tem um calor específico muito alto, entre 0,4 e 0,7 Kcal/KgºC, com igual suporte de calor, aquece menos em relação a outros materiais. Por outro lado, a condutividade térmica da madeira é muito baixa, oscila entre 0 e 11K, valores baixos comparativamente por exemplo ao alumínio, que chega aos 172K. Uma parede dupla de madeira de 3 cm de espessura com uma caixa de ar no meio de 4 cm tem um coeficiente de transmissão térmica K=0,98, numa parede de alvenaria com caixa de ar seriam necessários dois panos de 22cm para obter um coeficiente semelhante (K=0,97).15 5
14 GAUZIN-MLLER, Dominique, Le bois dans la construction, Éditions du Moniteur,
Paris, 1990
15 Idem
Resistencia elétrica especifica
% 7 10 15 MΩxcm 22000 600 40 0,5 Teor de Humidade
38
-Acústica
Relativamente à capacidade de isolamento acústico este ma-terial é exemplar. Trata-se de um mama-terial orgânico fibroso, o que o torna um bom isolante acústico, no entanto a velocidade de propa-gação do som no seu interior varia segundo os tipos de madeira e a orientação das fibras: na direção axial, ronda os 4500 m/seg, e na transversal aproxima-se dos 3000 m/seg, dados referentes a sons de percursão. No que diz respeito a sons aéreos, o comportamento da
madeira tem um resultado superior aos restantes materiais.16 6
-Dureza
A dureza de um material é a resistência que este oferece à penetração de outro corpo. A madeira é um material facilmente penetrável, o que se revela uma característica importante em termos de trabalhabilidade.17 7
-Retratilidade
A retratilidade é a perda de volume provocada pela redução da humidade da madeira. É variável conforme o sentido das fibras. O processo de secagem da madeira, se exercido consoante as normas, e a impermeabilização superficial, através de pintura ou enverniza-mento, podem contribuir para a redução da retratilidade.18 8
-Inflamabilidade
O valor de combustão da madeira é aproximadamente 275ºC. Numa fase inicial a combustão é apenas superficial: se a tempera-tura não ultrapassar os 275ºC, cria-se uma camada com as cinzas de cerca de 1cm de espessura que irá proteger o resto da madeira. Para que este comportamento seja possível a dimensão mínima para a secção da peça é de 2,5 cm, no caso de utilização de espessuras inferiores, a madeira deverá ser protegida com materiais anti-fogo. Ao 16 HERZOG, Thomas, Timber Construction Manual, Birkhauser, Edition Detail,
Mu-nich, 2004.
17 Idem 18 Ibidem
contrário da ideia que é adotada pelo senso-comum, apesar da cama-da superficial queimacama-da, a madeira mantém as suas propriecama-dades mecânicas com mais sucesso do que outros materiais, aguentando as propriedades mecânicas até aos 1000-1100ºC, enquanto que o aço, por exemplo,começa a perder as suas propriedades mecânicas aos 200-300ºC.19 9
2.1.3.COMPORTAMENTO MECÂNICO
Tal como referido a respeito do comportamento físico, tam-bém as propriedades mecânicas da madeira apresentam uma grande variabilidade em função de fatores como a direção das fibras - maior resistência na direção das fibras; a densidade - quanto maiores forem os valores de densidade maior será a sua resistência; a humidade - a resistência diminui com o aumento do teor de humidade; e a duração das cargas, já que a aplicação de uma força contínua levará a rotura. Neste último caso, por exemplo, se a carga corresponder a 60% da capacidade resistente instantânea o limite de rotura serão 10 anos.20 10
Para testar e qualificar as propriedades mecânicas da ma-deira são realizados vários ensaios que sujeitam pequenos provetes sem defeitos a condições de execução normalizadas, com tempo de ensaio limitado e um teor de humidade fixa. Desta forma podem ser testados os comportamentos da madeira a ações como pressão e tração uniaxiais, paralela e perpendicularmente às fibras, assim como resistência à flexão, corte e fluência.
19 DOMONE, Peter, Construction materials: Their nature and behaviour, 3º edição, 1994 20 GAUZIN-MULLER, Dominique, Le bois dans la construction, Éditions du Moniteur,
40
figura (a) - Diagrama de tensão-extensão para resinosas submetidas a compressão e tração uniaxiais, paralelamente às fibras e em prove-tes isentos defeitos
figura (b) – Variação da resistência em função da orientação das fi-bras 21 11
Os gráficos demonstram o comportamento das madeiras resinosas submetidas a ensaios de tração e compressão uniaxiais, evidenciando avariação tendo em conta a orientação das fibras e o teor de humidade.22 12
O diagrama de tensão-extensão, para esforços de tração no sentido das fibras, demonstra a existência de uma fase inicial linear e elástica, onde o limite de proporcionalidade é bastante mais reduzido em compressão. Seguidamente, na fase curvilínea, a compressão notoriamente se estende mais até a rotura do que a tração. De sa-lientar que, neste caso, tendo em atenção a perfeição dos provetes, com fibras retas e sem nós, a resistência à tração representa o dobro da resistência à compressão. Na prática estes valores deverão ser reduzidos com fatores de correção, já que é inevitável a existência de defeitos na madeira como nós, descaio, fendas e empeno, tendo em especial atenção a tração, onde estes defeitos
21 Imagens retiradas de : PÓVOAS, Rui, Notas da disciplina de Sistemas
Estru-turais. Porto: Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto, 2012
22 PÓVOAS, Rui, Notas da disciplina de Sistemas Estruturais. Porto: Faculdade de
Arquitetura da Universidade do Porto, 2012Matéria da disciplina de Sistemas Estru-turais da Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto, Professor Rui Póvoas
têm mais influência comparativamente à compressão.23 13
O gráfico da figura (b) demonstra que apesar de a madeira apresentar elevada resistência à tração no sentido das fibras, na di-reção oposta a resistência é muito menor.
Com base na avaliação à resistência mecânica a partir de pequenos provetes (20x20mm de secção transversal) e sem defeitos, (Construction Materials, 1994) temos o quadro da figura (c), que apre-senta os valores médios das propriedades físicas e mecânicas das espécies mais utilizadas em Portugal.
Figura (c) – Variação da resistência à compressão de uma folhosa em função da densidade e do teor de humidade.24 14
Mais recentemente, com o objetivo de eliminar a necessidade de utilização de fatores de correção devido aos defeitos intrínsecos da madeira, foram realizados ensaios para classificar previamente a madeira medindo a resistência em peças de dimensão estrutural com defeitos.
2.2 .FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIABILIDADE DAS PRO-PRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DA MADEIRA
O propósito da utilização da madeira e a escolha da sua espé-cie são fatores inerentes à qualidade pretendida para a construção, assim como para o controlo da economia e segurança. Uma vez que, 23 PÓVOAS, Rui, Notas da disciplina de Sistemas Estruturais. Porto: Faculdade de
Arquitetura da Universidade do Porto, 2012
24 Imagem retirada de : PÓVOAS, Rui, Notas da disciplina de Sistemas Estruturais.
42
como demonstrado anteriormente, as propriedades deste material po-dem variar consoante a espécie, é importante conhecer e estudar o comportamento físico e a resistência da madeira a todos os fatores que vão influenciar a variabilidade das suas propriedades, tanto fatores naturais (consequência da própria natureza do material) como fatores tecnológicos (consequência da técnica de execução de ensaios).
Esta preocupação é fundamental para que arquitetos e engenheiros, possam projetar otimizando a qualidade construtiva do projeto.
2.2.1.FATORES NATURAIS
-Defeitos no interior do tronco (lenho)
Imperfeições como nós, fendas e fibras torcidas, dependendo da sua localização e dimensão poderão provocar anomalias consideráveis no comportamento físico e mecânico da peça de madeira. Este é um fator de extrema relevância quando a madeira é utilizado para uma estrutura.
-Massa volúmica do material
A massa volúmica aparente é um índice da distribuição ou concentração de material resistente existente no tecido lenhoso. Este fator permite estimar valores de outras propriedades com ela relacio-nadas por aplicação de fórmulas determirelacio-nadas experimentalmente, através de correlação.
- Localização da extração da peça no lenho
O resultado de qualquer ensaio sofre alterações conforme o provete é extraído do cerne, do borne, próximo das raízes ou próximo da copa. As propriedades do lenho podem variar bastante dependen-do da sua localização de extração.
- Humidade
A madeira é constituída por fibras de paredes celulósicas hidrófilas, pelo que o grau de humidade condiciona profundamente as propriedades do material. Assim, apresentará o máximo de resistência mecânica quando completamente seca, o mínimo quando completamente saturada e valores intermédios para diferentes teores de humidade entre esses dois extremos. O teor de humidade considerado normal para a madeira é de aproximadamente 15 %, quando atinge a estabilidade com a humidade no ar.
- Espécie botânica da madeira
A estrutura anatómica e a constituição do tecido lenhoso, pri-meiros responsáveis pelo comportamento físico e mecânico do ma-terial, variam de espécie para espécie. É aconselhável uma identifi-cação precisa da espécie a ser qualificada.25 15
2.2.2.FATORES TECNOLÓGICOS
Os fatores tecnológicos que influenciam a variação dos resultados são aqueles que resultam do procedimento dos ensaios: forma e dimensões dos provetes, orientação das forças aplicadas em relação aos anéis de crescimento e velocidade de aplicação das cargas. Esses fatores dizem respeito à distribuição de tensões internas nas peças, variável conforme a sua forma e dimensões, e às respostas anisotrópicas do material decorrentes da sua estrutura fibrosa orientada.
25 DOMONE, Peter, Construction materials: Their nature and behaviour, 3º edição,
1994 e HERZOG, Thomas, Timber Construction Manual, Birkhauser, Edition Detail, Munich, 2004.
46
Este capítulo introduz a componente teórica da dissertação, onde serão estudados vários aspetos que influenciam a viabilidade da utilização da madeira na arquitetura em Portugal. Conjugar as condições que este país oferece a nível de clima e área florestal com as propriedades da madeira, de modo a estudar a possibilidade de tor-nar este recurso um material competitivo neste tipo de Indústria. 3.1.DIVERSIDADE DE ESPÉCIES
Em Portugal, a densidade e a diversidade florestal explicam historicamente o desenvolvimento da construção em madeira. É certo que, atualmente,estas áreas florestais não são alvo do mesmo cuidado na adequação à utilização desta matéria-prima na construção como acontece no caso dos países nórdicos da Europa. No entanto, quanto maior for a exploração nesta área, maior será o incentivo ao cultivo controlado de florestas. Este argumento não contraria a possibilidade de importação de madeiras, assim como são importados muitos outros materias de construção. Mas, do ponto de vista da sustentabilidade ambiental, social e económica deve ser favorecida e incentivada a economia local, visto que este tem potencialidade para servir o país nas mais diversificadas áreas.
A diversidade de espécies maximiza as hipóteses de utilização da madeira para os mais variados fins, desde o papel, ao mobiliário, passan-do pela construção civil. Por esta razão é importante apresentar breve-mente as várias espécies que encontramos no território português. 26
As madeiras são identificadas pela sua nomenclatura comercial e designação botânica que pode ser completada em laboratório por microscópica comparando lâminas da madeira em questão, que são tratadas e comparadas com lâminas-padrão ou com um atlas de micro-fotografias. (ver anexo 1)
26 ( NP 890; Uriartt, 1992; Machado, 1996)COUTINHO, Joana de Sousa, Materiais
de Construção I, Madeiras, Dissertação de Mestrado Integrado de Engenharia Civil, FEUP, Porto, 1999
48
.Acácia Austrália Origem: Austrália
As fibras da Acácia Austrália conferem-lhe uma aparência muito característica: esta madeira combina tons de castanho e um rosado específico, trata-se de uma madeira de muito boa qualidade no que diz respeito à dureza, e de durabilidade média. Utilizada prin-cipalmente na construção civil, marcenaria e tanoaria.
O Castanheiro é abundante na região do Minho. É um exem-plo de qualidade e durabilidade: encontram-se muitos exemexem-plos de aplicação na construção com centenas de anos, e, depois de restau-rado, é voltado a utilizar por muitos mais anos. De elevada resistência mecânica,trata-se de uma madeira de certa dureza acima da média e bastante leve.É um bom exemplar utilizado no mobiliário, em soalhos, portas e revestimento.
.Castanho Origem: Europa
A melhor característica da madeira de carvalho é a durabi-lidade em contacto com o exterior, água e solo, resistindo à putre-fação. Depois de seca é fácil de moldar, apesar da sua dureza. É utilizado para as mesmas finalidades que o Castanho.
É uma árvore com um rendimento acima da média, já que a velocidade de crescimento pode atingir o triplo das outras espécies. Apesar de se tratar de uma madeira leve e moderadamente flexível, é resistente. Destaca-se das outras espécies pelas sua tonalidade clara. Funciona bem em espaços interiores, tanto pela aparência clara como pela durabilidade.É principalmente aplicado em carpintaria de limpos e pasta de papel.
.Carvalho Origem: Europa
.Choupo
50
.Eucalipto Origem: Oceania
Esta espécie encontra-se em abundância em Portugal, importa-da há cerca de duzentos anos importa-da Austrália. O clima português húmido foi a razão pela qual esta árvore cresceu e se multiplicou pelo país.
É uma madeira de grande densidade e resistência à prefuração e ao apodrecimento. Tem excelentes propriedades de maquinação, no entanto requer o uso de técnicas apropriadas de desdobro, para minimizar os efeitos das tensões de crescimento, bastantes evidentes nesta espécie. É utilizado para a produção de pasta de papel, placas para cofragem do betão e outrora para caminhos-de-ferro.
A característica de destaque desta espécie é a sua estabilidade dimensional, para além de ser uma das mais duráveis. É de dureza comparável ao Castanheiro, no entanto bastante simples de trabalhar. Predomina nos revestimentos interiores e mobiliário interior.
.Nogueira
.Sobreiro Origem: Europa
Uma das espécies mais características do nosso país de onde é extraída a cortiça. Esta é a razão principal pela qual é pouco utiliza-da para a construção civil.
A mais abundante da família das resinosas em Portugal e mais utlizado na indústria da construção. Esta população desenvolveu-se no país naturalmente após plantação pelo facto do seu enraizamento ser aprumado e profundo que permite a recuperação de solos pobres e erodidos, protegendo do vento e contribuindo para a fixação de dunas.
O elevado número de nós faz com que este exemplo seja pou-co flexível embora bastante durável e resistente, por isso, utilizado em todos os ramos da construção.
.Pinho
que permitem o seu total reaproveitamento e um manuseamento relativamente fácil e rápido. As novas tecnologias permitem não só aproveitar todas as partes do lenho, como conjugar as direções das fibras da madeira de modo a optimizar a sua capacidade mecânica e economizar no produto final. Podem ser ainda adicionados produtos químicos neste tipo de derivados para adicionar propriedades não existentes na madeira maciça, como por exemplo a impermeabilização. Assim se desenvolveu um processo em que as Indústrias portuguesas começaram a rejeitar a utilização de madeiras exóticas e grandes pranchas, substituindo-as por madeiras modificadas com base no pinho.
Os derivados da madeira podem ser utilizados para estrutu-ras, ornamentação, mobiliário e revestimentos, resultando numa ver-satilidade eficiente nos vários usos da madeira na construção.
Estes processos resultam numa melhor relação resistên-cia-peso, peças mais homogéneas e variações dimensionais mais re-duzidas. Do ponto de vista económico e ambiental, a produção destes derivados reduz a quantidade de desperdícios lenhosos e permite o aproveitamento de espécies florestais secundárias.
As placas de derivados sao subdivididas em categorias
con-soante o nivel de desagregação.27
- Serragem
Placas de madeira maciça
- Desenrolamento
LVL (madeira lamelada colada) Contraplacado
- Destroçamento grosseiro
OSB
- Destroçamento fino
Aglomerado de partículas de madeira Aglomerado de madeira-cimento
- Desfibramento
Aglomerado de fibras
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.Madeira lameladada colada
A constituição das peças de madeira lameladada colada per-mite colmatar alguns dos defeitos da madeira maciça. São retirados defeitos como nós, fio inclinado ou fendas, podendo ainda optar- se por colocar as folhas de pior qualidade no centro, e as de melhor qualidade no exterior. O derivado obtém melhores resultados mecâni-cos do que a madeira maciça, o coeficiente de variação em termos de resistência e rigidez encontra-se entre os 10 % e os 15%, ao passo
que na madeira maciça os valores estão à volta dos 20 a 45%.28
A madeira lameladada colada é essencialmente usada para elementos estruturais, como vigas e pilares.
Com base no processo de construção da madeira lamelada colada, foi criado o CLT (Cross Laminated Timber) que se trata de um derivado equivalente ao anterior, mas com diferentes escalas e formas de utilização. Tem um aspecto maciço e pode ser produzido em grandes dimensões de modo a ser utilizado como um painel inteiro com o objetivo de completar toda a dimensão de uma laje ou parede e funcionar como elemento estrutural. Trata-se de uma inovação tecnológica que permite diminuir o número de peças estruturais numa construção, assim como a sua montagem por módulos, desta forma aumentando significativamente a velocidade de execução de uma obra.29
fig.11
fig.12
28 MACHADO, José Sapariti, Placas de derivados de madeira, LNEC, Lisboa, 2005 29 http://www.usp.br/nutau/madeira/paginas/introducao/sistema.htm consultado em
Janeiro, 2015 PONTES DA COSTA, Ana Alexandra., Construção de Edifícios com Cross Laminated Timber (CLT), Dissertação de Mestrado Integrado de Engenharia Civil, FEUP, 2013
Fig 11. Madeira lameladada colada
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.Contraplacado
O contraplacado é obtido através da colagem de várias folhas de madeira, (usualmente 3, 5, 7 ou 9 milímetros) onde as fibras variam a orientação perpendicularmente de camada para camada. Esta mistura de camadas pode incluir várias espécies de madeira, quer resinosas, ou folhosas.
Esta colagem de placas finas é feita através de uma resina, que é escolhida consoante a exposição e localização da placa de madeira: interior ou exterior, espaço húmido ou seco.
O contraplacado apresenta uma maior resistência mecânica na direção perpendicular às fibras da camada exterior e maior estabilidade dimensional comparativamente à madeira maciça, através do cruzamento de direções das camadas.
A principal aplicação do contraplacado é o mobiliário. .OSB
As placas de OSB são constituídas por lascas de madeira com dimensões compreendidas entre os 5 a 75 mm. Este tipo de aglomerado é mais económico que o aglomerado de partículas, sendo que utiliza menos resina devido ao tamanho das lascas.
É geralmente utilizado para o revestimento de interiores e mobiliário, podendo também ser utilizado para revestimentos exteriores, se forem alteradas as propriedades químicas, e para estruturas. .Placas de aglomerados de partículas de madeira
Este aglomerado é obtido através da adesão de pequenas partículas de madeira (85%), coladas por uma resina sintética aplica-da sob pressão e calor. Podem ainaplica-da ser adicionados, como noutros exemplos de utilização de resina, aditivos para melhorar o desem-penho em relação à estabilidade dimensional, reação ao fogo, humi-dade e proteção contra agentes biológicos.
fig.13
fig.14
Fig 13. Contraplacado
Fig 14. OSB
58
.Placas de aglomerado madeira-cimento
Este derivado é semelhante aos aglomerados tradicionais, no entanto difere no material que serve de junção, em vez de resina, é o próprio cimento que faz essa função (80% da composição final).
Este tipo de placa é usualmente utilizado em revestimentos exteriores.
.Placas de aglomerado de fibras de madeira
São consideradas placas de aglomerados de fibra aquelas que apresentam uma espessura nominal igual ou superior a 1,5mm e sejam fabricadas a partir de fibras lenho- celulósicas com a apli-cação de calor e/ou pressão. A coesão primária entre fibras resulta do empastamento das fibras e das suas propriedades adesivas, ou da adição de uma resina sintética.
fig.16
16. Placas de aglomerado madeira-cimento
60
3.3. PROTEÇÃO E MANUTENÇÃO DA MADEIRA
A madeira como material orgânico torna-se vulnerável ao ataque de agentes destruidores de vários tipos. Este facto não repre-senta automaticamente uma desvantagem do uso desta matéria-prima para a construção, como se verá mais à frente, pois existem soluções, algumas delas de carácter definitivo. O senso-comum enumera diver-sas desvantagens da madeira como material construtivo, usando como argumento as construções em madeira antigas em Portugal. A maioria destes exemplos são construções com décadas de existência onde o tratamento da madeira é ausente ou rudimentar e pouco eficaz. Este argumento influencia na discussão da utilização da madeira quando proposta pelo técnico como material de construção, tanto a nivel es-trutural como a nível ornamental, levando os potenciais clientes a con-tra-argumentar com a vulnerabilidade do material a ataques de agen-tes corrosivos ( biológicos, e não biológicos) baseado nos exemplos com que lida diariamente.
No entanto, como se demonstrará neste capítulo, actualmente a vulnerabilidade da madeira aos vários ataques corrosivos já nao representa uma desvantagem significativa, pois existem tratamentos eficazes, tanto de longa duração como permanentes.
Seguidamente, apresentar-se-á uma breve descrição sobre os vários agentes destruidores e o modo como estes interferem com a qualidade e as propriedades da madeira, de forma a compreender melhor como funcionam os tratamentos.
3.3.1 AGENTES DE DEGRADAÇÃO .Agentes Bioticos
São considerados agentes bióticos os fungos e os insectos. Os fungos provocam um efeito corrosivo na madeira de menor perceção que os insectos. O ataque pode ser parcial ou integral, dependendo do tipo de fungo e concentra-se principalmente nas zonas de maior teor de humidade. As consequências dos ataques de fungos, são a alteração da
Fig 18. Consequencia do ataque de fungos na madeira
30 GARCIA, João Leite, “Tectónica: madeira_madeira”, revista Arquitetura Ibérica,
no26, 2008
fig.18
cor da madeira nas zonas de ataque e o enfraquecimento das fibras da madeira. Estes indícios indicam-nos que o nível de humidade da madei-ra é superior ao desejado, fator que compromete o estado da madeimadei-ra.30 O outro tipo de agente biótico são os insectos, dos quais os mais conhecidos causadores de degradação são as carcomas e as térmitas.
O ataque corrosivo das carcomas é consequência do seu ciclo metarmofósico, a fêmea adulta aproveita as estreitas fissuras na madeira para depositar os ovos, em cada um deles nasce uma pequena larva que começa a traçar o seu percurso alimentando-se das substâncias nutritivas da madeira como a celulose e outros açucares, assim originando pequenas galerias. A carcoma ao alimentar-se separa os materiais de composição e recusa o serrim que fica para trás, sinal característico do ataque deste insecto. Acaba por estabilizar-se num local para se preparar para efectuar a metarmofose.
62
Por fim acaba por abandonar já na última fase adulta, com o objetivo de acasalar e dar continuidade ao ciclo da espécie
comprom-etendo o estado saudável da madeira por muito mais tempo.31
As térmitas são caracterizadas por insectos sociais, pois ata-cam a madeira em forma de colónias numa organização social de um modo semelhante à organização das abelhas e das formigas.
O que diferencia o ataque das carcomas do ataque das térmitas é a profundidade do ataque de cada. As térmitas apenas constroem galerias ao nivel exterior da madeira, exercendo a destruição de fora para dentro sem deixar marcas de serrim, contrariamente ao ataque proveniente das carcomas do interior para o exterior.
Apesar das diferenças, ambos provocam uma ação extremamente corrosiva na madeira.
.Agentes Abióticos Água e Sol
Enquanto árvore, a água é um elemento essencial para a distribuição de nutrientes e a sua sobrevivência. Contudo, depois de cortada, a água torna-se um elemento indesejado para a madeira, sobretudo quando em quantidades excessivas. É necessário controlar o teor de humidade do tronco para que este se encontre entre os 8 e
os 12%.32 Este controlo será possível se o tronco for submetido a um
processo de secagem e estabilização de humidade.
A alteração do teor de humidade da madeira conduz a uma instabilidade dimensional que, por sua vez, prejudica as propriedades físicas da madeira e danifica as peças dificultando o processo de montagem.
A estabilização do grau de humidade nos 12% previne o ataque de fungos, uma vez que quando este se encontra entre os 12% e os 45%, proporciona à madeira os nutrientes necessários que
estes agentes se alimentam.33
31 MORALES MENDES, Enrique, 1o Curso de construccion en madera, 1991 32 Idem
33 Ibidem fig.19
Fig 19. Ataque de carcomas na madeira
64
Quanto ao Sol, é um dos piores inimigos da madeira, altera as dimensões e o teor de humidade das peças expostas. O tratamento para peças de interior não é o suficiente para proteger a madeira ex-posta ao Sol.
A madeira é afectada pelos raios ultra-violeta e infra-vermelhos. Os raios ultra- violeta queimam as células da superfície, mas nao aquecem a madeira; por sua vez os raios infra-vermelhos, aquecem a superfície originando tensões que provocam fissuras na madeira. 3.3.2 .SOLUÇÕES E TRATAMENTOS
.Primeiros tratamentos
Os produtos protetores da madeira datam já do século XVIII, apesar do tradicional método conhecido como “chamuscar” a madeira ser já utilizado na pré-história, principalmente para as pontas de instrumentos de caça.
No ano de 1716 foi registada a primeira patente de produto industrial para a proteção da madeira: foi produzido um produto an-ti-sético para proteger as estruturas portuárias e navais a ataques de moluscos marinhos. Mais tarde, no século XIX, iniciam-se os primeiros estudos a nível científico sobre a proteção das madeiras, como foco principal nas madeiras em contacto permanente com a água (embar-cações e construções navais). No entanto estes métodos não podiam ser utilizados no interior das habitações e no mobiliário, pois eram tratamentos agressivos que manchavam a madeira e tinham um odor
demasiado intenso.34
Como alternativa a estes tratamentos agressivos, começaram por se utilizar vernizes à base de azeites vegetais, mas estes por sua vez, quando utilizados no exterior tinham muita pouca duração.
No início do século XIX foi desenvolvido o tratamento de impreg-nação sob pressão com o auxílio da autoclave, explicado posteriormente. Dados estes problemas, no decorrer do século XX, os estudos para os tratamentos da madeira foram aprofundados na tentativa de en-34 MORALES MENDES, Enrique, 1o Curso de construccion en madera, 1991
contrar a solução mais eficaz e duradoura. O objectivo era encontrar uma solução que não danificasse a madeira, não tivesse odores desa-gradáveis ao homem, de fácil aplicação e de efeito permanente.
Em 1920, o engenheiro dinamarquês Sigurd Dyrup desen-volveu um protector de madeira integral com o seguinte raciocínio:
“não podendo aplicar cresosotos à madeira exposta às intempéries porque têm um odor desagradável e deixam a sua superfície escura e gordurosa, e não podendo aplicar vernizes peliculares porque se degradam em pouco tempo e deixam resíduos, deve procurar desen-volver-se um produto que contenha os agentes protectores específicos para cada tipo de agente corrosivo e que preferencialmente seja fácil de aplicar, não tenha odores desagradáveis e que garanta o efeito no maior prazo possível mantendo a beleza da madeira” 35
Foram então estudadas soluções para cada caso: para com-bater os efeitos solares são utilizados pigmentos que têm a capaci-dade de refletir as radiações; para o controlo de humicapaci-dade são uti-lizadas resinas que possibilitam a impermeabilização da superfície da madeira; os insectisidas e fungicidas são as soluções mais eficazes para prevenir fungos e insectos.
Tipos de protetores
Dentro das várias opções que protegem a madeira dos ataques externos, uns com mais eficácia do que outros, existem três tipologias diferentes de tratamento com vantagens e desvantagens diversas.
Os naturais onde é utilizado o azeite proveniente da destilação do carvão ou da madeira. O mais conhecido é o creosoto, que se obtém dos resíduos das fábricas de gás em grandes fornos. Este tratamento é altamente tóxico, representando deste modo um grande inimigo para os agentes xilófagos. Este tratamento não corrói os metais, e fixa-se permanentemente na madeira, o que prolonga o seu efeito. Tem como desvantagem o escurecimento da superfície da madeira.
66
Os hidrossolúveis, esta tipologia de tratamento é constituída pela associação de vários sais, como o sulfato de cobre, biocromato de potássio, sulfato de zinco, ácido crômico, ácido arsénico, ácido bórico entre outros compostos. Este tratamento pode ser vantajoso pelo factor económico, dada a junção da água para o dissolver, no entanto é mais uma forma de transportar água para o interior da ma-deira que, não controlado poderá influenciar na variabilidade dimen-sional da peça.
E por fim, os protetores orgânicos são formulas compostas por sintéticos e um dissolvente orgânico. Este tratamento é expres-sivamente mais eficaz em relação aos vernizes tradicionais, protege a madeira integralmente de todos os ataques corrosivos, permite a respiração do material e é fácil de aplicar e manter.36
3.3.3.TRATAMENTO INICIAL DE SECAGEM DA MADEIRA
A secagem da madeira é um dos primeiros processos de tratamento, e é crucial para garantir o uso correcto e a durabilidade pretendida desta matéria-prima.É um tratamento de primeira fase muito importante sabendo que a humidade na madeira pode atingir 70% da sua massa, e que proporciona alterações dimensionais nas peças consoante o nível de humidade.
Este tratamento pode ser executado de duas formas: seca-gem natural, realizada ao ar livre, ou artificial, realizada em secadores apropriados para o efeito. No processo de secagem natural, a madei-ra é colocada ao ar livre em blocos sepamadei-rados pamadei-ra a circulação do ar.
À temperatura ambiente, após um longo período de tempo (alguns meses), a madeira atinge o teor de humidade adequado. É um processo mais económico, rejeita excessiva maquinaria e mão-de-obra, no entanto exige mais tempo e espaço.
Fig.21
36 HERZOG, Thomas, Timber Construction Manual, Birkhauser, Edition Detail,
68
A secagem artificial é realizada em câmaras fechadas onde são controladas as condições de temperatura para acelarar o proces-so de secagem.
Em modo de conclusão, o processo de secagem devidamente executado, permite a redução do peso das peças: as propriedades mecânicas sofrem poucas alterações, e com um material estrutural mais leve as cargas diminuem e exigem menos esforços. Para além disso, quanto mais leve for o produto, mais económico será o seu transporte. É benéfico na reação do comportamento térmico e elétri-co do material, oferece melhores elétri-condições de elétri-colagem, reduz as hipóteses de ataques de fungos e por fim, aumenta a estabilidade
dimensional da madeira.37
3.3.4.TRATAMENTO EM AUTOCLAVE
O tratamento industrial mais comum, seguro e eficaz na aplicação dos protetores e preservantes da madeira é o tratamento em autoclave.
A autoclave é um cilindro que suporta pressões superiores à pressão atmosférica onde a madeira é introduzida após cortada. O preservante a utilizar neste processo depende do efeito desejado e do destino da madeira, influenciando na variabilidade de custos e na eficácia deste mesmo tratamento.
37 HOYET, Jean-Michel, Guide Bordages Bois, Editions Réginex – France,
Fig.22
Figura 22. Etapas do processo de tratamento da madeira em autoclave
Este é o tratamento mais eficaz, e com melhores resultados na impregnação profunda das soluções preservantes na madeira.
O processo industrial de autoclavagem está dividido em diferentes fases descritas por ordem:
-Introdução da madeira, depois de seca, no cilindro de alta pressão; - Após fechado o cilindro, inicia-se o processo de vácuo, extraíndo assim o ar da autoclave e das cavidades celulares da madeira; -Inicia-se a inserção da solução preservante na autoclave, ainda em vácuo;
-Sob alta pressão a solução é injetada na madeira até à saturação; -Após a pressão, a solução excedente é transferida de novo para o reservatório.
-Execução do vácuo final para retirar o excesso da solução preser-vante da superfície da madeira.
70
3.4 .SUSTENTABILIDADE NO USO DA MADEIRA
Este tema surge como consequência da atual preocupação enraizada na sociedade com os problemas ambientais. O impacto no ambiente causado pelos diversos fatores é cada vez mais alvo de estudo e crítica. A preocupação com a sustentabilidade ambiental procura minimizar os grandes impactos das mais diversas indústrias. A construção não é uma exceção, é aliás, um dos setores mais preocupantes, tendo em conta a dimensão do impacto que esta tem no ambiente e na sociedade. A indústria da construção é uma das principais consumidoras de uma parte significativa dos recursos
naturais e de energia produzida.38
Assim, o conceito de sustentabilidade surge com o objetivo de prolongar a utilização do mesmo recurso para diferentes fins garantindo assim a satisfação de necessidades de gerações futuras.
Em Portugal, este ainda não é um argumento influente na construção. O principal material para construir continua a ser o convencional betão, tanto para estrutura como para enchimentos e acabamentos. A produção deste material requer quantidades muito elevadas de energia, proveniente de fontes altamentes poluentes, normalmente combustíveis fósseis. Para além deste fator de grande exigência energética de produção, a reutilização deste material não é fácil, tanto pela sua constituição como pela dificuldade de separação dos outros materiais. O mesmo não acontece no caso do aço, em que é possível reutilizar uma percentagem considerável da construção, mas que, tal como a madeira, não tem ainda grande aceitação da
construção portuguesa.39
No que refere à sustentabilidade, a madeira constitui uma melhor solução, quando comparada com o betão.É um material reutilizável, as peças podem ser tratadas e restauradas podendo ser reutilizadas para diferentes fins.A transformação da matéria- prima 38 HERZOG, Thomas, Timber Construction Manual, Birkhauser, Edition Detail,
Munich, 2004
39 MATEUS, R., & Bragança, L. Tecnologias construtivas para a sustentabilidade
para o produto final adequado à construção requer apenas energia no processo de abate das árvores e corte e secagem das peças, já que o processo de secagem poderá ser totalmente efectuado do
aproveitamento da exposição solar.40
A propriedade de resistência térmica da madeira representa mais uma vantagem no campo da sustentabilidade, uma vez que diminui significativamente o uso energético para o aquecimento dos espaços interiores.
A extração da madeira deverá fazer parte de um ciclo sustentável. Na mesma área de onde este foi extraído, imediatamente a seguir, podem ser criadas as condições necessárias para que este espaço volte a ser a fonte deste mesmo recurso. As áreas florestais são periodicamente reabastecidas de novas plantas para assim manter o ciclo de fornecimento do recurso. Um outro argumento a favor da reflorestação é o processo de fotossíntese: a absorção do dióxido de carbono em troca da libertação de oxigénio, enquanto árvore, e o armazenamento de dióxido de carbono já na fase de tronco, que apenas será libertado no caso de combustão ou deteoriação.
Entre os vários fatores necessários para a definição de uma
construção sustentável, entram em destaque os seguintes: 41
- Economizar energia: Este parâmetro relaciona-se com as-pectos como a minimização dos consumos energéticos durante a fase de construção até à fase de utilização. Como já referido anterior-mente, a madeira requer pouca energia desde a fase inicial de con-ceção até à fase final de montagem (corte e controlo de humidade);
- Maximizar a durabilidade dos edifícios: A resistência e durabili-dade dos edífícios é hoje em dia um fator prioritário. Com os tratamentos adequados a madeira tem a capacidade de maximizar a durabilidade dos edifícios por centenas de anos. As ligações das peças de madeira apresentam também um fator a favor neste parâmetro, pois são ligadas por peças metálicas e parafusos que facilitam a substituição de elemen-40 MATEUS, R., & Bragança, L. Tecnologias construtivas para a sustentabilidade
da construção, 2006
72
tos isolados, o que prolonga o período de vida do edifício;
- Planear a conservação e a manutenção dos edifícios: Inde-pendentemente da durabilidade dos edifícios, estes têm um tempo limitado de vida e de estado de preservação das condições mínimas de segurança. Os edifícios acabam por se deterioar através de ações físicas, químicas e mecânicas. Para além de ser um material de fácil conservação e manutenção, a madeira é, em Portugal, um material muito utilizado na reabilitação de edifícios. É de rápida aplicação, fácil de dimensionar e de substiuir peças degradadas sem recorrer à uti-lização de maquinaria de grandes dimensões;
- Apresentar baixa massa de construção: “Quanto maior for a massa total do edifício, menor será a quantidade de recursos naturais
incorporada”.42 Uma construção com estrutura em madeira, será mais
leve do que a maioria dos prinicpias materiais estruturais concorrentes; - Minimizar a produção de resíduos: O corte e a manutenção da madeira produzem resíduos que são aproveitados de várias formas, dependendo da sua dimensão. Estes resíduos podem ser aproveita-dos para a constituição de derivaaproveita-dos da madeira, como já demonstrado anteriormente, e para a combustão e aquecimento a nível doméstico.
Em modo de conclusão, a madeira é um material que pode ser considerado ecoeficiente. Possui um baixo impacto ambiental desde a fase de extração, até à fase de devolução ao meio ambiente. Não requer nem possuí grandes quantidades de produtos químicos nocivos à camada de Ozono; tem capacidade para oferecer boa durabilidade; incorpora baixa energia primária; está disponível como recurso a cur-tas distâncias de qualquer local de construção em Portugal e possui capacidade para poder ser reciclada e reutilizada.
42 MATEUS, R., & Bragança, L. Tecnologias construtivas para a sustentabilidade
