FABRICO DE ESTRUTURAS LAMELADAS-COLADAS COM MADEIRA DE PINHO BRAVO TRATADA EM AUTOCLAVE
1
Florindo Gaspar, 2Helena Cruz, 2Lina Nunes e 3Augusto Gomes 1
Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria, LEIRIA
2
LNEC, Núcleo de Estruturas de Madeira, LISBOA
3
Instituto Superior Técnico, Depto de Engª Civil e Arquitectura, Área de Mecânica Estrutural e Estruturas, LISBOA
Resumo. A viabilidade da utilização de madeira de pinho bravo no fabrico de estruturas
lameladas-coladas foi objecto de estudos realizados nomeadamente no LNEC, envolvendo madeira não tratada.
A utilização desta espécie poderá, no entanto, assumir um interesse particular no fabrico de estruturas para exteriores, ou em outras situações em que o risco de ataque biológico determine a necessidade de utilizar madeira com tratamento preservador em profundidade.
Nesse sentido, tem vindo a ser desenvolvido pelos autores um projecto de investigação destinado a avaliar a viabilidade da colagem da madeira de pinho bravo tratada com um produto preservador alternativo ao CCA, adequado às classes de risco 3 e 4.
Na presente comunicação dá-se conta das motivações deste estudo, descreve-se o programa de trabalho experimental e discutem-se os resultados entretanto obtidos.
1. INTRODUÇÃO
As estruturas de madeira lamelada-colada são, desde há muito, fabricadas e utilizadas em diversos países, nomeadamente, nos Estados Unidos da América, na Alemanha - onde surgiram pela primeira vez em 1901 pelo seu criador Otto Hetzer -, na Noruega, na Suécia e em outros países da Europa. Desde o início, a implementação deste tipo de estrutura foi um sucesso, conhecendo um grande incremento de produção durante a 2ª Guerra Mundial - em especial nos Estados Unidos da América -, o que se deveu também ao avanço tecnológico na área das colas sintéticas, que proporcionaram uma significativa melhoria na durabilidade deste tipo de produtos, em oposição às colas de caseína até então utilizadas.
Pode dizer-se que, a aplicação deste tipo de material em Portugal foi, até há poucos anos quase nula, sendo hoje em dia comercializada madeira lamelada-colada sobretudo fabricada com espécies importadas.
Dada a importância que o pinho bravo apresenta para o nosso país, foi estudada a utilização desta espécie em estruturas de madeira lamelada-colada, nomeadamente no Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Esses estudos incidiram, no entanto, apenas sobre madeira não tratada para aplicação em interiores protegidos.
A utilização desta espécie poderá, no entanto, assumir um interesse particular no fabrico de estruturas para exteriores, ou em outras situações em que o risco de ataque biológico determine a necessidade de utilizar madeira com tratamento preservador em profundidade.
Com esta motivação, está a ser presentemente desenvolvido um projecto de investigação, constituindo uma tese de mestrado no âmbito da utilização da madeira de pinho bravo em estruturas lameladas-coladas, destinado a avaliar a viabilidade da colagem da madeira de pinho bravo tratada com um produto preservador adequado às classes de risco 3 e 4.
2. A UTILIZAÇÃO DO PINHO BRAVO EM ESTRUTURAS LAMELADAS-COLADAS
2.1. A aptidão da madeira de pinho bravo
Segundo Pontífice de Sousa (1990), as espécies mais usadas no fabrico de estruturas lameladas-coladas na Europa, são: o espruce (Picea abies), o abeto (Abies alba), a casquinha (Pinus sylvestris) e a pseudotsuga (Pseudotsuga menziessi). O mesmo autor (1990), refere também que, nos Estados Unidos da América, as espécies mais utilizadas são a pseudotsuga e o pitespaine, que abrange um conjunto de espécies designadas naquele país por “Southern Pine” (Pinus palustris, Pinus elliottii, Pinus echinata e Pinus taeda). Terá pois interesse comparar as características físicas e mecânicas destas espécies com as do pinho bravo nacional, de modo a tentar averiguar potenciais vantagens ou desvantagens do pinho bravo para o fabrico de estruturas lameladas-coladas. O quadro 1 apresenta os valores médios das propriedades mais relevantes, obtidas para madeira limpa (sem defeitos).
Observa-se que, globalmente, o pinho bravo tem acentuada semelhança com as espécies utilizadas na Europa e na América em estruturas de madeira lamelada-colada, apresentando no entanto valores de densidade e módulo de elasticidade bastante superiores à generalidade das espécies de Resinosas, com excepção do pitespaine que se aproxima bastante dos valores do pinho bravo.
Quadro 1.Características das principais espécies usadas em madeira lamelada-colada* Casquinha2
Característica Pinho
bravo1 Redwood Scots pine Espruce 3
Pseudotsuga4 Pitespaine5
Densidade 0,53 - 0,60 0,4 0,53 0,45 0,46 - 0,50 0,51 - 0,59
Radial 4,9 2,6 4,1 4,2 3,8 - 4,8 4,6 - 5,4
Tangencial 8,6 4,6 7,9 9,4 6,9 - 7,6 7,4 - 7,7
Retra cção total (%) Volumétrica 14,2 7,0 12,7 14,2 10,7 - 12,4 12,1 - 12,3
Tensão de rotura 98,4 69 98 75 82 - 90 88 - 112 Flexão estátic a (N/mm 2 ) Módulo de elasticidade 13800 9250 11760 10500 10300 - - 13400 12100 - - 13700 Compressão axial - tensão
de rotura (N/mm2) 47,3 - 57 42 54 39 43 - 51,2 48,2 - 58,4
Tracção transversal -
tensão de rotura (N/mm2) 3 1,7 2,9 2,2 2,3 - 2,7 3,2
Tracção axial - tensão de
rotura (N/mm2) 89,4** - 102 90 107,6 80
Corte - tensão de rotura
(N/mm2) 10,2 1,5 9,8 - 7,8 - 10,4 9,6 - 11,6
* - Valores médios referidos ao teor de água de 12 %
** - Valor obtido de madeira seca ao ar, mas sem correcção para a humidade de 12 %
1
- Fonte: Mateus (1961)
2
- Fonte: Machado, J. Saporiti et al. (1997)
3
- Fontes: Carvalho (1996); http://www.storaenso.no/CDAvgn/main/0,,1_-4705-5754-,00.html
4
- Fonte: FPL - Wood Handbook (1999)
5
- Fonte: FPL - Wood Handbook (1999). Valores referidos para o conjunto das 4 espécies designadas por “Southern Pine”, à excepção da tensão de rotura à tracção que foi obtida para apenas uma delas.
A densidade é uma das propriedades da madeira que se sabe afectarem a colagem. Segundo Vick (em FPL, 1999), a resistência das ligações coladas cresce com a densidade da madeira até um limite de 0,7 a 0,8 kg/m3, acima do qual a resistência da ligação decresce.
Com efeito, compreende-se que o aumento da densidade, e consequentemente da resistência ao corte da madeira, determine o aumento da resistência da ligação colada enquanto a rotura ocorrer pela madeira. Para valores muito mais elevados de densidade, teremos uma penetração de cola mais reduzida e uma resistência da madeira cada vez mais elevada, fazendo com que a rotura passe a ocorrer pela cola, passando o acréscimo de densidade a ter um efeito negativo. Para além disso, os extractivos existentes frequentemente em espécies de grande densidade podem afectar a penetração e a cura das colas. Nesta perspectiva, a densidade relativamente elevada do pinho bravo parece ser uma vantagem, devendo no entanto ser evitadas as peças com teor elevado de resina.
As variações dimensionais da madeira, ocorridas durante e após a cura da cola, podem contribuir para a deterioração das ligações coladas em presença de variações de humidade, por introduzirem tensões elevadas na junta colada. Por essa razão, coeficientes de retracção elevados serão uma potencial desvantagem. No que se refere a este aspecto, verifica-se que os coeficientes de retracção do pinho são dos mais elevados de entre as espécies em comparação, embora semelhantes aos do espruce, que é de longe a madeira mais utilizada em estruturas na Europa.
Embora possa ser argumentado que o espruce, por ser menos impregnável que o pinho, será mais lento a reagir à variação das condições ambientais, há que atender a que as grandes secções transversais das estruturas de madeira lamelada-colada possuem sempre uma inércia razoável a essas variações, pelo que em ambientes interiores a estabilidade dimensional não é geralmente condicionante. Em contrapartida, em aplicações no exterior, este aspecto assume maior importância, mas aqui outros aspectos como a própria durabilidade do material (especialmente em relação a fungos e térmitas) bem como a sua tratabilidade, passarão a ser determinantes, podendo aí a opção pela madeira de pinho revelar-se mais adequada, conforme adiante se verá.
Em termos das restantes propriedades mecânicas, a comparação directa dos valores do quadro (madeira limpa) será menos significativa, uma vez que a presença e importância dos defeitos nas peças com dimensão real, ou seja a classe de qualidade considerada, será determinante da resistência das lamelas a utilizar no fabrico dos lamelados-colados.
A adequação do pinho bravo para o fabrico de estruturas lameladas-coladas é reconhecida na norma EN 386 (2001), que refere um conjunto de espécies que têm sido utilizadas no fabrico de madeira lamelada-colada, entre as quais figura o pinho bravo, como resultado da experiência francesa com esta madeira proveniente das florestas francesas do Landes.
A adequação da madeira de pinho nacional para este fim foi investigada em alguns estudos realizados no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, sobretudo entre 1978 e1990.
O primeiro destes estudos foi realizado por Franco da Costa (1978), que usou madeira de pinho bravo não seleccionada e não tratada, colada com uma cola do tipo fenol-resorcinol- -formaldeído, tendo avaliado a resistência à tracção transversal, fendimento e corte da junta colada.
Posteriormente, Cruz (1985) produziu em laboratório 15 vigas (0,12 × 0,15 × 0,75 m), com 6 lamelas de 2 cm de espessura cada, utilizando madeira de pinho bravo não tratada e uma cola de resorcina-formaldeído. Estas vigas destinaram-se à obtenção de provetes para ensaios de corte pela junta colada e pela madeira e, para ensaios de delaminação. Este estudo pretendeu avaliar a influência da densidade da madeira na qualidade da colagem e a relação entre a resistência ao corte da madeira e a resistência da junta colada, confirmando a viabilidade técnica de colagem da madeira de pinho bravo com essa cola.
Pontífice de Sousa (1990) conduziu um estudo mais vasto, envolvendo a produção, em ambiente industrial, de 15 vigas com dimensões reais (3,75 × 0,08 × 0,18 m), constituídas por 6 lamelas de 3 cm de espessura. Novamente foi usada madeira de pinho bravo não tratada,
classificada visualmente segundo normas então vigentes, e cola de fenol-resorcinol-formaldeído. Após o ensaio de flexão das vigas, foram extraídos provetes para realização de ensaios de delaminação e de corte pela junta colada. Foram também realizados ensaios de flexão sobre ligações de entalhes múltiplos, do tipo das incorporadas nas vigas. Para além da campanha experimental, foi realizado um estudo de viabilidade económica, baseado em estimativas de custo. Deste trabalho concluiu-se a viabilidade técnica e económica das estruturas de madeira lamelada- -colada de pinho bravo.
A questão da colagem de madeira de pinho bravo tratada com produtos preservadores não foi, no entanto, abordada nestes estudos, permanecendo a dúvida de o eventual tratamento poder afectar, ou mesmo comprometer, a qualidade e a durabilidade da colagem, o que motivou a realização do presente trabalho de investigação.
2.2. Durabilidade
2.2.1. A influência das linhas de cola
A durabilidade das estruturas de madeira lamelada-colada depende, sobretudo, da resistência e durabilidade das colas empregues e da durabilidade da madeira.
As colas utilizadas neste tipo de estruturas, hoje em dia, têm uma constituição à base de resinas sintéticas, apresentando de um modo geral uma boa resistência mecânica, resistência à humidade e a temperaturas elevadas e elevada durabilidade face a agentes biológicos. O tipo de cola empregue é determinado pelas condições de serviço previstas para a estrutura (classe de serviço, ver Eurocódigo 5 (1998)), recomendando-se o uso de colas de resorcina-formaldeído (R-F), fenol-resorcina-formaldeído (P-F) ou fenol-resorcinol-resorcina-formaldeído (P-R-F) em ambientes exteriores ou em que a temperatura de serviço possa exceder 50ºC, podendo, em situações menos exigentes, ser usadas colas de ureia-formaldeído (U-F) ou melamina-formaldeído (M-F).
É frequentemente argumentado que a madeira lamelada-colada apresenta uma durabilidade muito superior à madeira maciça devido a um efeito de barreira - física ou mecânica - apresentado pelas linhas de colagem. Não sendo verdade, esta suposição pode conduzir a uma insuficiente durabilidade das estruturas, por não serem acauteladas medidas preventivas adequadas.
No sentido de avaliar a influência da colagem na susceptibilidade ao ataque biológico, foram anteriormente conduzidos diversos estudos.
A influência da colagem na susceptibilidade ao ataque biológico foi por exemplo avaliada por Serment (1977) efectuou ensaios com madeira lamelada-colada de casquinha, colada de face com cola de resorcina e com ligações de topo por entalhes múltiplos com cola de ureia-formaldeído. Os provetes foram submetidos à acção do caruncho grande Hylotrupes
bajulus, usando duas categorias de larvas, correspondendo a dois estados de crescimento deste
insecto. O autor concluiu que as linhas de colagem - de topo e de face - não representam qualquer obstáculo, mecânico ou químico, ao desenvolvimento destes carunchos em qualquer estado do seu crescimento. Ensaios realizados no LNEC em 1990 confirmaram a conclusão de Serment, ao verificar que larvas de Hylotrupes bajulus atravessavam sem problema as linhas de cola de resorcina-formaldeído em lamelado-colado de pinho bravo (trabalho não publicado).
Nunes e Cruz (1990) realizaram também ensaios de exposição de madeira de pinho bravo lamelada-colada com cola de resorcina-formaldeído a térmitas subterrâneas (Reticulitermes lucifugus). Neste caso, foi evidente a dificuldade das térmitas atravessarem a linha de cola; nenhum dos provetes ensaiados sofreu qualquer atravessamento da linha de cola por estes insectos. No entanto, o acesso livre que estas possuíam aos bordos dos elementos
sem ter que atravessar as linhas de colagem, possibilitou da mesma forma a destruição significativa dos provetes de ensaio.
No mesmo trabalho as autoras apresentaram os resultados de um conjunto de ensaios de exposição dessa mesma madeira aos fungos de podridão (Poria placenta e Lentinus
lepideus). Concluíram que a existência de linhas de cola não influencia a durabilidade natural
deste material.
Embora a grande secção transversal, que os elementos de madeira lamelada-colada geralmente apresentam, possa conduzir a uma maior inércia às variações ambientais que estruturas mais esbeltas (geralmente de madeira maciça), reconhece-se que perante condições favoráveis de desenvolvimento de térmitas e fungos (conduzindo a um teor em água superior a 20%), ambas estarão sujeitas a este tipo de ataque biológico. Aliás, a NP EN 335-2 (1994) refere explicitamente que não deve ser feita distinção entre a madeira maciça e a madeira lamelada-colada, quanto à durabilidade face a agentes biológicos.
2.2.2. Durabilidade natural da madeira
A durabilidade da madeira usada no fabrico de estruturas lameladas-coladas deve, portanto, ser adequada à classe de risco biológico. A norma NP EN 335-2 (1994) estabelece 4 classes de risco para aplicações em ambiente terrestre, baseadas sobretudo no risco de ataque por fungos de podridão. Em Portugal deve, além disso, ser tido em consideração um risco de ataque por térmitas nas mesmas condições de desenvolvimento dos fungos e um risco de ataque por carunchos na generalidade das situações.
A susceptibilidade da maioria das madeiras a cada um daqueles agentes é conhecida, sendo apresentada na EN 350-2 (1994) extensa informação relativa à sua durabilidade e impregnabilidade. O quadro 2 resume essa informação para as espécies de Resinosas geralmente usadas em lamelados-colados.
Quadro 2.Durabilidade natural e impregnabilidade de algumas espécies de madeira [EN 350-2 (1994)]
Durabilidade natural Impregnabilidade
Espécie
Fungos1 Hylotrupes2 Anobium2 Térmitas3 Cerne Borne
Pinho bravo
Pouco a medianamente
durável
Susceptível Susceptível Susceptível Extremamente
difícil Fácil
Casquinha
Pouco a medianamente
durável
Susceptível Susceptível Susceptível
Difícil a extremamente
difícil
Fácil
Espruce Pouco durável Susceptível incluindo o cerne Susceptível incluindo o cerne Susceptível Difícil a extremamente difícil Difícil4 Pseudotsuga Medianamente
durável Susceptível Susceptível Susceptível
Extremamente
difícil Difícil Pitespaine Medianamente
durável Susceptível Susceptível
Moderadamente durável a susceptível Difícil a extremamente difícil Fácil 1
– Durabilidade do cerne. O borne deverá ser considerado não durável
2
– Durabilidade do borne. O cerne deverá ser considerado durável
3
– Durabilidade do cerne. O borne deverá ser considerado susceptível
4
– A espécie exibe raramente uma impregnabilidade variável
Embora a durabilidade da madeira, face a um ataque por carunchos, possa ser melhorada mediante um tratamento preservador superficial (preferencialmente aplicado nos elementos na sua forma e superfície finais), perante um risco elevado de ataque por térmitas ou fungos, como é o caso das classes de risco 3 e 4 (no exterior, sem e com contacto com o
solo, respectivamente), é essencial a aplicação de um tratamento preservador em profundidade.
A utilização de madeira de Resinosas tratada em profundidade tem alguma tradição no fabrico de estruturas lameladas-coladas, por exemplo de pontes, implicando a utilização de espécies impregnáveis (o que deixa de fora o espruce e a pseudotsuga, por exemplo). Selbo (1975) apresentou diversos exemplos de madeiras de pontes tratadas sob pressão com creosote, ou creosote e misturas oleosas depois de colar que estavam em condições excelentes após 25 anos de serviço. O mesmo autor (1975) referiu que pontes executadas com madeira lamelada-colada de madeira tratada com produtos aquosos antes da colagem estavam a mostrar desempenho satisfatório também após cerca de um quarto de século.
Reconhece-se, no entanto, uma maior dificuldade de colagem e eventuais problemas de incompatibilidade entre o produto preservador e a cola quando o tratamento é anterior à colagem. Em alternativa, poderá optar-se por madeiras mais duráveis, tipicamente de espécies Folhosas tropicais, dispensando assim os tratamentos. Esta solução acarreta igualmente uma maior dificuldade de colagem, com eventuais problemas de delaminação a longo prazo.
2.2.3. Tratamento preservador
Diversos autores abordaram a questão do tratamento em profundidade de estruturas lameladas coladas (Tascioglu et al, 2003), sendo reconhecida a influência negativa em algumas propriedades do material, afectando nomeadamente a resistência à delaminação com o aumento de retenção da maior parte dos produtos ensaiados e em particular com os do tipo cobre-crómio e arsénio, vulgarmente designados por CCA (Sellers e Miller, 1997).
De entre os produtos susceptíveis de serem tradicionalmente aplicados no tratamento de madeira lamelada-colada, podem referir-se: o creosote e o pentaclorofenol como produtos oleosos, as misturas de cobre-crómio-arsénio (CCA) como produtos aquosos. Todos estes produtos foram importantes no tratamento preservador da madeira e alguns continuam a ser aplicados em alguns países da Europa e nos Estados Unidos da América. Entre nós, estes três produtos viram o seu campo de aplicação restringido pela Directiva 76/769/CEE de 27 de Julho de 1976, relativa à aproximação das disposições legislativas, regulamentares e administrativas dos Estados-membros respeitantes à limitação da colocação no mercado e da utilização de algumas substâncias e preparações perigosas, estando permitido o seu uso apenas para situações onde não existe risco de causar danos à saúde ou ao ambiente.
De entre os produtos referidos, o compostos contendo arsénio - dos quais faz parte o CCA - foram mais recentemente alvo da referida directiva, estando a sua aplicação proibida nos estados membros desde o passado dia 30 de Junho de 2004, nomeadamente: para uso residencial, em situações onde existe o rico de contacto com pele, entre outros.
Os últimos anos foram marcados por uma forte restrição dos produtos tradicionalmente usados, quer por proibição ou restrição de directivas europeias, quer por contestação de diferentes grupos de pressão. O número e tipo de matérias activas passíveis de serem utilizadas no tratamento de madeira foram substancialmente alterados, obrigando a um esforço das equipas de investigação na procura de formulações alternativas.
Actualmente, novas formulações alternativas às três matérias ditas tradicionais - o creosote, o pentaclorofenol e os sais de cobre, crómio e arsénio -, permitem já efectuar tratamentos preventivos de longa duração (Lebow, 2004). Exemplo disso são as novas formulações com cobre desenvolvidas quer em solvente orgânico quer em base aquosa. No presente trabalho foi decidido utilizar uma formulação comercial de base aquosa do grupo dos azóis de cobre, o TANALITH E 3492, pela sua disponibilidade no mercado nacional e por conter cobre na sua formulação o que permite alguma comparação com os trabalhos já publicados nesta área para madeira tratada com CCA.
A madeira lamelada-colada pode ser tratada antes ou depois da colagem, dependendo de factores como a espécie de madeira, o tratamento especificado e o tamanho das peças a tratar permitido pelas autoclaves.
O tratamento de madeira lamelada-colada depois da colagem garante protecção adequada quando realizada depois das operações de acabamento, tais como, furação e corte, para obtenção da peça final e evita a formação de desperdícios de madeira tratada (Tascioglu
et al, 2003). No entanto, obriga à sujeição da madeira lamelada-colada às pressões
necessárias para o tratamento e principalmente ao produto químico que se for de base aquosa implica um aumento de teor em água de madeira passível de ser causa de empenos e alterações dimensionais durante a secagem (AITC, 1998). Outra desvantagem que pode ser referida para o tratamento após colagem é o bloqueio da penetração do produto preservador pelas linhas de colagem. No entanto, produtos não aquosos, como o creosote. tem sido muito usado em pontes depois da colagem.
Quando as lamelas são tratadas antes da colagem permitem produzir membros de praticamente qualquer dimensão e forma; tal madeira lamelada-colada pode ser trabalhada e furada sem expor material não tratado embora com a desvantagem de neste processo se produzirem resíduos de madeira tratada e existir um risco acrescido na fábrica por formação de poeiras tóxicas (Tascioglu et al, 2003). No processo deve ainda ser considerada a questão da compatibilidade entre a cola e o produto preservador e da influência do tratamento no comportamento mecânico da estrutura. Adicionalmente, as condições que conduzem a ligações duráveis e resistentes na madeira não tratada nem sempre se aplicam à madeira tratada; em geral, a colagem de madeira tratada requer temperatura superior ou mais tempo de cura do que a madeira não tratada.
3. TRABALHO EXPERIMENTAL
3.1. Programa
O objectivo fundamental deste estudo foi averiguar a possibilidade de realizar estruturas lameladas-coladas com madeira de pinho bravo previamente tratada em profundidade com produto preservador adequado às classes de risco 3 e 4 e, alternativo do tradicional tratamento com CCA.
Utilizou-se pinho bravo (Pinus pinaster, Ait.) proveniente da zona de Leiria, que foi seco em estufa de modo a atingir um teor em água compatível com o tratamento preservador que algumas peças viriam a receber.
O tratamento da madeira foi realizado em Castleford (Reino Unido) na autoclave experimental do laboratório da ARCH Timber Protection com o produto TANALITH E 3492 com a seguinte composição em matérias activas: Carbonato de cobre (20,5% m/m), Ácido bórico (4,5% m/m), Tebuconazole (0,225% m/m) e Propiconazole (0,225% m/m)
As tábuas foram divididas em dois grupos de 117 peças cada (2000 x 100 x 40 mm), destinadas a dois níveis de retenção, recomendados para as classes de risco 3 e 4 (DH 723, 2003), respectivamente: 7,1 kg/m3 e 16,4 kg/m3. Foram usadas soluções de tratamento com as concentrações 1,25% (m/m) e 3,1% (m/m) respectivamente.
O tratamento foi efectuado com vácuo e pressão segundo o esquema: Vácuo inicial de 600 mm Hg durante 60 minutos; Pressão de 12,5 kgf/cm2 durante 180 minutos; Vácuo final de 600 mm Hg durante 30 minutos.
A madeira tratada foi inicialmente seca ao ar (para fixação do produto preservador) e depois seca em estufa até aos 14% de teor em água.
0,15 0,90 0,09 0,90 0,90 0,09 Força
Todas as tábuas usadas no fabrico das vigas lameladas-coladas foram submetidas a classificação visual, rejeitando-se toda a madeira de qualidade inferior à classe E definida na norma NP 4305 (1995). Rejeitaram-se também todas as tábuas com excessivo teor de resina. Durante este processo teve-se o cuidado de verificar os critérios da EN 385 (2001), relativos à existência de nós, fendas, fio torcido e descaio junto ao topo das peças, eliminando as pontas não conformes com aqueles requisitos.
Foi também efectuada a classificação mecânica expedita do material. Para tal, as tábuas foram ensaiadas em flexão de 3 pontos, sobre troços de 0,90 m, sem ultrapassar 40% da força de rotura estimada, determinando-se o módulo de elasticidade mínimo de cada tábua. Este procedimento permitiu ordenar as tábuas em função do seu módulo de elasticidade mínimo e consequentemente do valor de resistência estimado, o que possibilitou a constituição de lotes homogéneos para as nove combinações (pressão × tratamento) estudadas.
Para avaliar a influência da pressão de aperto na colagem, escolheram-se três níveis de pressão, respectivamente: 0,6; 0,9 e 1,12 MPa, uma vez que há a indicação de que a colagem de madeira de elevada densidade e/ou tratada obriga a um maior cuidado na preparação das superfícies e porventura à aplicação de maiores tempos e pressões de aperto.
O programa de trabalhos contemplou assim o fabrico de 27 vigas de madeira lamelada- -colada, com três vigas para cada combinação (pressão de aperto × tratamento), correspondendo o primeiro nível de “tratamento” à madeira não tratada. Cada uma destas vigas, com as dimensões aproximadas de 3,0 x 0,15 x 0,10 m, era composta por 5 lamelas de 3 cm de espessura cada.
A emenda das tábuas (com comprimento aproximado de 1,5 a 2 m) por forma a obter os 3 m de comprimento requerido para as vigas, foi realizada por ligações de entalhes múltiplos (finger- -joint), com dimensões de 22 × 6,2 × 1,0 mm, usando uma cola do tipo fenol-resorcinol- -formaldeído. As colagens de face das lamelas, de 30 mm de espessura, foram executadas com uma cola do mesmo tipo e do mesmo fabricante, diferindo apenas no endurecedor usado. Imediatamente antes da colagem, foi feito o afagamento das tábuas e a verificação do seu teor em água (cerca de 13%).
Foram ainda realizados 105 provetes de ligações de entalhes múltiplos para ensaiar à flexão, abrangendo os três níveis de tratamento preservador.
Após o período de cura necessário, procedeu-se ao aparelhamento de face das vigas e regularização nas dimensões finais de 2,88 × 0,15 × 0,08 m.
3.2. Resultados preliminares
As 27 vigas foram ensaiadas à flexão no laboratório do Instituto Superior Técnico, seguindo o procedimento da EN 408 (2003), com medição dos módulos de elasticidade local e global e determinação da força de rotura.
Na figura 2 apresentam-se os resultados da tensão de rotura à flexão, em função do nível de retenção de produto preservador. Adicionalmente, assinalam-se: o valor característico da tensão de rotura à flexão correspondente à globalidade dos ensaios (28,9 MPa) e o valor característico correspondente à classe GL 24h estabelecida na norma NP EN 1194 (24 MPa).
A figura 2 mostra que os valores obtidos para a tensão de rotura parecem diminuir à medida que a retenção do produto preservador aumenta. Este decréscimo não é linear, parecendo mais acentuado para o nível de retenção mais elevado.
Observa-se ainda que o valor característico obtido para a globalidade dos resultados é superior ao valor característico da classe de resistência GL 24h, usado na generalidade das estruturas de madeira lamelada-colada, sugerindo a viabilidade da utilização de pinho bravo tratado para o fabrico deste tipo de estruturas.
Retenção de produto preservador (kg/m3)
T en são d e r o tu ra à f lex ão ( M Pa)
- Pressão de aperto: 0,9 MPa - Pressão de aperto: 1,12 MPa
- Pressão de aperto: 0,6 MPa
Figura 2. Variação da tensão de rotura com o tratamento preservador (retenção nominal)
A variabilidade encontrada nos valores da tensão de rotura à flexão das vigas resulta em parte das suas reduzidas dimensões, o que implica que a presença, número e posicionamento de finger-joints no terço central possa ocorrer de modo muito diverso entre as diferentes vigas, conduzindo a resultados muito díspares. Em vigas de maiores dimensões esta variabilidade tenderia a esbater-se, conduzindo porventura a uma menor variabilidade.
O programa de trabalho previsto incluía ainda a realização de ensaios de corte e de delaminação da junta colada, sobre material retirado das vigas de madeira lamelada-colada, após os ensaios de flexão respectivos.
4. CONCLUSÕES
Os resultados até agora obtidos permitiram concluir a viabilidade da realização de vigas de madeira lamelada-colada com madeira pinho bravo tratada em profundidade com o produto TANALITH-E, mesmo para a retenção mais elevada.
Parece haver um decréscimo de resistência das vigas com o incremento dos níveis de retenção de produto preservador. No entanto, mesmo os níveis mais elevados de retenção não comprometem de forma determinante a utilização desta espécie, em estruturas lameladas-coladas.
Relativamente à influência da pressão de aperto, os resultados até agora obtidos não são conclusivos, esperando-se que os ensaios de delaminação e de corte venham a fornecer informação útil sobre o efeito desta variável de fabrico.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à ARCH Timber Protection a colaboração neste trabalho através do tratamento preservador efectuado. Agradece-se também à Flexilam, lda. o apoio disponibilizado na realização das colagens realizadas, assim como nos ensaios efectuados nas suas instalações.
6. REFERÊNCIAS
AITC (1998) AITC 109-98 - Standard for preservative treatment of structural glued
laminated timber. American Institute of Timber Construction. Englewood (CO).
CRUZ, H. (1985), Aplicação da madeira de pinho bravo em estruturas lameladas-coladas.
Ensaios de colagem para uso em condições de exposição exterior, Relatório 267/85-NM, LNEC, Lisboa.
CARVALHO, A. (1996), Madeiras Portuguesas - Estrutura Anatómica, Propriedades,
Utilizações, Vol. II, Direcção Geral de Florestas, Lisboa.
DH 723 (2003), TANALITH E 3497: Características e condições de emprego, LNEC, Lisboa. EN 350-2 (1994), Durability of wood and wood-based products - Natural durability of solid
wood - Part 2: Guide to natural durability and treatability of selected wood species of importance in Europe, European Committee For Standardization, Brussels.
EN 385 (2001), Finger jointed structural timber - Performance requirements and minimum
production requirements, European Committee For Standardization, Brussels.
EN 386 (2001), Glued laminated timber. Performance requirements and minimum production
requirements, European Committee For Standardization, Brussels.
EN 391 (2001), Glued laminated timber. Delamination test of glue lines, European Committee For Standardization, Brussels.
EN 408 (2003), Timber structures. Structural timber and glued laminated timber.
Determination of some physical and mechanical properties, European Committee For Standardization Brussels.
FOREST PRODUCTS LABORATORY (1999), Wood Handbook - Wood as an engineering
FRANCO DA COSTA, J. (1978), Aplicação da madeira de pinho bravo em estruturas
coladas. Viabilidade da colagem, Relatório - Proc. 33/11/6150, LNEC, Lisboa.
LEBOW, S (2004), Alternatives to chromated copper arsenate (CCA) for residential
construction. Proceedings of the Environmental Impacts of Preservative-Treated Wood Conference. Orlando, Florida.
MACHADO, J. SAPORITI; MONTEIRO, G. (1997) , Madeira para construção - M4 -
Casquinha, LNEC, Lisboa.
MATEUS, T. J. (1961), Bases para o dimensionamento de estruturas de madeira, Memória n.º 179, LNEC, Lisboa.
NUNES, L.; CRUZ, H. (1991), A laboratory evaluation of the susceptibility to biological
attack of glued laminated pine timber, The International Research Group on Wood Protection, Document nº IRG/WP/2387, paper prepared for the 22nd anual meeting, Stockholm.
NP 4305, Madeira serrada de pinheiro bravo para estruturas. Classificação visual, IPQ, Lisboa, 1995.
NP ENV 1995-1-1 (1998), Eurocódigo 5: Projecto de estruturas de madeira. Parte 1.1:
Regras gerais e regra para edifícios, IPQ, Lisboa.
NP EN 335-2 (1994), Durabilidade da madeira e de produtos derivados. Definição das
classes de risco de ataque biológico. Parte 2: Aplicação á madeira maciça., IPQ, Lisboa.
PONTÍFICE DE SOUSA, P. M. (1990), Estruturas De Madeira Lamelada-Colada,
Viabilidade da Utilização do pinho bravo, Tese para especialista - Proc. 083/11/9342, LNEC, Lisboa.
SELBO, M. L. (1975), Adhesive bonding of wood, Technical Bulletin no. 1512, U.S. Department of Agriculture, Washington.
SELLERS, T; MILLER, G D, (1997), Evaluations of three adhesive systems for CCA-treated lumber. Forest Products Journal 47(10): 73-76, Madison
SERMENT, M. M. (1977), Risk of extension of Hylotrupes bajulus attack in glued laminated
timber, The International Research Group on Wood Protection Document nº IRG/WP/278, paper prepared for the 9td anual meeting, Stockholm.
TASCIOGLU, C; GOODELL, B; LOPEZ-ANIDO, R, (2003), Bond durability characterization of preservative treated wood and E-glass/phenolic composite interfaces. Composites Science and Technology 63: 979-991.
http://www.storaenso.no/CDAvgn/main/0,,1_-4705-5754-,00.html [Acedido em 11 de Março
