APONTAMENTOS DA CADEIRA DE INSPECÇÃO,
PATOLOGIA E REABILITAÇÃO DE EDIFÍCIOS
MESTRADO EM CIÊNCIAS DA CONSTRUÇÃO
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE
DE COIMBRA
DIAGNÓSTICO, PATOLOGIA E REABILITAÇÃO DE CONSTRUÇÃO DE MADEIRA
Jorge de Brito
Prefácio
Estes apontamentos pretendem ser um apoio aos alunos do Curso de Mestrado em Ciências da Construção da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, no domínio do diagnóstico, patologia e reabilitação de construção em madeira.
O texto foi dividido em seis partes, sendo a primeira dedicada a uma introdução sobre a madeira, a segunda ao diagnóstico das anomalias neste tipo de construção, a terceira à descrição das mesmas e das respectivas causas, a quarta e quinta à metodologia de intervenção e aos trabalhos prévios neste tipo de construção e a sexta às técnicas de reparação e reforço.
Os apontamentos basearam-se fundamentalmente em duas monografias elaboradas no âmbito do Mestrado em Construção: uma na disciplina de “Tecnologia da Construção de Edifícios”, da responsabilidade do Prof. Fernando Branco, “Construções de Madeira” da autoria de Sandrina Santos; outra na disciplina de Reabilitação de Construções - Estudo de Casos, da responsabilidade do autor, “Reabilitação de Estruturas de Madeira” da autoria de Florindo Gaspar.
ÍNDICE
1. A madeira 1
1.1. Considerações iniciais 1
1.2. Evolução histórica da madeira 2
1.3. Campo de aplicação da madeira 9
1.4. Durabilidade da madeira 12
1.4.1. Categorias de risco a que estão sujeitas as madeiras na construção 12 1.4.2. Classificação das madeiras do ponto de vista da sua conservação 13
1.4.2.1. Classes de durabilidade 13
1.4.2.2. Classes de impregnabilidade 13
2. Diagnóstico 14
2.1. Inspecção de elementos estruturais de madeira 14
2.2. Objectivos de uma inspecção 14
2.3. Âmbito e limitações das TND 16
2.3.1. TND tradicionais 16 2.3.1.1. Observação visual 16 2.3.1.2. Lâmina metálica 16 2.3.1.3. Martelo 17 2.3.1.4. Humidímetro 17 2.3.1.5. Extracção de carotes 17 2.3.2. TND não tradicionais 18 2.3.2.1. Resistência à perfuração 19 2.3.2.2. Dureza superficial 19
2.3.2.3. Propagação de ondas de choque 20
2.3.3. Critérios de escolha das técnicas a utilizar 21
2.3. Ensaios destrutivos 23
3. Anomalias e respectivas causas 24
3.1. Anomalias causadas pela acção humana 24
3.2. Anomalias causadas por acções naturais 25
5.1. Eliminar o contacto com zonas humedecidas 33
5.2. Eliminar grandes deformações 34
5.3. Eliminar a progressão de fungos ou insectos 35
5.4. Protecção ao fogo 41
6. Técnicas de reparação e reforço 43
6.1. Técnicas de reparação e reforço por processos mecânicos 43
6.1.1. Técnicas de reparação tradicionais 43
6.1.1.1. Adição de novos ligadores 43
6.1.1.2. Aplicação de empalmes 43
6.1.1.3. Reparação de fendas com parafusos 45
6.1.1.4. Reparação por grampos 46
6.1.1.5. Reparação por cintagem 46
6.1.1.6. Adição de novos elementos ou de perfis metálicos 48
6.1.2. Aplicação de pré-esforço exterior 50
6.2. Técnicas de reparação e reforço com produtos epoxi 51
6.2.1. Injecção com resinas epoxi 52
6.2.2. Reconstituição das secções com argamassas epoxi e armaduras de reforço 55
6.2.3. Aumento da inércia dos elementos 59
6.2.4. Inserção de perfis metálicos 60
6.2.5. Consolidação de descontinuidades por colocação de uma armadura
distribuída na madeira 61
6.3. Técnicas de reparação e reforço com betão 62
DIAGNÓSTICO, PATOLOGIA E REABILITAÇÃO DE CONSTRUÇÃO
DE MADEIRA
1. A MADEIRA
1.1. Considerações iniciais
A madeira é um dos mais antigos materiais de construção, juntamente com a terra crua, a pedra e as fibras vegetais. É um material natural com enormes potencialidades na indústria da construção e que se comporta muito bem quando aplicada em edifícios se estes forem projectados, construídos e mantidos de forma adequada.
As madeiras constituem um material complexo com características muito diferentes dos outros materiais de construção. A origem destas diferenças reside sobretudo na sua estrutura fibrosa heterogénea e anisotrópica. Para caracterizar uma espécie quanto à sua resistência, pode-se partir do número de anéis por cm2, medidos na diagonal. Deve dar-se destaque ao facto de a madeira ser muito sensível à temperatura e humidade e também à sua densidade, variando muito com as espécies (exemplo: casquinha 435 kg/m3, pinho 580 kg/m3, ébano 1200 kg/m3, pau-santo 1360 kg/m3).
As estruturas de madeira oferecem hoje ao projectista possibilidades de certo modo comparáveis às das estruturas executadas com aço ou o betão armado, uma vez que foi vencida a crise devida ao aparecimento daqueles dois materiais. A madeira é portanto um material estrutural para cujo domínio técnico se tem caminhando recentemente nos países evoluídos.
Portugal dispõe abundantemente de “pinho bravo” que, pela sua distribuição geográfica e pelas suas características, pode responder a variadas exigências construtivas impostas pelo desenvolvimento industrial. É necessário conhecer bem as características mecânicas da madeira e as influências que sobre elas exercem os numerosos factores que as podem modificar, uma vez que só através deste conhecimento é possível deduzir racionalmente as
tensões resistentes a adoptar no dimensionamento das estruturas.
O Quadro 1 discrimina os custos energéticos de vários materiais face à madeira, bem como o seu coeficiente de condutibilidade térmica, e permite demonstrar as evidentes vantagens deste material em termos de preservação do meio ambiente.
Quadro1-Desempenhoenergéticoe térmico da madeira por comparação com outros materiais
Material Relação custo energético face à madeira
Coeficiente de condutibilidade térmica face à madeira
Tijolo 3 6
Betão 6 15
Aço 24 390
Alumínio 26 1700
No Quadro 2 discriminam-se as vantagens e inconvenientes da madeira como material de construção.
Quadro 2 - Vantagens e inconvenientes do material de construção madeira
Vantagens Inconvenientes
Renovação natural se não exagerar o consumo Preço elevado Reaproveitamento se houver legislação no futuro para
racional reutilização
Enorme heterogeneidade e anisotropia (resistência e variações de dimensão a variarem em 3 direcções principais: axial - máxima resistência, mínima retracção, radial - média resistência e retracção, tangencial - mínima resistência e máxima retracção) Facilidade de trabalho dada a reduzida dureza face à
resistência
Quando desprotegida, grande vulnerabilidade aos agentes agressivos
Capacidade de igual resistência à compressão e tracção (ideal para flexões e elementos de suporte horizontal)
Combustibilidade, embora possa ser controlada com ignífugos
Excelente relação resistência / peso próprio ideal para grandes vãos (peso de 600 kg/m3 a garantir tensões de
rotura de 600 kg/cm2, em oposição ao aço com 7800
kg/m3 a garantir tensões de rotura "normais" da ordem
dos 4000 kg/cm2)
Variação de dimensões com humidade
Facilidade de ligações que modernamente atingiram enorme eficácia
Limitação de dimensões
Excelente resistência (capacidade de absorver choques sem fendilhação)
Enorme variedade de qualidades
Óptimo isolamento acústico, térmico e eléctrico
1.2. Evolução histórica da madeira
nomeadamente em vigas. Esta descoberta terá ocorrido quando um tronco, caído sobre as margens do rio, permitiu o seu atravessamento. Apercebendo-se das potencialidades deste material, leveza, resistência, facilidade de trabalho, abundância, diversidade de diâmetros e comprimentos, adaptou-o às suas necessidades, nomeadamente no espaço em que residia.
A mais simples estrutura em madeira (Fig. 1, à esquerda) é constituída por dois paus redondos cravados no solo e inclinados por forma a cruzarem-se nas sua extremidades superiores onde se ligam entre si, tendo evoluído na Idade do Ferro para uma estrutura com apoios intermédios (Fig. 1, ao centro e à direita).
Fig. 1 [1] - Estruturas primitivas de cobertura em madeira
O engenho dos antigos carpinteiros permitiu que na Idade Média se atingisse um conhecimento que embora baseado em conhecimentos empíricos, era dado por soluções simples e eficientes. As ligações por samblagem (Figs. 2 e 3) são disso exemplo. No entanto, este tipo de ligação exige secções generosas para possibilitar a execução dos entalhes, factor não preocupante nessa altura, uma vez que a madeira existia em abundância. A concepção deste tipo de ligação baseava-se na especialização da mão-de-obra e no cuidado de não provocar desenvolvimento futuro de esforços de tracção, mas apenas esforços de compressão e corte. As ligações por samblagem não deram resposta ao desenvolvimento industrial, originando a crise da madeira.
Fig. 3 [2] - Ligação com tacos de madeira
Surgiram assim as ligações por meio de parafusos de porca, de pregos (Fig. 4) ou ainda outros tipos de ligadores metálicos. Por volta de 1930, adoptaram-se também os ligadores metálicos em forma de anel (Fig. 5). Estes ligadores trabalham em conjunto com parafusos de porca, em rasgos praticados nas peças a ligar e mobilizam largas áreas de madeira ao corte. Este tipo de ligador aumentou em cerca de 100% a eficiência dos nós da madeira.
Fig. 4 [2] - Soluções de ligação de elementos de madeira : A) pregos; B) parafusos
Fig. 5 [1] - Ligações com anéis metálicos de embeber
Surgem também, com o desenvolvimento da construção metálica, sistemas triangulados (Fig. 6), de funcionamento claro e de fácil dimensionamento, o que permite a construção de
armazéns industriais, pontes e gares de caminhos-de-ferro, torres, postes, hangares, etc.. O exemplo dessas construções desperta, pouco a pouco, o interesse dos técnicos para a possibilidade de se adaptar a madeira ao novo sistema construtivo, utilizando as mesmas regras de cálculo que se aplicavam no dimensionamento das estruturas metálicas embora tendo em conta as particularidades especiais que distinguiam aquele material do aço.
Fig. 6 - Vários tipos de sistemas triangulados em madeira
Surgiram então a asna clássica (Fig. 7), a asna tipo mansarda (Fig. 8) e a estrutura tradicional de cobertura de madeira (Fig. 9), constituída pelos seguintes elementos:
- revestimento: constituído por telha, chapa ondulada ou outros elementos de muito pequena capacidade resistente, colocado segundo os planos inclinados;
- ripas: elementos de pequena secção transversal, colocados segundo as linhas de nível e vencendo vãos muito pequenos, servindo de suporte ao revestimento;
- varas: elementos um pouco mais resistentes que os anteriores e dispostos segundo as linhas de maior declive dos planos inclinados, suportando as ripas;
- madres: elementos de alguma rigidez, vencendo vãos entre asnas e suportando o varedo, dispostos horizontalmente;
- asnas: elementos geralmente triangulados, vencendo os vãos maiores e suportando as madres.
Fig. 7 - Asna clássica de madeira
Fig. 8 - Asna tipo mansarda de madeira
Com os progressos realizados no domínio das colas para madeira, foi possível realizar secções compostas (Fig. 10) o que permitiu ao projectista realizar soluções que se adaptassem aos mais diversos programas construtivos, nomeadamente com um momento de inércia significativo para a área útil (menor deformabilidade e maior leveza). Esta solução passou muitas vezes a ser executada em simultâneo com pregagem pois tem a vantagem de poder dispensar os dispositivos de aperto durante o período de prensagem exigido e permite empregar elementos de pequena secção.
Por volta de 1905, o alemão Otto Hetzer concebeu as primeiras estruturas lameladas coladas, iniciando-se o seu fabrico nos Estados Unidos da América por volta de 1935. As
peças de lamelados colados (Fig. 11, à esquerda) são obtidas pela associação, por colagem nas faces e nos topos, de peças de madeira de reduzida espessura, dispostas com o veio na direcção longitudinal dos elementos a construir, moldadas e prensadas contra moldes por meio de grampos (Fig. 11, à direita). Este sistema teve grande aceitação, o que originou a produção de variado tipos de secções de vigas (Fig. 12), nomeadamente podendo-se dispor vertical e horizontalmente, permitindo formas curvas e tirando partido da sua maior resistência mecânica e ao fogo quando comparada com a madeira maciça.
Fig. 9 - Cobertura tradicional de madeira
Fig. 10 [2] - Secções de vigas compostas
No seguimento da tendência para a pré-fabricação (Fig. 13) e do aligeiramento de soluções (Fig. 14), surgiram ligadores metálicos de vários tipos (Fig. 15), cravados por meio de sistemas mecânicos de elevado rendimento e baixo preço.
Fig. 11 - Estruturas de lamelados colados
Fig. 12 - Algumas formas de estruturas obtidas com lamelados colados
Fig. 14 - Estruturas aligeiradas: a) Tipo desenvolvido na Universidade de Illinois; b) Tipo adaptado de uma publicação de E. G. Stern; c) Tipo ensaiado por Luxford e Heyer; d) Tipo
desenvolvido pela Plywood Manufacturers Association da Colômbia Britânica
Fig. 15 [3] - Chapa estampada para cravação
1.3. Campo de aplicação da madeira
Tirando partido da sua excelente relação peso / resistência e fácil trabalhabilidade face a outros materiais, a madeira pode ser aplicada tanto em estruturas resistentes (estacas, paredes, pavimentos e coberturas) e estruturas de apoio à fase construtiva (cofragens e cimbres) como em revestimento / acabamento (carpintarias de limpos e revestimentos de pisos, paredes e tectos), quer em construção nova quer em reabilitação de estruturas degradadas onde se pretende manter os materiais.
A utilização de estacas de madeira (Fig. 16) no passado constituiu praticamente a única solução de fundação viável em terrenos pouco resistentes. No entanto, estas possuem limitações importantes, tais como indisponibilidade de peças de grande secção e execução apenas possível em solos brandos, pelo que se compreende a sua associação a zonas inundadas junto de rios ou lagos. Os tipos de madeira adequados para construção debaixo de água, segundo Teresa Coelho citando Mathias Azedo [4], eram o Carvalho e a Azinheira.
Fig. 16 [4] - Estacaria de madeira
Na época da construção pombalina, assistiu-se à construção de paredes (Fig. 17) “dispostas segundo as duas direcções ortogonais dos edifícios, dotadas de uma treliça de madeira preenchida com elementos cerâmicos argamassados, ligam-se às paredes principais através de uma grade de madeira que fica embebida na alvenaria, junto à face interior dos membros” [5]. As paredes eram constituídas por prumos, travessanhos e diagonais que mediam 15 cm x 13 cm e 10 cm x 13 cm, respectivamente. A ligação aos pavimentos por intermédio de frechais, formava uma estrutura dita “gaiola”, constituindo um elemento essencial no que se refere à acção dos sismos.
Nos edifícios antigos, o principal material utilizado na execução de pavimentos elevados foi a madeira. O sistema mais frequente, consistia na colocação de vigas principais, colocadas a distâncias variáveis entre 0.20 a 0.40 m e apoiadas em paredes resistentes. Em edifícios de boa qualidade, eram usadas vigas com cerca de 0.15 m de largura, afastadas de 0.30 m entre eixos (Fig. 18). A altura das vigas raramente excedia 20 cm de altura, devido às limitações decorrentes das espécies florestais usadas. Transversalmente ao vigamento principal, eram
colocados elementos de madeira, com o objectivo de impedir a encurvadura e limitar as deformações transversais e de torção provocadas pelas variações dimensionais.
Fig. 17 [4] - Sistema em Cruz de Santo André
a a a a a
2a 2a
Fig. 18 [2] - Esquema estrutural de um pavimento em madeira
As soluções em cobertura de estrutura de madeira são essencialmente inclinadas devido à durabilidade da madeira, constituídas por asnas e podem ser desde a mais simples constituída apenas pela associação de duas pernas e uma linha, até uma mais elaborada com pendurais e escoras, das quais se apresenta um exemplo na Fig. 7. As secções desta última eram correntemente as mencionadas no Quadro 3.
1.4. Durabilidade da madeira
A sensibilidade da madeira aos agentes xilófagos (organismos que se alimentam de madeira - Fig. 19), reduzindo a vida útil das construções, e o comportamento ao fogo (particularmente delicado nas grandes urbes que nasceram, construídas na sua quase totalidade em madeira) constituíam óbices significativos à utilização do material.
Fig. 19 - Agentes xilófagos
A madeira é aplicada na construção de edifícios em situações muito diversas de exposi-ção, principalmente no que se refere a condições ambientais higrotérmicas as quais regulam em grande parte a actividade dos agentes biológicos responsáveis pela deterioração desse material. A protecção a efectuar está, portanto, dependente do fim a que a peça ou diferentes componentes se destinam e até do local onde irão ocupar na obra, mas é também importante conhecer, além das categorias de riscos emergentes das condições de exposição e adiante referidos, as principais características das madeiras utilizadas, do ponto de vista da sua durabi-lidade natural e da sua impregnabidurabi-lidade, com incidência determinante na sua conservação.
1.4.1. Categorias de risco a que estão sujeitas as madeiras na construção
De acordo com as condições de exposição e na eventualidade de ocorrência de ataque biológico, devem ser tidas em consideração, face ao grau de risco estimado, a segurança dos ocupantes e do próprio edifício assim como as características de acessibilidade para
inspecções, tratamentos ou substituições de peças atacadas. No Quadro 4, são indicadas as classes de risco.
Quadro 4 - Classes de risco das estruturas de madeira
Classes
Sub-Classes Condições de exposição
Tipos de elementos
de construção Ataques mais frequentes Risco Medidas a adoptar
A1
Madeiras no interior e em contacto com o solo; no interior em contacto com paredes húmidas ou em ambientes mal ventilados.
Estacas de fundação (colocadas acima do nível freático), soleiras, prumos, vigamentos, barrotes, etc.
Fungos de podridão cúbica castanha nas resinodas e de podridão fibrosa branca nas folhosas. Térmitas.
Máximo, podendo reflectir-se na segurança estrutural. Reparações geralmente difíceis e onorosas.
Tratamento preventivo obrigatório ou utilização de madeira naturalmente muito durável.
A2 Idem (só para paredes no interior) Aros de vãos, soleiras,
roda-pés, etc. Idem
Grande, sem reflexo na segurança estrutural. Reparações em geral pouco dipendiosas.
Idem
Madeiras no exterior sem contacto com o solo, em situação temporária ou acidental de humidade elevada.
Caixilharias de janelas e de portas, portadas, presianas, etc.
Fungos de podridão do mesmo tipo das da classe A. Fungos causadores de manchas (bolores).
Grande, se não forem respeitadas as disposições construtivas adequadas, nem disposições regularmente medidas de conservação. Reparações geralmente fáceis e localizadas.
Tratamento facultativo desde que sejam tomadas convinientes disposições construtivas e de acabamento. Conservação periódica.
Madeiras no interior geralmente situadas em ambientes secos e desempenhando funções essencialmente estruturais.
Estruturas de coberturas, madres e outros elementos de contraventamentos, vigas, estruturas de pisos intermédios, escadas, etc.
Insectos do tipo caruncho(grandes ou pequenos). Acidentalmente fungos nos madeiramentos em caso de infiltações.
Grave, podendo reflectir-se na segurança estrutural. Reparações ficíceis e onorosas.
Tratamento preventivo obrigatório ou utilização de madeira naturalmente muito durável. Inspecção peródica. Madeiras no interior geralmente
situadas em ambientes secos e desempenhando funções de revestimento ou de remate.
Divisórias, lambris, parquetes e soalhos, roda-pés, aros de vãos, etc.
Eventualmente insectos do tipo caruncho (grandes em borne de resinosas ou pequenos em cerne de folhosas e de resinosas).
Ligeiro e aceitável face ao custo dos tratamentos. Reparações fáceis e localizadas em zonas acessíveis. Tratamento facultativo. A B C D
1.4.2. Classificação das madeiras do ponto de vista da sua conservação
A durabilidade natural e a impregnabilidade são as características mais importantes a determinar, do ponto de vista de conservação, para conhecimento do comportamento das madeiras utilizadas na construção.
1.4.2.1. Classes de durabilidade
A durabilidade natural de uma madeira, entendida como a propriedade de resistir sem qualquer tratamento ao ataque de determinado agente xilófago, pode apresentar uma variabilidade muito grande de madeira para madeira e para a mesma madeira é maior no cerne do que no borne.
1.4.2.2. Classes de impregnabilidade
Existem quatro classes de impregnabilidade: as facilmente impregnáveis, as moderadamente impregnáveis, as dificilmente impregnáveis e as não impregnáveis.
2. DIAGNÓSTICO
2.1. Inspecção de elementos estruturais de madeira
Nas últimas décadas, tem-se assistido ao desenvolvimento de técnicas não destrutivas para avaliação da qualidade de elementos estruturais de madeira, em contraponto a técnicas mais tradicionais. A utilização de equipamentos baseados em técnicas não destrutivas (TND) não tradicionais para avaliação de elementos de madeira é uma prática corrente em muitos países europeus e da América do Norte. Embora decorram estudos empregando uma variedade alargada de técnicas para a avaliação de elementos de madeira in situ, apenas algumas delas e os respectivos equipamentos têm sido empregues de forma corrente, sendo por isso as aqui abordadas. São de referir os equipamentos baseados em técnicas de medição da velocidade de propagação de ondas de choque, da resistência da madeira à sua perfuração ou da resistência da madeira ao impacto localizado (dureza).
É necessário existir uma interacção eficaz entre as TND tradicionais e as não tradicionais. A tentação do abandono das TND tradicionais, muitas vezes julgadas rudimentares e pouco precisas, prende-se frequentemente com a necessidade de dispor de pessoal técnico experiente e com formação adequada, capaz de quantificar as observações efectuadas (variabilidade das propriedades, efeito e interacção de factores biológicos, mecânicos, químicos e atmosféricos). Esta é no entanto uma falsa questão, dado que, embora as TND não tradicionais possam ser operadas por pessoal pouco especializado, a caracterização inicial do estado da estrutura e consequente planeamento do tipo de técnica a empregar, frequência e localização das inspecções, bem como a interpretação do significado das medições efectuadas serão necessariamente realizadas por pessoal técnico especializado, apoiado numa primeira observação com emprego de TND tradicionais.
2.2. Objectivos de uma inspecção
Um dos objectivos principais de uma inspecção de estruturas de madeira é o de quantificar a resistência dos elementos constituintes da madeira. Para tal, é necessário avaliar e quantificar diversos parâmetros, que podem ser agrupados segundo a Fig. 20.
Fig. 20 - Parâmetros a avaliar para estimar a capacidade resistente de elementos de madeira
A avaliação dos parâmetros (variabilidade muito elevada em termos de propriedades físico-mecânicas, presença de defeitos, degradação biológica, teor de água de equilíbrio da madeira) é realizada através de uma inspecção, geralmente conduzida em duas fases. Uma primeira, designada por inspecção preliminar, tem o propósito de determinar o tipo de estrutura, a qualidade do material lenhoso empregue e a possível ocorrência de degradação devida a organismos xilófagos, acções mecânicas, químicas ou mesmo decorrente de incêndio.
Durante esta fase, os meios empregues resumem-se frequentemente à observação visual para identificação de agentes de degradação e do tipo de madeira (Resinosa / Folhosa), à recolha de amostras para identificação laboratorial da espécie lenhosa e à utilização de técnicas não destrutivas tradicionais (resistência à penetração de lâmina metálica, apreciação do som obtido por percussão de martelo) para verificar a extensão da degradação ocorrida (quando caso disso).
A segunda fase, designada por inspecção detalhada, é consequência dos resultados obtidos anteriormente e assenta na definição correcta das informações complementares necessárias, o que determina a escolha das TND não tradicionais a utilizar e o planeamento da
inspecção a realizar (número e identificação dos elementos a inspeccionar com cada técnica).
2.3. Âmbito e limitações das TND
2.3.1. TND tradicionais
2.3.1.1. Observação visual
Âmbito:
- identificação do grupo de madeiras a que pertence o elemento (Resinosas / Folhosas) e percentagem aproximada de borne e cerne;
- identificação do tipo de degradação biológica (fungos, carunchos ou térmitas);
- identificação da qualidade dos elementos de madeira tendo em conta os seus defeitos (nós, fio inclinado, etc.);
- detecção de rotura mecânica ou deformações excessivas;
- detecção de manchas na madeira indiciadoras da ocorrência (actual ou no passado) de focos de humidade.
Limitações:
- difícil determinação da extensão de ataques e quantificação da secção residual.
2.3.1.2. Lâmina metálica
Âmbito:
- identificação e estimativa da extensão da degradação biológica.
Limitações:
maiores secções.
2.3.1.3. Martelo
Âmbito:
- localização de vazios, ligados à ocorrência de degradação biológica no interior da madeira.
Limitações:
- diferentes secções transversais, teores de água, situações de apoio ou interacção com outros elementos fazem variar o som emitido, podendo induzir em erro;
- impossibilidade de quantificar a extensão da degradação ou a qualidade do elemento; - somente aplicável para secções inferiores a cerca de 9 cm de espessura [6].
2.3.1.4. Humidímetro
Âmbito:
- localização de focos de humidade, implicando risco de ataque da madeira por térmitas ou fungos de podridão;
- estabelecimento do teor de água de equilíbrio da madeira, afectando os valores característicos de resistência mecânica a ter em consideração.
Limitações:
- a incorrecta identificação da madeira aplicada e o desconhecimento de um tratamento preservador eventualmente conferido à madeira conduzem a erros de leitura.
Âmbito:
- verificação da variação da degradação em profundidade; - identificação da espécie de madeira em laboratório; - detecção de degradação biológica no interior da madeira.
Limitações:
- tem um carácter já destrutivo, embora geralmente não afecte significativamente a resistência da estrutura;
- inspecção do elemento somente até 10 a 20 cm de profundidade;
- necessidade de tapar o orifício (resultante da extracção da carote) por meio de uma outra carote tratada com um produto preservador ou de durabilidade natural elevada.
2.3.2. TND não tradicionais
As TND não tradicionais surgem como complemento às TND tradicionais, sendo aplicadas em situações para as quais as técnicas acima mencionadas não permitem uma resposta cabal, nomeadamente na:
1. determinação da secção resistente a considerar;
2. inspecção do estado de conservação da zona interior dos elementos (degradação interna);
3. estimativa mais precisa da resistência mecânica.
Os equipamentos existentes podem ser agrupados em:
• baseados na resistência oferecida à perfuração dos elementos; • os que procedem à avaliação da dureza superficial da madeira; • baseados na velocidade de propagação de ondas de choque.
Uma limitação assinalável comum a todos estes equipamentos refere-se à necessidade da sua calibração, atendendo nomeadamente: à espécie de madeira; ao teor de água; à massa volúmica; à direcção de condução da análise (longitudinal, radial ou tangencial).
2.3.2.1. Resistência à perfuração (Fig. 21, à esquerda)
Âmbito:
- avaliação da massa volúmica média dos elementos;
- detecção de fendas, vazios ou bolsas de degradação biológica; - estimativa da secção residual;
- estimativa da resistência através da correlação existente para cada espécie de madeira, entre a massa volúmica e as propriedades mecânicas;
- avaliação do estado de conservação de elementos de madeira não acessíveis, devido nomeadamente a estarem encobertos por outros.
Limitações:
- a avaliação é somente efectuada até uma profundidade de 40 cm;
- o avaliador terá de ter em atenção aspectos como a orientação dos anéis de crescimento, a presença de medula ou lenho juvenil e a estrutura interna da madeira na leitura correcta dos perfis de resistência obtidos;
- o furo efectuado (3 mm) embora insignificante do ponto de vista mecânico, poderá constituir um ponto de entrada para agentes de degradação da madeira;
- necessidade de ponderar o tratamento por injecção com um produto preservador.
2.3.2.2. Dureza superficial (Fig. 21, à direita)
Âmbito:
- determinação da massa volúmica média do elemento através da dureza média determinada;
- avaliação da presença de degradação superficial; - estimativa da secção residual.
Limitações:
- análise da madeira somente é feita até uma profundidade de cerca de 10 cm; - impossibilidade de detectar bolsas de degradação no interior dos elementos;
- necessidade de ter em conta variações naturais da dureza da madeira (ex.: contando com as diferenças entre o lenho de Primavera e o lenho de Outono).
Fig. 21 - Esquema de ensaio pela aplicação de equipamentos de perfuração (a) ou de impacto mecânico (b)
2.3.2.3. Propagação de ondas de choque (Fig. 22)
Âmbito:
- estimativa das propriedades mecânicas através da velocidade de propagação ao longo das fibras;
- obtenção do módulo de elasticidade dinâmico através da determinação da velocidade de propagação e da massa volúmica;
- possibilidade de obtenção de um perfil de variação longitudinal, detectando zonas degradadas ou apresentando defeitos (fendas) no interior dos elementos.
- necessidade de estarem acessíveis duas superfícies opostas dos elementos de madeira; - embora grande parte das metodologias existentes recorra à propagação ao longo das fibras, no caso de elementos in situ, geralmente os topos não estão acessíveis, limitando portanto a utilização desta técnica;
- forte dependência dos resultados da direcção de propagação da onda (longitudinal, radial ou tangencial), tal como se pode ver na Fig. 22, à direita.
Fig. 22 - Propagação de ondas de choque na direcção das fibras (a) e na direcção perpendicular às fibras
2.3.3. Critérios de escolha das técnicas a utilizar
Os critérios que norteiam a escolha das técnicas a aplicar em cada caso assentam claramente nos objectivos que se pretendem alcançar. Tendo em vista a caracterização dos parâmetros da Fig. 20, pode-se concluir que:
- a identificação da espécie de madeira necessariamente passa pela análise laboratorial de amostras;
- a degradação biológica, englobando a identificação do tipo de agente causador e o seu estado de actividade, só pode ser aferida através da observação visual dos elementos de madeira (percepção das alterações da madeira) e dos agentes de degradação (carunchos, térmitas, fungos);
- a questão da extensão da degradação encontra-se ligada à determinação da secção residual; assim, recomenda-se uma primeira avaliação através da utilização de uma lâmina
metálica (requerendo sempre um operador experiente); esta técnica permite uma primeira aproximação quanto ao estado de coesão superficial do elemento e à perda de secção e igualmente aferir a percentagem aproximada de borne, facto que muitas vezes condiciona a extensão máxima do ataque; posteriormente, poder-se-á utilizar um equipamento baseado na resistência à furação ou à penetração, de forma a avaliar a perda de secção de forma mais precisa; no caso da detecção de possíveis focos de degradação no interior dos elementos ou ainda para caracterizar elementos de madeira não acessíveis, só são aplicáveis os equipamentos de resistência à furação; na identificação de bolsas de degradação no interior dos elementos, poder-se-á utilizar igualmente equipamentos com base na propagação de ondas de choque na direcção perpendicular às fibras da madeira, no entanto, os resultados obtidos sugerem o seu uso somente quando os equipamentos de resistência à furação não se encontrem disponíveis, dado serem menos fiáveis;
- a classe de qualidade é determinada pela observação visual de cada um dos elementos estruturais, mediante a avaliação dos defeitos naturais da madeira; a classe de qualidade e a espécie permitem estabelecer valores característicos de resistência mecânica a ter em conta para efeito de verificação da segurança;
- a definição da classe de qualidade pode ainda, dependendo da espécie de madeira, ser realizada através de equipamentos baseados na propagação de ondas de choque ao longo das fibras da madeira;
- o teor de água passa pela utilização de humidímetros;
- relativamente às questões das deformações e ocorrência de degradação mecânica, embora os equipamentos de propagação de ondas de choque possam ser utilizados para esta última situação, a avaliação final continua a depender da experiência do avaliador.
Fig. 23 - Estrutura triangulada, com “gussets” de contraplacado, preparada para o ensaio (à esquerda) e asna Ponlonceau de seis escoras montada para o ensaio (à direita)
2.4. Ensaios destrutivos
Para além dos ensaios referidos anteriormente, existe um conjunto de outros, de carácter mais ou menos destrutivo, susceptíveis de serem aplicados a modelos da estrutura (Fig. 23), a provetes fabricados para o efeito ou retirados da estrutura (Fig. 24) e a modelos de ligações (Fig. 25).
Fig. 24 - Ensaios para a determinação do módulo de elasticidade em flexão de “face” (à esquerda) e do módulo de elasticidade em flexão de “canto” e tensão de rotura (à direita)
Fig. 25 - Da esquerda para a direita, dispositivo utilizado nos ensaios de ligações alinhadas e cruzadas para medição das deformações e de fluência da ligação à compressão e à tracção
3. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS
A degradação da madeira ocorre quer por perda da capacidade resistente, quer por estados de utilização inaceitáveis. Para além disso, tem de se ter em conta a degradação das peças de ligação, tais como os órgãos de união metálicos, que podem sofrer corrosão.
As anomalias podem decorrer de uma ou mais das seguintes acções:
- acção humana; - acções naturais; - acções de acidente.
De seguida, procede-se a uma breve descrição de cada um destes grupos de anomalias.
3.1. Anomalias causadas pela acção humana
As causas decorrentes da acção humana podem atribuir-se a qualquer fase da construção. Assim, na fase de concepção e projecto, as causas mais vulgares são má concepção, deficiente quantificação de acções, modelos de análise e hipóteses de cálculo incorrectos e prescrição deficiente dos materiais a utilizar.
A má concepção resulta maioritariamente do desconhecimento das soluções construtivas mais correctas e da falta de adequação da concepção global da estrutura às características do material. O facto de a madeira apresentar comportamento viscoelástico implica que o seu dimensionamento tenha de ter em conta a história do carregamento, avaliando as deformações previsíveis a longo prazo. Por outro lado, a anisotropia da madeira, verificada pelas diferentes propriedades da madeira nas três direcções ortogonais (longitudinal, tangencial e radial), leva a que se tenha de dimensionar de modo distinto segundo cada uma das direcções. Para além dos elementos de madeira, os sistemas de ligação projectados deverão ser pormenorizados de acordo com as hipóteses de cálculo, pois podem não só dificultar os trabalhos mas também alterar a própria distribuição de esforços em relação à prevista. Por último, a prescrição dos materiais concretizada pelo caderno de encargos deve ser completa e explícita quanto às
características a exigir aos materiais.
Entre as muitas anomalias que podem ocorrer na fase de execução, podem-se citar a má qualidade dos materiais empregues, a falta de qualificação técnica dos executantes e a má interpretação do projecto. No que diz respeito à qualidade dos materiais, são erros frequentes a utilização de madeira não classificada para estruturas (o que constitui uma lacuna em termos nacionais), com teor em água sem estar em equilíbrio com o ambiente onde a estrutura vai estar inserida e sem tratamento prévio adequado, podendo acarretar deformações e fissurações nas peças.
Por fim, na fase de utilização, a ausência, insuficiência ou inadequação de manutenção e a alteração das condições de utilização ou de geometria mal analisadas representam as causas mais frequentes de anomalias. O que se verifica na realidade é a ausência de manutenção, originando a perda prematura das características dos materiais empregues. A alteração das condições de utilização deveria ser acompanhada de estudo, averiguando a compatibilidade com a estrutura existente e seguida das medidas necessárias à manutenção do período de vida útil pretendido.
3.2. Anomalias causadas por acções naturais
A deterioração das estruturas de madeira, pode ter origem em agentes atmosféricos, químicos ou biológicos.
A alteração de cor e textura, resultante da acção combinada da luz, da água e da temperatura, é um aspecto característico do envelhecimento da madeira e não deve ser confundida com a degradação biológica. A luz solar induz a decomposição química superficial dos compostos orgânicos da madeira (especialmente a lenhina), sendo responsável pelo bronzear inicial da madeira. A acção alternada da luz e da água acelera o processo, ocorrendo a deslavagem da camada superficial de lenhina degradada, com alteração de cor da madeira para um tom acinzentado e a obtenção de uma superfície rugosa e ligeiramente friável, em resultado de uma contínua erosão. Por outro lado, os ciclos de perda e aumento de humidade são responsáveis por tensões internas no material que, associadas a gradientes de
humidade entre a superfície e o interior dos elementos, provocam a abertura de fendas de secagem e o desenvolvimento de distorções. Os ciclos de retracção e intumescimento associados a variações de humidade conduzem em geral à perda de rigidez das ligações mecânicas, induzindo aumento de deformações (Fig. 26).
Fig. 26 [4] - Deformação e fendilhação de uma estrutura de cobertura
Em geral, a madeira é resistente à acção de grande número de produtos químicos. No entanto, em certas condições e na presença de certos produtos, a madeira pode sofrer alterações e sobretudo haver corrosão dos ligadores metálicos. A corrosão provoca a diminuição da secção transversal dos elementos metálicos, originando-se subprodutos que vão reagir com a madeira em contacto com o metal, assistindo-se ainda ao alargamento dos orifícios de cravação. Dado que a resistência eléctrica da madeira seca é suficientemente elevada para impedir o desenvolvimento de electro-corrosão, este problema só se põe quando a madeira é mantida em ambientes húmidos (conducentes a teores em água superiores a 20%) ou tratada com produtos higroscópicos, como no caso de certos compostos ignífugos, situações em que é fundamental prever uma protecção eficaz dos ligadores metálicos.
Entre os diversos agentes biológicos, susceptíveis de provocar a deterioração da madei-ra, causam destruição importante os fungos, os insectos e os xilófagos marinhos (Quadro 5).
Os fungos podem dividir-se em dois grupos: os cromogéneos e os de podridão (ou lenhívoros). Os primeiros desenvolvem-se para teores em água na madeira superiores a 25-30%, provocam o ”azulado” e outras colorações mais ou menos importantes, sem degradação significativa de resistência da madeira, visto alimentarem-se de substâncias contidas no
interior das células lenhosas. Os fungos de podridão desenvolvem-se para teores em água na madeira superiores a 20%, alimentando-se directamente da parede celular, destruindo-a e ainda mais se a temperatura se situar entre os 18 e os 26 ºC, de forma mais ou menos acelerada consoante a durabilidade natural da madeira e a eficácia do preservador utilizado. As podridões assim geradas são facilmente identificáveis através da perda de peso e de resistência da madeira, acompanhada por mudanças de coloração e de aspecto (Fig. 27). A madeira das Resinosas, deteriorada por fungos de podridão, apresenta normalmente uma podridão cúbica de cor castanha, enquanto que a madeira das Folhosas apresenta podridão fibrosa branca. É importante referir que, nas condições de madeira total e permanentemente imersa em água (saturada de água), o risco de ataque por estes fungos não existe. O ataque inicia-se pela chegada de esporos (Fig. 28, à esquerda) ou pelo crescimento de uma estrutura filamentosa, proveniente de uma outra peça já atacada. Passado algum tempo, aparecem alterações cromáticas e com o passar do tempo, as enzimas vão formar perfurações ou cavidades que enfraquecem a resistência da madeira.
Quadro 5 - Ataque biológico da madeira
Descrição do agente Descrição do ataque Recomendação
para tratamento Caruncho (hilotrupes
bajulus)
Insecto com cerca de 1 a 3 cm de comprimento, vive 3 anos, dependendo da humidade e temperatura, voa com facilidade.
Faz barulho quando rói a madeira, ouvindo-se distintamente em zonas pouco ruidosas. O ataque detecta-se por orifícios elípticos e no interior da madeira abre galerias ao longo do fio da madeira que vão ficando obturadas por serrim.
Só as medidas de carácter preventivo são realmente eficazes.
Caruncho (anobium puncctatum)
Conhecido como carunhco pequeno com cerca de 2 a 4 mm, vive 3 anos, dependendo da temperatura e humidade
Identifica-se o ataque pela deposição de montículos de serrim junto a orifícios circulares de 1 a 2 mm de diâmetro.
Também aqui só as medidas de carácter preventivo são eficazes
Caruncho (lyctus
brunneus) Situação idêntica ao anobium
Insecto com cerca de 1 a 4 mm de comprimento,desloca-se em fila, tanto no interior da madeira como no interior de "tubos" castanhos, que constroi com terra e saliva.
Não há sinais exteriores do atque que se processa no interior da madeira, é necessário furar para se detectar o ataque.
Fungos
Vegetais que se desenvolvem e penetram na madeira, destruindo-a.
As resinosas apresentam uma podridão cúbica castanha e as folhosas fibrosa branca.
Atacam a madeira imersa em água. Moluscos e crustáceos
(coniophora puteana, poria, serpula lacrymans,…)
Tipos de agentes
Carunchos
Térmitas Insectos
Quanto aos insectos xilófagos, estes podem ser divididos em insectos de ciclo larvar (carunchos) e insectos sociais (térmitas). Os primeiros atacam preferencialmente a madeira seca (ainda que tenham razoável tolerância a valores elevados de humidade e temperatura) e são as larvas que, abrindo galerias na madeira, provocam a sua destruição (Fig. 28, à direita). Após a metamorfose, o insecto no estado adulto abandona a madeira através do orifício de saída (Fig. 29). Este tem existência curta e normalmente não se alimenta, originando apenas a
reprodução da espécie pela deposição dos ovos em fendas ou nos poros da madeira. Devem ser tomadas precauções, por ser maior o risco de infestação, quando haja maior probabilidade de abertura de fendas na madeira, nas zonas de ligação de peças e nos locais fechados ou pouco frequentados como, por exemplo, os desvãos de cobertura. As espécies com maior importância em Portugal são os carunchos grandes Hylotrupes bajulus e os carunchos pequenos Lyctus brunneus e Anobium punctatum (Fig. 30). O Hylotrupes bajulus ataca o borne das resinosas, com um ruído característico levemente audível, produzido pelas larvas quando roem a madeira. É aquele que causa maiores danos. O Lyctus brunneus ataca o borne e a zona de transição entre este e o cerne das madeiras folhosas, identificando-se os orifícios após a emergência dos adultos, pelos quais se escoa o serrim formando pequenos montículos. Com sintomas idênticos ao anterior, o Anobium punctatum ataca o borne de madeiras folhosas e resinosas. As térmitas (Fig. 31), comparativamente aos carunchos, causam maiores danos. Estas vivem em geral no solo, formando colónias compostas por reprodutores, soldados e obreiras, atacando preferencialmente a madeira húmida e em contacto com o solo (directa ou indirectamente). O ataque é caracterizado por ser mais frequente e intenso nas Resinosas do que nas Folhosas e por ser apenas detectável numa fase muito avançada de deterioração, pois todo o processo de desenvolve no interior da madeira, conferindo um aspecto laminado à madeira resultante da destruição das camadas de Primavera sem que tenham sido lesadas as de Outono. Devem ser sempre consideradas medidas construtivas que permitam isolar as madeiras do seu contacto com alvenarias, sobretudo nos pisos térreos ou na proximidade do solo, por materiais que não sejam facilmente atravessados pelas térmitas, obrigando-as a contorná-los e serem assim mais facilmente detectadas.
Fig. 28 - Ciclos de vida do ataque de fungos (à esquerda) e insectos (à direita)
Fig. 29 [8] - Deterioração de uma peça de madeira devido aos insectos
Fig. 30 - Carunchos adultos e respectivas larvas com importância em Portugal (da esquerda para a direita: Hylotrupes bajulus, Lytus brunneus e Anobium punctatum)
Nas madeiras submersas em água do mar, podem encontrar-se ataques de xilófagos marinhos, classificáveis como moluscos e crustáceos. Em Portugal, o molusco Teredo navalis e os crustáceos Limnória e Chelusa destroem a madeira ao abrir nela galerias, sendo em geral
este ataque mais significativo na Primavera.
Fig. 31 - Reticultitermes Lucifugus (Rossi): obreira
3.3. Anomalias causadas por acções de acidente
As acções acidentais podem ser sismos, incêndios, explosões, choques, inundações ou outros, de carácter excepcional, e podem provocar a deterioração ou até o colapso das estruturas de madeira. As anomalias causadas por este tipo de acções dependem da intensidade das mesmas e são, além disso, de carácter excepcional e único, não sendo por isso possível estabelecer critérios gerais de comportamento e, portanto, fixar correlações de deterioração.
4. METODOLOGIA DE INTERVENÇÃO
A intervenção numa estrutura a reabilitar começará por uma primeira fase, que se poderá denominar de inspecção e avaliação da construção, onde se incluem todos os procedimentos visando a inspecção global da estrutura, tomada de medidas urgentes caso necessário, levanta-mento pormenorizado dos danos e realização de ensaios e recolha de documentação técnica. Todas estas tarefas servirão de apoio a uma segunda fase, a qual será objecto deste documen-to, com o objectivo de proceder à análise da situação e estudo das alternativas possíveis de intervenção, tomada de decisão, elaboração do projecto de intervenção para finalmente se exe-cutar a obra, sem esquecer a acompanhamento do comportamento futuro da mesma (Fig. 32).
Inspecção global da estrutura
Levantamento pormenorizado dos danos e realização de ensaios
Tomada de medidas urgentes caso necessário
Recolha de documentação técnica
Análise da situação e estudo das alternativas possíveis
Tomada de decisão
Elaboração do projecto de intervenção
Execução da obra
Acompanhamento do comportamento futuro da obra
Fig. 32 [2] - Pesquisa de anomalias no exterior do edifício
Estando na posse dos dados resultantes da primeira fase, a primeira decisão será apreciar a necessidade de intervir ou não na estrutura. Caso não seja necessário efectuar qualquer intervenção, o processo fica concluído nesta fase. A apreciação do problema será feita tendo em consideração o estado da estrutura, assim como as exigências futuras de desempenho da
mesma. A primeira medida a estudar e implementar é a eliminação das causas de degradação da estrutura, sob pena de ocorrerem no futuro anomalias ainda mais gravosas. Factores económicos, culturais ou de ordem arquitectónica irão determinar o tipo de intervenção, assim como o estado de conservação dos elementos. Outros aspectos, que não devem também ser deixados de lado, são a possibilidade de realização futura de inspecções periódicas e a reversibilidade da intervenção efectuada (quando possível).
Para a tomada de decisão, é imprescindível que se conheçam as técnicas disponíveis para reparação e/ou reforço da estrutura. Deverão ser avaliadas as vantagens e desvantagens das técnicas tradicionais e das novas técnicas ao nível das características dos materiais e da mão-de-obra disponíveis. O projecto em causa não pode limitar-se à formulação dos cálculos de estabilidade, mas tem de incluir também a especificação criteriosa dos materiais a utilizar, metodologia a seguir na realização dos trabalhos, condições de utilização da estrutura e necessidades futuras de manutenção e inspecção. Após existir um projecto deste tipo, poderão ser iniciados os trabalhos, sempre acompanhados por pessoa tecnicamente habilitada.
5. TRABALHOS PRÉVIOS
Este capítulo tem o objectivo de descrever os trabalhos que, não sendo operações de recuperação ou reforço propriamente ditas, são uma primeira etapa para realização da reabilitação da estrutura e podem corresponder a medidas correctivas para eliminar a causa associada à anomalia que se pretende corrigir ou a trabalhos preparatórios de etapas seguintes. Desta forma, serão descritas quatro acções prévias: eliminar o contacto com zonas humedecidas, eliminar grandes deformações, eliminar a progressão de fungos ou insectos e a protecção ao fogo.
5.1. Eliminar o contacto com zonas humedecidas
Em primeiro lugar, é fundamental eliminar as “fontes” de humidade uma vez que esta provoca a degradação da madeira, tal como já referido anteriormente [9]. Na fase de inspecção e avaliação, devem ter sido detectadas as anomalias no exterior do edifício que sejam indícios de humidade excessiva (Fig. 33), tais como [4]:
Fig. 33 [4] - Pesquisa de anomalias no exterior do edifício
1. deformações (principalmente ao nível do telhado) que favorecem a entrada de água da chuva podendo, por seu lado, resultar da cedência da estrutura ou partes dela por deterioração dos materiais;
2. madeira exposta em mau estado (sem pintada, deformada, partida); 3. telhas partidas, deslocadas ou em falta, que possibilitem entrada de água; 4. algerozes e caleiras danificados ou entupidos;
5. telhado pouco saliente permitindo a escorrência de toda a água da chuva 6. remates ineficazes;
7. crescimento de vegetação, sinal de acumulação de terra e retenção de humidade, factores propícios à degradação das madeiras subjacentes;
8. manchas de humidade; 9. fendas em paredes 10. rebocos desagregados;
11. caixilharia deteriorada (vidros partidos, estrutura empenada, etc.); 12. falta de faixa impermeabilizante;
13. canteiros adjacentes que favorecem a penetração de água na construção e são perigosos sob o ponto de vista de um eventual acesso de térmitas ao edifício;
14. aberturas de ventilação obstruídas ou insuficientes, possibilitando a manutenção de ambientes excessivamente húmidos em contacto com a madeira (ao nível das caves e pisos térreos).
5.2. Eliminar grandes deformações
No interior do edifício, para além de serem seguidos os defeitos detectados exteriormente, devem ser entendidos como sinais de alerta: a deformação excessiva de tectos ou pavimentos, a existência de manchas na madeira aplicada ou nos materiais que a revestem, a presença de serrim no chão ou sobre os elementos de madeira, a existência de canais de terra sobre a madeira ou aderente às alvenarias próximas, cheiro intenso a “mofo”, etc.. Mesmo na ausência de sinais evidentes, devem verificar-se as madeiras aplicadas [4]:
- junto às fachadas (entregas de vigamento, soalhos e caixilharia); - sob os remates da cobertura;
- em zonas de águas (cozinhas e casas de banho e ainda zonas contíguas a redes de esgotos e tubos de queda exteriores);
ventilação ou produção excessiva de vapor de água);
- contíguas a zonas pouco ventiladas, como sejam caves ou sótãos com acesso esporádico ou não acessíveis, caixas de ar deficientemente concebidas, etc..
Após um período de degradação, a estrutura pode apresentar-se com a disposição dos seus elementos ligeiramente alterada, resultado da deterioração causada pelos agentes destruidores. Um caso típico é a degradação dos apoios, originando assentamentos e podendo até causar a ruína dos mesmos, sendo necessário criar uma estrutura provisória para apoio e reposição, possibilitando a reparação da estrutura e/ou assegurando a segurança dos trabalhadores.
5.3. Eliminar a progressão de fungos ou insectos
A degradação causada pelos agentes biológicos é das que têm produzido maior degradação das estruturas e é necessário eliminar ou prevenir a sua progressão antes de qualquer intervenção de reparação ou reforço. As acções correctivas compreendem, essencialmente, a aplicação de fungicidas e insecticidas, a já referida eliminação da fonte de humidade (o que é suficiente para prevenir o ataque de fungos) e o emprego de calor.
A aplicação de fungicidas e insecticidas na madeira já aplicada faz-se maioritariamente por pincelagem que, embora sendo um método pouco eficaz, permite o tratamento da estrutura no local de serviço. Este método conduz a uma impregnação pouco profunda, devendo ser aplicado em duas ou mais demãos. Em aplicações preventivas, só deve usar-se em peças de pequena secção, com baixo risco de ataque por fungos ou insectos e quando não seja necessária longa duração das peças. Para combater os ataques de insectos, é possível aplicar os insecticidas por fumigação [10]. Os produtos usados são o anidrido sulfuroso, a cloropicrina, o paradiclorobenzeno, o ortodiclorobenzeno e o ácido cianídrico (mais eficaz), que apresentam elevado poder de impregnação e elevado grau de toxicidade. A técnica requer alguns cuidados especiais, tais como o isolamento do local, a utilização de máscaras anti-gás, o policiamento da zona e outros. Um outro método para a eliminação do ataque dos insectos consiste em submeter a estrutura a tratar a uma temperatura de 55 ºC com humidade de 100%, durante uma hora e meia [10]. Para tal, é necessário conseguir uma câmara estanque, sendo
ainda assim difícil garantir que o interior de todas as peças atinja a temperatura de 55 ºC e, para além disso, a elevação de temperatura provoca fenómenos de retracção nas madeiras, que resultariam em fendas e empenamentos. Dados os inconvenientes, estes dois últimos métodos são de aplicação muito reduzida.
A actuação preventiva nas estruturas de madeira pode abranger o emprego de madeira de durabilidade adequada, a adopção de disposições construtivas convenientes e a aplicação de tratamentos preservadores. Todos estes métodos pressupõem a sua aplicação antes da madeira ser colocada na posição definitiva. As disposições construtivas tomadas durante a concepção, construção ou utilização do edifício revelam-se determinantes na vida da estrutura. As primeiras preocupações que se devem ter são a ventilação adequada e evitar o contacto com as zonas húmidas, concretizando-se nomeadamente na execução de sistemas de drenagem eficazes e evitando o contacto da madeira com a alvenaria ou com os elementos de fundação. Por outro lado, convém não esquecer o método de secagem, que deverá ser efectuado de modo a não provocar o aparecimento de fendas, para não propiciar o ataque biológico e a redução da resistência mecânica.
A durabilidade natural de uma madeira pode ser entendida como a propriedade de resistir, sem qualquer tratamento, a um determinado organismo destruidor. Esta pode ser estabelecida de acordo com a norma EN 350-1: “Durability of wood and wood-based products. Natural durability of solid wood - Part 1: Guide to the principles of testing and classification of the natural durability of wood”. No entanto, com base em informação acumulada de testes, a norma EN 350-2 [11] atribui classes de durabilidade e de tratabilidade (receptividade de cada espécie ao tratamento de preservação) para um grande número de espécies de madeira. As características da madeira no seu estado natural poderão não ser suficientes para satisfazer as exigências de durabilidade pretendidas e dependem das condições de serviço em que esta se encontra. Deste modo, será necessário atribuir uma classe de risco (Quadro 4), em função da sua exposição à humidade e do seu contacto ou não com o solo, de acordo com as normas NP EN 335-1 [12] e NP EN 335-2 [13], informação esta que servirá de apoio à norma NP EN 460 [14], que, juntando a informação recolhida com as três normas anteriores, determina a necessidade ou não do tratamento preservador (Quadro 6). Na escolha e especificação do produto preservador e processo de tratamento a empregar, deverá
ter-se em conta, respectivamente, as normas EN 599-1 e EN 351-1.
Quadro 6 - Recomendações para o tratamento dos elementos de construção
Pincelagem e aspersão Imersão (tempo) Imersão a quente e frio Impregnação por pressão (Retenção) Impregnação por vácuo Impregnação por difusão Asmas Madres Frechais Ripadas Varedos Contraventamentos Guarda-pós Esteiras
Vigamentos e tarugos sobre caixas de ar
Barrotes sobre massame Parquetes sobre massame Roda-pés
Vigamentos A1 Não
Tarugos. Barrotes sobre lage de
betão C
Tábuas de solho. Parquetes.
Roda-pés D Sim
Soleiras Forras interiores
Forras exteriores (zonas húmidas)
Forras exteriores (zonas secas) C Sim (10 m) Sim (4kg/m3) Sim (6kg/m3) Soleiras
Forras interiores Forras exteriores Soleiras
Forras (zonas húmidas)
Forras (zonas secas) C Sim (10 m)
Soleiras
Forras (zonas húmidas) Forras (zonas secas) Lambris
Pernas Degraus
Guardas D Sim Sim (5m)
Degraus Guardas Elevados C D Coberturas Observações C
Método de tratamento e produto preservador Elementos diferenciados da construção Risco Não Sim Sim Elementos gerais da construção Não Sim Sim (6kg/m3) Sim (10 m) Sim ( 5 m) Sim Sim (4kg/m3) Sim Não Não Sim (5m) Sim Não Sim Pramentos Sim (4kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim A1 A2 Exteriores resistentes Não Térreos Pavimentos Interiores (estrutura Escadas A1 B A1 A2 D D C Exteriores de enchimento Não Não Sim Interiores (estrutura de madeira) Interiores resistentes Interiores não resistentes Sim Não Não Sim (10 m) Não Sim (60m) Sim (5m) Sim (10 m) Sim (5m) Não Sim Sim Sim Sim Sim (6kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim (4kg/m3) Sim (4kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim Sim Sim (4kg/m3) Sim (4kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim (6kg/m3) Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim (9kg/m3) Sim (9kg/m3) Sim Sim Não Não Sim Sim
Existem no mercado diversos tipos de produtos preservadores, devendo todos eles obedecer às seguintes condições fundamentais [15]: exercer uma acção tóxica, inibitiva ou repulsiva em relação aos agentes biológicos da madeira; ser de fácil introdução na madeira; manter a sua acção protectora, apesar do envelhecimento que possa resultar para a madeira tratada devido às condições de emprego e não diminuir a aptidão da madeira para a utilização a que se destina. Em complemento, poderão adequar-se as seguintes condições: odor e coloração residuais da madeira tratada; acção corrosiva sobre os órgãos metálicos de ligação; toxicidade para o homem, animais e plantas e compatibilidade com os produtos de acabamento, como sejam tintas e vernizes. Os produtos preservadores podem classificar-se em [15]: oleosos; aquosos e em solvente orgânico.
Os produtos oleosos, usados desde longa data no tratamento industrial de madeiras, obtêm-se por destilação dos alcatrões de hulha, sendo os mais importantes o creosote e os
óleos de antraceno. Não são utilizáveis em edifícios pois têm forte odor, provocam manchas e não permitem a aplicação de produtos de acabamento como, por exemplo, as tintas. Aconselham-se para aplicações exteriores (por exemplo, postes) e em meio marítimo.
Pelo contrário, os produtos aquosos podem ser aplicados em edifícios, pois permitem a utilização de outros materiais de acabamento e não dão origem a cheiros ou manchas inconvenientes. São produtos comuns os compostos de crómio, cobre e arsénio (CCA), compostos de crómio, cobre e boro (CCB) e os compostos de crómio, cobre e flúor (CFK). O primeiro destes tem inconvenientes em termos ambientais e, por isso, tem tendência a ser retirado do mercado; para além disso, requer protecção dos ligadores metálicos contra a corrosão. Geralmente, os produtos aquosos são aplicados em autoclave ou alguns deles por imersão - difusão e requerem secagem após impregnação.
Os produtos em solvente orgânico são compostos por um elemento tóxico (pentaclorofenol, naftalenos metálicos ou clorados, hexaclorobenzeno, entre outros), dissolvido num solvente orgânico mais ou menos volátil. São caracterizados por terem penetração fácil (mesmo por pincelagem ou aspersão), boa toxicidade, não apresentarem odores nem manchas, aceitando a aplicação de acabamentos. Não são aplicáveis a madeiras em contacto com o solo.
O processo de tratamento a empregar para aplicação dos produtos anteriores, será escolhido em função da espécie de madeira, do seu teor em água, do risco de ataque e com a durabilidade exigida. Poderão ser indicados os seguintes métodos: pincelagem e aspersão; imersão rápida e imersão prolongada; imersão a quente e frio em tanque aberto; impregnação por pressão; impregnação por vácuo; impregnação por difusão; substituição da seiva.
À semelhança do método por pincelagem referido anteriormente, o método por aspersão origina impregnação pouco profunda, devendo apenas usar-se em peças de pequena secção, com baixo risco de ataque por fungos ou insectos e quando não seja necessária longa duração das peças. A aspersão deve realizar-se em túneis equipados com bicos convenientemente localizados de modo a assegurar distribuição regular do produto.
No método de imersão, as peças são mergulhadas durante um certo período de tempo em tinas, contendo o produto preservador (Fig. 33). A profundidade de penetração obtida depende do tempo de imersão e da espécie da madeira e é maior para produtos em solvente orgânico. Conforme o tempo de imersão varie entre alguns segundos e alguns dias, a imersão pode-se classificar respectivamente em rápida e prolongada, sendo assim muito variável a eficácia da penetração conseguida, apesar de não ser proporcional ao tempo de imersão. A eficácia da imersão rápida assemelha-se ao tratamento por aspersão. Por fim, a imersão pode ser realizada manual ou mecanicamente e peça a peça ou por grupos de peças.
Fig. 33 - Equipamento para o tratamento da madeira por imersão
A imersão a quente e frio consiste na sucessão de duas imersões quente e fria. A primeira, feita à temperatura de cerca 80 a 90 ºC, dilata o ar e a água contidos nos espaços celulares, provocando a sua expulsão parcial. De seguida, a imersão a frio retrai o material remanescente, originando uma subpressão que “suga” o produto preservador para o interior das células. Esta técnica conduz a bons níveis de penetração, sendo comparável ao tratamento por pressão para madeiras com borne facilmente impregnável. Nos casos em que os produtos preservadores (aquosos e em solvente orgânico) não possam ser aquecidos a temperaturas de 80 a 90 ºC, utilizam-se métodos alternativos para aquecimento da madeira, antes da imersão a frio, tais como o vapor de água ou ar quente.
Para impregnação por pressão, utiliza-se um cilindro fechado (autoclave), onde é introduzida a madeira, forçando-se a aplicação do produto preservador através de pressão. No processo de tratamento, podem ser utilizadas diversas sequências [16]:
vácuo inicial destinado a remover o ar das células, facilitando assim a impregnação posterior a uma pressão de 0.8 a 1.5 MPa; um vácuo final remove o líquido em excesso da superfície da madeira, antes de ser reposta a pressão atmosférica normal; a absorção e penetração conseguidas são muito elevadas;
- processo Rueping ou de células vazias: a madeira é sujeita a uma sobrepressão de ar inicial antes de se introduzir a madeira na autoclave, para que no final esse ar comprimido no interior da madeira force uma parte do preservador a sair; esta técnica conduz a penetrações profundas, com retenções relativamente baixas; o tratamento conclui-se com uma operação de vácuo final semelhante à do processo Bethel.
Fig. 34 - Sequência do tratamento da madeira por pressão
O processo de tratamento por vácuo (Fig. 35), também conhecido por duplo vácuo, aplica-se somente a madeira preparadas nas suas formas finais. Consiste em aplicar vácuo ini-cial para remoção do ar das células, impregnando de seguida a madeira à pressão atmosférica ou a uma pressão de 0.2 MPa. No final, aplica-se novamente o vácuo para remoção de líquido em excesso. Este método só se aplica com produtos com solvente orgânico.
Fig. 35 - Sequência do tratamento da madeira por vácuo
O tratamento por difusão baseia-se na propriedade de certos produtos aquosos de se difundir na madeira verde, devido ao seu alto teor de humidade. A madeira é sujeita a uma aspersão em túnel ou a imersão e depois conservada em pilhas compactas, fechadas e
cober-tas, numa atmosfera saturada de humidade, para difusão do produto preservador no interior das peças. As soluções de tratamento devem ser aquecidas, para que haja dissolução completa.
O método de substituição da seiva consiste em substituir a seiva bruta e a água livre contidas no lenho por uma solução aquosa, imediatamente após o abate da árvore. Aplica-se sobretudo ao tratamento de postes.
5.4. Protecção ao fogo
A protecção ao fogo das estruturas das estruturas de madeira pode fazer-se, essencialmente, de duas formas: através da aplicação de produtos ignífugos ou através do aumento das secções dos elementos de madeira.
A aplicação de produtos ignífugos pode, por sua vez, fazer-se superficialmente ou por impregnação em autoclave. No primeiro caso, incluem-se os vernizes e as pinturas intumescentes. Os produtos intumescentes entram em combustão a uma temperatura inferior à da madeira, sendo este processo acompanhado pela libertação de gases incombustíveis e por um aumento significativo do seu volume (propriedade intumescente), passando a funcionar como isolante térmico da madeira. No segundo caso, incluem-se os compostos de amónio, ácido bórico e cloreto de zinco, cujas funções, serão essencialmente: aumentar o ponto de ignição da madeira; retardar a progressão da chama à superfície; reduzir a taxa de degradação e reduzir a taxa de formação de cinzas. Os vernizes e as pinturas intumescentes constituem uma solução prática, mas apresentam os inconvenientes inerentes ao aspecto final e de haver necessidade de manutenção cuidada e periódica. Os sais metálicos têm os inconvenientes de aumentar a higroscopicidade da madeira, de serem laváveis e de incompatibilidade com produtos de acabamento e colas. Estes últimos podem simultaneamente ser insecticidas / fungicidas e retardadores de chama e podem ser aplicados pelos mesmos métodos da preservação (dependendo do tipo de produto).
O aumento das secções de madeira faz-se através do conhecimento da taxa de combustão (Quadro 7). Deste aumento de secção, para além daquela que é necessária à manutenção da estabilidade da estrutura (Fig. 36), pode ter-se em conta a possibilidade de
evacuação dos ocupantes do edifício. É importante referir que, após a formação de uma camada de carvão no início do processo de combustão, esta, devido à sua condutividade térmica ser inferior à da madeira (cerca de 1/6), retarda a progressão da combustão em profundidade, mantém o interior da madeira a uma temperatura baixa e a resistência da madeira é pouco afectada.
Quadro 7 [3] - Velocidade de combustão para diversos tipos de madeira
