Degradação de madeira a linguagem das anomalias

(1)

Laboratório Nacional de Engenharia Civil

Patologia e reabilita

ç

ão de estruturas de

madeira

Degradação de madeira

a linguagem das anomalias

Helena Cruz, LNEC

civil ’04

29 de Abril de 2004

Os agentes atmosféricos (luz solar, chuva) provocam degradação superficial,

que se traduz na tonalidade cinzenta da madeira “velha”

Variações ambientais (secagem /humedecimento) conduzem ao

Factores de degradação da madeira

(2)

pouco sensível a ambientes quimicamente agressivos

(pH<3 e pH>11)

Fogo

madeira é má quanto a reacção ao fogo – combustível

estruturas de madeira podem ter boa resistência ao fogo

carbonização acima de 280ºC

mantém propriedades abaixo da camada carbonizada

Factores de degradação da madeira

causa mais frequente de deterioração das estruturas de madeira

• fungos

– cromogéneos

– de podridão

• insectos

– térmitas

– carunchos

• xilófagos marinhos

Degradação biológica

(3)

Fungos de podridão

(4)

Fungos de podridão

• Atacam madeira com teor em água superior a 20%, mas não

saturada

• borne de todas as espécies = não durável (5)

• cerne - classe de durabilidade:

– 1 - muito durável

– 2 - durável

– 3 - moderadamente durável

– 4 - pouco durável

– 5 - não durável

Fungos de podridão

• identificação do agente

• gravidade (nível de degradação)

• possibilidades de erradicação

(5)

Térmitas

Térmita subterrânea Reticulitermes

lucifugos

tem origem em colónias no solo

(reprodutores, obreiras e soldados)

ataca madeira com teor em água > 20%,

mas não saturada, especialmente em

pisos térreos, junto ao solo

(6)

Térmitas

• identificação do agente

• gravidade (nível de degradação)

• possibilidades de erradicação

(7)

Carunchos

• Hylotrupes bajulus (caruncho grande) (10-30mm)

– normalmente só ataca o borne de Resinosas

• Anobium (2-4mm)

– normalmente só ataca o borne de Folhosas e Resinosas

• Lyctus (4-5mm)

– só ataca o borne de algumas Folhosas

cerne = D (durável); borne = D /ou S (susceptível)

madeira aplicada em exteriores e interiores

(8)

Carunchos

(9)

Carunchos

(10)

• identificação do agente

• gravidade (nível de degradação)

• possibilidades de erradicação

Carunchos

Eventual susceptibilidade de uma madeira ao ataque por agentes

biológicos depende da espécie de madeira em causa

(durabilidade natural)

NP EN 350-2: Durabilidade de madeira e de produtos

derivados.

Guia da durabilidade natural da madeira e da

impregnabilidade de espécies seleccionadas pela sua

importância na Europa

(11)

Carunchos [cerne geralm. não-susceptível. S: susceptível (só borne); SH: susceptível (borne e cerne)]

Térmitas [M: cerne medianamente durável; S: cerne susceptível; borne é sempre susceptível]

Fungos [1: muito durável; 5: não-durável; borne é sempre não-durável (5)]

Impregnabilidade [1:facilmente impregnável; 4: não-impregnável]

NP EN350-2

p 2 4 M S -2 540-650 590 Europa Castanho Castanea sativa Térmitas Anobium n/d S SH S S Largura do borne Impregnabilidade Durabilidade natural p 1 2-3 S -4 650-790 700 América do N Carvalho americano Quercus rubra p 1 4 M -2 670-760 710 Europa Carvalho comum Quercus robur x 3v 3-4 S SH 4 440-470 460 Europa Espruce europeu Picea abies p-m 1 3-4 S S 3-4 500-540 520 Europa Casquinha Pinus sylvestris g 1 3-4 S S 3-4 530-550 540 S e SW Europa Pinho bravo Pinus pinaster Borne Cerne Hylotrupes Fungos Massa volúmica Origem Nome comum Nome científico

O desenvolvimento de cada um desses agentes implica a existência

de condições favoráveis

EN335-2: Durabilidade da madeira e de produtos derivados.

Definição das classes de risco de ataque biológico

Classes de risco de aplicação de madeira maciça

(12)

Classes de risco de aplicação de madeira maciça (EN 335-2)

Classes

de risco

Situações gerais de

serviço

Exposição à

humidade

Teor de água da

madeira

Principais ag.

biológicos

1 sem contacto com o solo,

sob coberto (pavimentos)

nenhuma

20% no máximo

carunchos

2 sem contacto com o solo,

sob coberto mas com risco

de humidificação

(estruturas de cobertura)

ocasional

ocasionalmente

>20%

carunchos

térmitas

pod. castanha

3 sem contacto com o solo,

não coberto

(caixilharia)

frequente

frequentemente

>20%

carunchos

térmitas

pod. castanha

podridão branca

4 em contacto com o solo ou

água doce

(fundações)

permanente

Permanentement

e >20%

carunchos

térmitas

pod. castanha

pod. branca

pod. mole

5 na água salgada

(pontões)

permanente

Permanentement

e >20%

CR 4 +

xilóf. marinhos

Patologia e reabilitação de estruturas de madeira

.

(13)

Objectivos de uma intervenção:

→

minimizar a degradação dos materiais

→

manter ou repor o nível de desempenho

→

quantificar as suas condições de segurança

1ª fase – inspecção preliminar

1. Deformações (telhado,...)

2. Madeira exposta em mau estado

3. Telhas partidas / em falta

4. Algerozes e caleiras danificados /

entupidos

5. Telhado pouco saliente

6. Remates ineficazes

7. Crescimento de vegetação

(14)

8. Manchas de humidade

9. Fendas em paredes

10. Rebocos desagregados ou

fissurados

11. Caixilharia deteriorada

12. Falta de faixa impermeabilizante

13. Canteiros adjacentes

14. Aberturas de ventilação obstruídas

Interior - Pontos críticos:

junto às fachadas

remates da cobertura

zonas de lavagens

com condensações

pouco ventiladas

(15)

Sinais de alerta

história de carga severa anterior ou esforços inadequados (alterações)

humidade elevada amplia os fenómenos de fluência da madeira

empenos devidos a secagem em obra

perda de secção por ataque por caruncho

rotação dos apoios por podridão ou térmitas

arrancamento do tecto (degradação superficial de vigas ou fasquiado)

canais de terra

serrim

cheiro a “mofo”

manchas na madeira ou revestimentos

deformação excessiva de tectos ou pavimentos

Deve ser tanto quanto possível global

Acesso visual aos elementos de madeira

(promover o acesso directo, se necessário)

Informação sobre a idade e a história do edifício (construção, ocupação,

alterações, manutenção, reparações, tratamentos)

Ter em conta aspectos particulares

de interesse histórico ou ambientais

2ª fase: Inspecção detalhada

-Quantitativa

(16)

Equipamento básico

para inspecções

Raios Gama (Radiological Density Scaning) - perfil dens.

Pylodin (dureza na direcção transversal)

Emissão acústica (actividade biológica)

Ultra-sons (Sylvatest, Pundit) - (vel.

→

m.v.

→

MoE)

Vibrações (freq. própria

→ → →

MoE)

Meios auxiliares de diagnóstico

(17)

Meios auxiliares de diagnóstico

- perfurador

Patologia e reabilitação de estruturas de madeira

.

(18)

Decisão fácil…

- irrecuperável

Casos em que nada há a decidir

- Importa repor o estado inicial, mediante eventuais

reparações pontuais / manutenção

(19)

Quando a estrutura apresenta danos obvios

… requer ponderação

… quando se pretende a alteração do uso

remoção de paredes resistentes ou pilares nos pisos subjacentes Transformação de edifício de habitação em espaço público

(20)

Quando não há acesso visual à estrutura

… ou quando não se consegue

circular com segurança

decisões podem ser difíceis

Avaliação

1.Compreender a estrutura original;

2.Identificar eventuais alterações à estrutura original e julgar os seus

efeitos;

3.Compreender o funcionamento das ligações e as consequências de

eventuais erros ou danos;

4.Reconhecer degradação biológica e os seus efeitos;

5.Assumir valores razoáveis para a resistência e a rigidez da madeira;

6.Avaliar as secções residuais dos elementos, representativas da

generalidade da estrutura;

7.Ponderar a gravidade de problemas locais (danos mais severos ou

qualidade inferior aos assumidos para a generalidade dos elementos).

(21)

Considerações estruturais

Estruturas antigas por vezes complexas e difíceis de interpretar

Estruturas antigas nem sempre são correctas:

» Elevado grau de improviso

» Erros básicos de concepção

» Má pormenorização e/ou má execução

» Alteradas, sem respeito pela segurança

Erros / problemas correntes

Em estruturas de cobertura:

• Geometria incorrecta

• Excentricidade de aplicação de carga nos apoios

• e devido à aplicação das madres fora dos nós estruturais

• Falta de contraventamento entre asnas

• Elementos em falta devido a intervenções anteriores

Em pavimentos:

• Comprimento insuficiente do apoio das vigas nas paredes

• Falta de contraventamento (ou contrav. solto) entre vigas

• Remoção de apoios ou introdução de paredes divisórias intermédias

Em ligações:

• Corrosão

• Falta de aperto dos ligadores

• Fendas ou esmagamento da madeira

• Chapas ou parafusos em falta

• Distâncias ou espaçamentos insuficientes dos ligadores

(22)

• Os problemas estruturais devem requerer atenção.

• É necessário garantir níveis de segurança adequados (e/ou

restringir a utilização) independentemente da importância

histórica ou arquitectónica do edifício.

Propriedades mecânicas da madeira

Amostragem

–

Envolvendo um pequeno nº de elementos (a substituir);

–

Ou envolvendo amostras pequenas retiradas:

• De madeira limpa

• Ou de madeira com degradação biológica

Só permite identificação da espécie, densidade, teor em água

e ver se a madeira limpa tem valores dentro da gama normal

Devido à elevada variabilidade natural da madeira a amostragem não é

representativa da globalidade da madeira em obra

Amostragem não contempla a influência dos defeitos e da eventual

degradação biológica local, aspectos determinantes para a

resistência da madeira

(23)

Ensaios de carga estática

–

Carga é aplicada à estrutura. Mede-se a flecha resultante, que é

comparada com as previsões obtidas pela modelação da estrutura

As propriedades mecânicas dos elementos e ligações (rigidez)

necessárias para o modelo são calibradas para que o modelo dê

resultados próximos da realidade.

Propriedades mecânicas da madeira

Classificação visual da madeira aplicada

–

Identificação da espécie

–

Classificação (avaliação dos defeitos) dos elementos individuais

–

Atribuição de classe de qualidade à generalidade dos elementos

–

Após análise preliminar, pode-se fazer uma classificação mais

cuidadosa dos elementos cuja importância ou elevadas tensões

justifiquem atenção extra.

(24)

Degradação biológica e secção transversal residual

Ataque por fungos

Efeitos globais e pontuais da degradação mecânica na resistência e na rigidez devem ser

avaliados

O volume afectado pode ser estimado com faca ou outras TND

Secções seriamente afectadas por podridão têm contribuição nula para a resistência

Fungos

(25)

Ataque por carunchos

Perda de resistência resulta de perda de secção

Frequentemente apenas a camada superficial de borne é comida

Degradação biológica e secção transversal residual

A profundidade da camada aatacada pode ser avaliada por TND

Uma secção reduzida equivalente pode ser estimada – secção essa a considerar na

verificação da estrutura

Uma redução semelhante da secção transversal pode ser assumida para todos os

elementos da estrutura

Ataque por carunchos

(26)

Ataque por insectos pode assumir uma forma difusa

Neste caso pode assumir-se uma redução da qualidade (e da resistência) da madeira

Ataque por carunchos

Patologia e reabilitação de estruturas de madeira

.

(27)

– secagem da madeira

– limpeza

– tratamento preservador insecticida/fungicida da madeira que permanece

no local (pincelagem / pincelagem + injecção)

– tratamento da madeira nova a introduzir (superficial / em profundidade)

Suster a degradação e impedir a recorrência de problemas

Tratamentos químicos

• Com produtos insecticidas, termiticidas ou fungicidas de eficácia

reconhecida por entidade competente,

adequadas à Classe de Risco

_x

• Acção curativa e acção residual – preventiva de novas infestações

• Respeitar normas de segurança, recomendações e eventual período de

(28)

• Substituição de elementos danificados ou insuficientes

• Reparação de peças danificadas

• Adição de novos elementos ou materiais

• Reorganização dos sistemas estruturais

Diferentes níveis de intervenção

(29)

Consolidação de fendas por

cintagem

(30)

Injecção de fendas

Reparação do apoio

colas/pastas epoxídicas

(31)

• Aumento da resistência e rigidez de vigas

Tourand Creek Bridge

Manitoba, Canada

(32)

Aplicação de tirantes

(33)

Criação de apoios intermédios

Pavimentos mistos madeira-betão

1

6

0

7

0

2

5

(34)

Pavimentos mistos

devem obedecer à geometria original

possuir características mecânicas iguais ou superiores às originais

possuir durabilidade porventura superior à original

(35)

• A madeira deve ter teor em água entre 12 e 20%

– Verificado com a utilização de humidímetro portátil

– Mediante a colheita de amostras sujeitas a ensaios laboratoriais

• Tratamentos preservadores com soluções aquosas aumentam o

teor em água

– Necessário secar a madeira antes da aplicação

TEOR EM ÁGUA DA MADEIRA

(36)

No caso de tratamentos superficiais devem evitar-se os cortes e

furações

Caso sejam inevitáveis, - tratar por pincelagem ou imersão as

superfícies expostas antes da aplicação

A madeira tratada em profundidade pode ser cortada ou furada

sem re-tratamento

pode requerer secagem após tratamento (produtos aquosos)

MONTAGEM – madeira tratada

• Contraventamento

• Solidarização da estrutura de cobertura à respectiva estrutura de suporte