Durabilidade Natural da Madeira. Design para a Durabilidade

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1 (Creative strategies of sustainability) Parceria LEONARDO DA VINCI WCEET- Wood Constructions and Energy Efficiency in Vocational Training Projeto Nº DE2-LEO Durabilidade Natural da Madeira. Design para a Durabilidade Ricardo Cunha Lordelo, 26 de junho

2 Quanto tempo durará uma casa de madeira? Não há nenhuma razão para que a construção de uma casa de madeira não possa existir, sem exagero, para sempre, ou, pelo menos, centenas de anos, muito mais do que o período durante o qual pretendemos usá-la. Uma boa prática, para aumentar o desempenho das estruturas em madeira, é proteger a superfície da madeira da degradação (agentes biológicos, variações higrotérmicas; UV s; etc.), através de produtos de acabamento e preservação. Os edifícios mais antigos de madeira existente na Europa talvez sejam o norueguês Stavkirker. Das centenas de igrejas construídas nos séculos XII e XIII, preservaram-se DURABILIDADE NATURAL > Legenda: Fantoft stavkirke é uma igreja de madeira reconstruída e localizada em Fana, Bergen. Ela foi originalmente construída em "Fortun", uma vila próximo a Sognefjord, por volta de > Legenda: Ponte construída em 1864, no Condado Madison, Iowa, EUA

3 BIOLOGIA E BIODEGRADAÇÃO DO MATERIAL LENHOSO A madeira é utilizada em situações muito diversas de exposição, principalmente no que se refere a condições ambientais as quais regulam em grande parte a actividade dos agentes biológicos responsáveis pela deterioração deste material. É importante conhecer: - As categorias de risco emergentes das condições de exposição; - Os agentes destruidores; - As principais características das madeiras utilizadas do ponto de vista da sua durabilidade natural e da sua impregnabilidade

4 DEFINIÇÃO DAS CLASSES DE RISCO (Adaptado da NORMA NP EN 335-1) Classe de Risco 1 - situação na qual a madeira ou os seus produtos derivados estão sob coberto, totalmente abrigados das intempéries e não expostos a humidificação. Classe de Risco 2 - situação na qual a madeira ou os seus produtos derivados estão sob coberto e totalmente abrigados das intempéries, mas onde uma humidade ambiente elevada pode conduzir a uma humidificação ocasional mas não persistente. Início de obra ou quando o sistema de controlo de condições ambientais deixa de funcionar. Classe de Risco 3 - situação na qual a madeira ou os seus produtos derivados não estão sob coberto, nem em contacto com o solo. Estão, ou continuamente expostos às intempéries, ou abrigados das intempéries, mas sujeita a humidificação frequentes V Jornadas de Ciências Naturais, Engenharias e Tecnologias

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8 RESUMO DAS CLASSES, NÍVEIS GERAIS DE HUMIDADE E AGENTES BIOLÓGICOS QUE ATACAM AS MADEIRAS CLASSE DE RISCO SITUAÇÃO GERAL DE SERVIÇO Sem contacto com o solo, sob coberto (seco) Sem contacto com o solo, sob coberto (risco de humidifi-cação) OCORRÊNCIA DE AGENTES BIOLÓGICOS EXPOSIÇÃO À Fungos lenhíveros Fungos Insectos HUMIDADE (destruidores da madeira) cromogén eos (4) Basidiomicetas Podridão mole Azulado Escaravelhos Térmitas Nenhuma (2) U L Aumento ocasional (3) U - U U L Sem contacto com o solo, não coberto (condições exteriores). Frequente U - U U L Em contacto com o solo, ou Permanente U U U U L água doce Em água salgada Permanente U U U U L LEGENDA: U presente em toda a Europa L presente em locais da Europa (1) o risco de ataque pode ser insignificante em certas situações de serviço. (2) equivalente a uma temperatura de 20 o C e a uma humidade relativa de 65% (3) pode atingir ou ocasionalmente exceder o conteúdo de humidade equivalente ao que resultaria da exposição a uma temperatura ambiente de 20 o C e humidade relativa de 90%. (4) Molde. Protecção contra moldes de fungos pode ser considerada

9 TABELA Resumo das Classes, Níveis Gerais de Humidade e Agentes Biológicos que Atacam as Madeiras A duração de um componente de madeira depende não só da sua durabilidade natural face aos organismos lenhívoros mas também de numerosos outros factores. Por exemplo, na classe de risco 3, os pormenores de concepção de um componente de construção de madeira que impedem a penetração e a acumulação de água, e favorecem a sua eliminação e a ventilação, assim como as condições climatéricas locais e as operações de manutenção, podem influir sobre o desempenho no tempo. Do mesmo modo, na classe de risco 4, as condições climatéricas podem ter um efeito marcante sobre o desempenho

10 Para a maior parte das utilizações na construção, existe um consenso generalizado sobre um nível mínimo de durabilidade que, associado a outros fatores, permite obter uma duração de serviço aceitável para um determinado elemento de construção OUTROS FACTORES QUE INFLUEM NA ESCOLHA DA CLASSE DE DURABILIDADE A escolha de uma espécie de madeira para utilização numa determinada classe de risco, necessitará ter em conta uma série de outros factores que podem influenciar o nível de durabilidade julgado necessário. Nas madeiras expostos às condições de serviços definidas pelas diversas classes de risco, as consequências são variáveis e dependem da sua reacção aos diferentes regimes de humidificação. É necessário um teor de água na madeira próximo dos 20%, para o desenvolvimento dos fungos destruidores da madeira

11 Gama de Variação Esperada para o Teor de Água de Equilíbrio da Madeira Consoante o Local de Aplicação. Teor de Água da Madeira (%) Limite de Segurança Contra o Ataque de Fungos Humidade Relativa do Ar em (%) (Tem. 15º a 20ºC) [1-2] Em Locais de Aquecimento Contínuo [2-3] Em Locais Fechados e Aquecidos [2-4] Em Locais Fechados e Cobertos [3-5] Em Locais Abertos e Cobertos [3-6] Em Locais Abertos e Descobertos [5-7] Em Contacto com Focos de Humidade Adaptado da Ficha M1- LNEC Quando a rutura de um componente de madeira compromete a segurança e as exigências económicas, pode ser especificada uma madeira de maior durabilidade que a habitualmente utilizada, nomeadamente quando: - os componentes são utilizados como peças de suporte de carga; - os componentes são difíceis de substituir ou renovar; - há a necessidade de prolongar a duração de serviço; - a exposição aos fatores climáticos é severa (por exemplo início de obra). O risco de rutura pode ser diminuído por uma prévia proteção estrutural de partes da superfície, como, por exemplo, a cobertura das superfícies superiores com materiais mais duráveis ou a proteção das peças de madeira

12 AGENTES DA DESTRUIÇÃO DA MADEIRA Os agentes biológicos que dão origem a deterioração significativa da madeira em construção são sobretudo:. Fungos. Insectos - térmitas - insectos de ciclo larvar (carunchos grandes e pequenos) Bolores sobre a madeira: Azulamento: fungos de descoloração Podridão cubica Podridão fibrosa Podridão mole

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14 MADEIRA INFESTADA (MADEIRA CARUNCHOSA) Nome Cientifico Anobium punctatum Xestobium rufubillosum Lyctus spp Hylotrupes bajulos Pentarthum huttoni Eouphryum confine Larva Tamanho do caruncho Tipos de madeira Madeiras de folhosas e Madeiras de folhosas, por Borne de certas Borne de madeiras de Madeiras de folhosas e atacada de resinosas, incluindo vezes madeiras de resinosas madeiras de folhosas resinosas, geralmente de resinosas, geralmente contraplacado (contendo madeiras dos telhados húmidas e deterioradas colas naturais) Ciclo de vida completo 2 ou + anos Geralmente 4-5 anos, podendo ir até 10 anos Duração do período de pupa Aparecimento de adultos Tamanho do buraco de emergência Pó do furo 1-2 anos ou menos, em construções aquecidas 3-11 anos ou mais 7-9 meses 4-8 semanas 2-4 semanas Até 1 mês Cerca de 3 semanas 6-8 semanas Maio-Setembro Março-Junho Maio-Setembro Julho-Setembro Período não fixo 2 mm 3 mm 2 mm 6-10 mm Canais à superfície e alguns buracos de 5 mm Em forma grosseira de ovo Partículas arredondas Pó fino Cilindros pequenos e compactos e pó fino Semelhante ao do Anobium mas mais pequeno Número de ovos Geralmente 20-40, ou Até 200 Cerca de 25 ovos postos até 80 postos Incubação 4-5 semanas 2-8 semanas 2-3 semanas 2 ou + semanas Cerca de 2 semanas

15 A problemática das Térmitas Madeira atacada Todas as essências florestais europeias são susceptíveis ao ataque de térmitas. Existe um número limitado de espécies tropicais que apresentam alguma resistência Madeiras atacadas por fungos (humidade) são as preferidas pelas térmitas Provocam uma degradação na madeira que lhe é característica, distinguindo-se dos ataques dos restantes agentes Xilófagos Posto de Turismo 15

16 Janela de guilhotina. Sondagem 16

17 Sondagem Madeira infestada por térmitas 17

18 DURABILIDADE

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21 Portugal continental presença em 100 dos 277 concelhos cerca de 35% do território nacional: Registada a ocorrência de térmitas subterrâneas: - 39 das 53 freguesias ( 74% do número de freguesias) Tendo em conta a biologia da espécie e a estrutura da cidade e dos seus edifícios, é provável a presença de térmitas em todo o concelho

22 Durabilidade Natural de Algumas Espécies (Segundo a norma NP EN 350-2) N.º Nome científico Nome comum Origem Massa volúmica (kg/m3) a 12% Durabilidade natural (*) Fungos Hylotrupes Anobium Térmitas 2.1 Abies alba Mill, P: Abeto branco Europa SH SH S A. excelsior Franco E: Fir EUA [=A. grandis (Dougl.) Lindl.] F: Sapin A. procera Rehde 2.5 Cryptomeria japonica (L.f.) D.Don P: Criptoméria Ásia do Leste e E: Sugi cultivada F: Cryptomeria na Europa D: Sugi D n/d S 2.13 Pinus pinaster Ait. [=P. maritima Lam. P: Pinho bravo Europa do S S S non Mill.] E: Maritime Pine Sul e do F: Pin maritime Sudoeste LEGENDA (*) - Apenas se refere à madeira que tem o cerne escuro, resinoso. As qualidades comerciais permitem a presença do borne. FUNGOS INSECTOS e os Xilófagos marinhos 1 muito durável D durável 2 durável M medianamente durável 3 medianamente durável S susceptível 4 pouco durável SH o cerne é também considerado susceptível 5 não durável n/d dados disponíveis insuficientes v a espécie tem um nível de variabilidade anormalmente elevada IMPREGNABILIDADE LARGURA DO BORNE 1 facilmente impregnável mp muita pequena (< 2 cm) 2 medianamente impregnável p pequena (2 cm a 5 cm) 3 pouco impregnável m média (5 a 10 cm) 4 não impregnável g grande (> 10 cm) n/d dados disponíveis insuficientes x sem distinção nítida entre o borne e o cerne v a espécie tem um nível de variabilidade anormalmente elevada (x) geralmente sem distinção nítida entre o borne e o cerne Durabilidade Natural de Folhosas N.º Nome científico Nome comum Origem Massa volúmica (kg/m 3 ) a 12% (*) Fungos Anobium Térmitas 3.22 Castanea sativa Mill. P: Castanho Europa S M E: Sweet Chestnut F: Châtaignier 3.44 Fagus sylvatica L. P: Faia Europa S S E: European Beech F: Hêtre 3.86 Quercus robur L., P: Carvalho comum Europa S M Q. petraea (Matt.) Liebl. E: European oak F: Chêne rouvre 3.87 Quercus rubra L., P: Carvalho americano América do n/d S Q. falcata Michx., E: American red oak Norte Q. shumardii Buck., F: Chêne rouge Q. sp.pl. d Amérique (*) Massa volúmica - Intervalo de massa volúmica de 12% (m/m) de teor em água (kg/m 3 ) Durabilidade natural

23 Durabilidade Natural de Tropicais N.º Nome científico Nome comum Origem Massa volúmica (kg/m 3 ) a 12% Durabilidade natural (*) Fungos Anobium Térmitas 3.3 Afzelia bipindensis Harms., X : Doussié África n/d D A. pachyloba Harms, P : Pau-ferro Ocidental A. sp. Pl. O: Afzelia 3.9 Antiaris toxicaria Leschen. X: Ako África n/d S subsp. welwitschii (Engl.) C.C. Berg O: Antiaris Ocidental e Oriental 3.11 Aucomea klaineana Pierre X: Okoumé África n/d S P: Ocumé O: Gaboon Ocidental 3.36 Entandrophragma cylindricum Sprague X: Sapelli África Ocidental P: Livuite O: Sapele n/d M 3.48 Gossweilerodendron balsamiferum X: Tola África n/d S (Verm.) Harms O: Tola Branca Ocidental O: Agba 3.66 Milicia excelsa (Welw.) C. C. Berg X: Iroko África n/d D [=Chlorophora excelsa (Welw.) Benth. P: Câmbala Ocidental e & Hook f.] Oriental M. regia (A. Chev.) O: Kambala C. C. Berg (*) Massa volúmica - Intervalo de massa volúmica de 12% (m/m) de teor em água (kg/m 3 ) Seleção de um modo de proteção da madeira EN460 Classes de Risco Classe de durabilidade natural

24 Produto Metodologia para a decisão Determinar a classe de utilização EN e EN Seleccionar a espécie de madeira Determinar a durabilidade natural EN Se possível ou apropriado: -seleccionar outra madeira -modificar a concepção sim Tratamento de preservação não é necessário A durabilidade natural é apropriada à classe de utilização? não Tratamento de preservação é necessário Fixar a retenção / penetração EN Determinar a impregnabilidade da madeira seleccionada EN A impregnabilidade é apropriada? não sim Seleccionar um preservador de madeira apropriado EN Seleccionar um processo de tratamento apropriado sim Controlar a conformidade não Utilização final Nome Piloto: IROKO (Kambala) IATANDZA Nome Botánico: Milicia excelsea Benth. & Hook f. Milicia regia A. Chev. Albizzia ferrugnea Benth. Nome: Câmbala Mofufuta, Zazangue Família: Moraceae Mimosaceae Massa Volúmica (Kg/m 3 ): Durabilidade Natural: FUNGOS: Classe 1 a 2 (de muito durável a durável). Classe 3 (Mediana durável). INSECTOS: Classe D (durável). Classe D (durável). TÉRMITAS: Classe D (durável). Classe D (durável). Impregnabilidade: Classe 4 (não impregnável). Classe 2 (medianamente impregnável). Utilizações: Carpintaria de interiores e exteriores; construção naval; pavimentos; escadas Carpintaria de interiores; componentes de mobiliário; carpintaria ligeira Observações: Borne (Lyctus); largura do borne m (média 5 a 10cm). Cor variável de amarelo a castanho escuro Comercialmente também é designada por câmbala escura

25 PRECAUÇÕES GERAIS Quando não é possível prever, com suficiente segurança, a classe de risco de um elemento em serviço, ou quando se estima que as diferentes zonas de um mesmo elemento estão em situações de risco diferentes, as decisões devem ser tomadas na base da classe de risco mais severa entre as classes possíveis /05/12 Valorização Casa de de Madeira Material Portuguesa Lenhoso. Desafios Tecnológicos Design para a durabilidade Na classe de uso 3, a deteriação é controlada através de medidas conhecidas como design para a durabilidade

26 Medidas Construtivas

27 53 72 VENTILAÇÃO

28 Ria Shopping, Olhão Revestimento exterior em madeira Apoio da Viga ventilado

29 ENTREGA DAS VIGAS BARREIRAS FÍSICAS

30 TUBAGENS A duração de um componente de madeira depende dos pormenores de concepção deste, que impedem a penetração e a acumulação de água e favorecem a sua eliminação e a ventilação. Assim como, as condições climatéricas locais e as operações de manutenção podem influir sobre o desempenho no tempo. A manutenção deverá ser assegurada, tal e qual como nos outros materiais. Os acabamentos tem melhorado bastante nos últimos tempos (tintas microporosas; óleos e lasures)

31 CONCLUSÃO Este edifício do Séc XIX construído na Noruega mostra revestimentos de madeira ainda mais complexos, eles podem resistir bastante se forem desenhados e construidos corretamente A Madeira Colocada em Obra DURABILIDADE NATURAL Quando existe o risco de ataque da madeira em serviço por organismo xilófago é conveniente optar, ou escolher uma madeira com durabilidade natural suficiente, ou por aumentar as suas características de durabilidade por meio de um tratamento preservador. A exigência de características particulares de durabilidade para uma madeira dependerá das suas condições de serviço. As madeiras classificadas como pouco resistentes a agentes xilófagos recebem, de um modo geral, bem os produtos de preservação. Por isso parece-nos pertinente e pela importância de certas obras aplicar PRESERVANTES

32 Preservação e Recuperação de Estruturas em Madeira e Património Meco Convento dos Capuchos Monção Estrutura de cobertura > Legenda: Palácio dos Duques, Guimarães > Legenda: Sala dos Banquetes, Palácio dos Duques, Guimarães

33 > Legenda: Alfandega do Porto Fachada em madeira termotratada de pinho silvestre. Menos peso, mais estabilidade e durabilidade (sem biocidas). Montagem modular. Acabado especifico nas fachadas sul e sudeste. Consumo energético final: 70KWh/m 2 Centro Cultural, Lérez (Pontevedra) Arq: Jorge Rodriguez

34 67 72 MADEIRA ACETILADA Fonte: Acoya Ponte de Sneek, Holanda Ponte de Sneek, Holanda. 32m comprimento e 12 m de largura. Vida de serviço superior a 80 anos. Capaz de suportar cargas de 60ton

35 MADEIRA ACETILADA Fonte: Acoya Ponte de Sneek, Holanda Inaugurada em abril de m 3 de madeira acetilada MADEIRA ACETILADA Fonte: Ro & Ad Architects MOSES BRIDGE / HOLANDA

36 Fonte: Ro & Ad Architects MOSES BRIDGE / HOLANDA Contacto: Ricardo Cunha rc@lenhotec.pt Rua do Tronco, Nº 375, Sala A S. MAMEDE INFESTA Matosinhos TEL FAX TELM info@lenhotec.pt 36