CONSTRUÇÕES EM MADEIRA

Transcrição

1 CONSTRUÇÕES EM MADEIRA Autor: Eng.ª Inês Flores, Eng.º Florindo Gaspar e Arq.ª Sandrina Santos Coordenação: Prof. F.A. Branco, Prof. Jorge de Brito, Eng.º Pedro Vaz Paulo e Eng.º João Pedro Correia 1/180

2 ÍNDICE 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.1. Introdução 1.2. Ensaios não-destrutivos (TND) tradicionais 1.3. Ensaios não-destrutivos (TND) não-tradicionais 1.4. Ensaios destrutivos 1.5. Conclusões do capítulo 2. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS 2.1. Introdução 2.2. Anomalias (acção humana) 2.3. Anomalias (acções naturais) 2.4. Anomalias (acções de acidente) 2.5. Conclusões do capítulo 2/180

3 ÍNDICE 3. TÉCNICAS DE REPARAÇÃO E REFORÇO 3.1. Introdução 3.2. Trabalhos prévios 3.3. Técnicas de reparação e reforço por processos mecânicos 3.4. Técnicas de reparação e reforço com produtos epóxidos 3.5. Técnica de reparação e reforço com betão 3.6. Conclusões do capítulo 3/180

4 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO CONSTRUÇÕES EM MADEIRA 4/180

5 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DIAGNÓSTICO Sub-capítulos: 1.1 Introdução 1.2 TND tradicionais 1.3 TND não-tradicionais 1.4 Ensaios destrutivos 1.5 Conclusões do capítulo 5/180

6 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.1 Introdução Durante a inspecção através de observação visual das anomalias, deverão ser caracterizados os mecanismos físicos e químicos que estão na sua origem e estabelecidas relações causa-efeito. Para além do conhecimento aprofundado dos materiais, do seu comportamento e das técnicas de construção, devem ser seguidas metodologias rigorosas de observação, registo, análise dos defeitos, com a eventual realização de ensaios, preferencialmente, não-destrutivos ou semi-destrutivos. Os ensaios realizados in-situ complementam a informação recolhida durante a observação visual das anomalias e indicam a eventual necessidade de análise complementares em laboratório. 6/180

7 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.1 Introdução Inspecção de elementos estruturais de madeira: nas últimas décadas, tem-se assistido ao desenvolvimento de novas técnicas não-destrutivas (TND) para avaliação da qualidade de elementos estruturais de madeira, em contraponto a técnicas mais tradicionais; TND tradicionais: observação visual, lâmina metálica, martelo, humidímetro e extracção de carotes; TND não tradicionais: resistência à perfuração, dureza superficial e propagação de ondas de choque; Ensaios destrutivos: ensaios aplicados a modelos de estrutura, a provetes fabricados e a modelos de ligações. 7/180

8 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO a) Observação visual: 1.2 TND tradicionais Âmbito: identificação do grupo de madeiras a que pertence o elemento 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 de focos de humidade. Limitações: difícil determinação da extensão de ataques e quantificação da secção residual. 8/180

9 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.2 TND tradicionais b) Lâmina metálica : Âmbito: identificação e estimativa da extensão da degradação biológica. Limitações: não permite detectar degradação biológica ocorrida no interior da madeira em peças de maiores secções. 9/180

10 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.2 TND tradicionais c) Martelo: Âmbito: localização de vazios, ligados à ocorrência de degradação biológica no interior da madeira. Limitações: diferentes secções transversais, teores de água e situações de apoio ou a 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. 10/180

11 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.2 TND tradicionais d) 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 tomar 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. 11/180

12 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.2 TND tradicionais e) Extracção de carotes (recolha de amostras): 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 por meio de uma outra carote tratada com um produto preservador ou de durabilidade natural elevada. 12/180

13 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.2 TND tradicionais Conheça algumas técnicas para estudo dos agentes biológicos 13/180

14 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO Lupa luminosa 1.2 TND tradicionais Recolha de amostras in-situ Lupa para estudar os insectos, os orifícios e o serrim Recolha de amostra de fungos, existentes numa parede, para análise em laboratório Detector acústico Aparelho que detecta os xilófagos a partir das emissões acústicas que estes produzem 14/180

15 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais As TND não-tradicionais surgem como complemento às TND tradicionais, sendo aplicadas em situações para as quais estas últimas não permitem uma resposta cabal, nomeadamente na: determinação da secção resistente a considerar; inspecção do estado de conservação da zona interior dos elementos (degradação interna); estimativa mais precisa da resistência mecânica. Todos os equipamentos utilizados nestas técnicas necessitam de ser calibrados, atendendo nomeadamente: à espécie de madeira; ao teor de água; à massa volúmica; à direcção de condução da análise (longitudinal, radial ou tangencial). 15/180

16 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais 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. Esquema de ensaio pela aplicação de equipamentos de perfuração (a) ou de impacto mecânico (b) 16/180

17 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais a) Resistência à perfuração: 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. 17/180

18 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais Limitações: a avaliação é somente efectuada até a 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. 18/180

19 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais b) Dureza superficial: 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 a 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. 19/180

20 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais c) Propagação de ondas de choque: 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. Limitações: necessidade de estarem acessíveis duas superfícies opostas dos elementos de madeira; 20/180

21 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais Limitações: 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). 21/180

22 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais Quais as técnicas TND que recomenda para a análise da capacidade resistente de um elemento de madeira? /180

23 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais 1 2 espécie de madeira - extracção de pequenas carotes para análise laboratorial de amostras; classe de qualidade - observação visual de cada um dos elementos estruturais, mediante a avaliação dos defeitos naturais da madeira; pode ainda, dependendo da espécie de madeira, ser determinada através de equipamentos baseados na propagação de ondas de choque ao longo das fibras da madeira; 1 2 A classe de qualidade e a espécie permitem estabelecer valores característicos de resistência mecânica a ter em conta para efeito de verificação da segurança. 23/180

24 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais 3 degradação biológica (tipo de agente causador e seu estado de actividade) - observação visual dos elementos de madeira (percepção das alterações da madeira) e dos agentes de degradação (carunchos, térmitas, fungos); 4 5 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; teor de água - humidímetros. 24/180

25 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.3 TND não-tradicionais A extensão da degradação encontra-se ligada à determinação da secção residual. Recomenda-se: 1. Utilização de uma lâmina metálica - primeira aproximação quanto ao estado de coesão superficial do elemento e à perda de secção e igualmente aferir a percentagem aproximada de borne; 2. Utilização de um equipamento baseado na resistência à furação ou à penetração - avaliar a perda de secção de forma mais precisa; 3. Equipamentos de resistência à furação - no caso da detecção de possíveis focos de degradação no interior dos elementos ou ainda para caracterizar os elementos não acessíveis; 4. Equipamentos com base na propagação de ondas de choque na direcção perpendicular às fibras da madeira (quando os equipamentos referidos em 3 não se encontrem disponíveis) - identificação de bolsas de degradação no interior dos elementos. 25/180

26 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos São considerados ensaios destrutivos os ensaios de carácter mais ou menos destrutivo, susceptíveis de serem aplicados a: modelos da estrutura; provetes fabricados para o efeito ou retirados da estrutura; modelos de ligações. 26/180

27 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos a) Ensaios aplicados a modelos da estrutura: Ensaios de estruturas trianguladas Estrutura triangulada, com gussets de contraplacado, preparada para o ensaio Asna Ponlonceau de seis escoras montada para o ensaio 27/180

28 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos b) Ensaios aplicados a provetes: Ensaios para determinação do módulo de elasticidade em flexão de face 28/180

29 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos b) Ensaios aplicados a provetes: Ensaios para determinação do módulo de elasticidade em flexão de canto e tensão de rotura 29/180

30 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos c) Ensaios aplicados a modelos de ligações: Dispositivo utilizado nos ensaios de ligações cruzadas para medição das deformações Dispositivo utilizado nos ensaios de ligações alinhadas para medição das deformações 30/180

31 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.4 Ensaios destrutivos Dispositivo de ensaio para estudo da fluência da ligação em provetes submetidos à tracção Dispositivo de ensaio para estudo da fluência da ligação em provetes submetidos à compressão 31/180

32 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.5 Conclusões do capítulo. A realização de ensaios permite complementar a caracterização das anomalias e a avaliação das suas causas.. O tipo de diagnóstico a efectuar e os meios e recursos disponíveis justificam os ensaios a realizar.. Os ensaios a realizar deverão ser, preferencialmente, nãodestrutivos ou semi-destrutivos.. As TND não-tradicionais surgem como complemento às TND tradicionais, sendo aplicadas em situações para as quais estas últimas não permitem uma resposta cabal.. É necessário existir uma interacção eficaz entre as TND tradicionais e as não-tradicionais. 32/180

33 1. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO 1.5 Conclusões do capítulo. 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 realizados por pessoal técnico especializado, apoiado numa primeira observação com emprego de TND tradicionais. 33/180

34 2. ANOMALIAS E CAUSAS APRESENTAÇÃO 34/180

35 2. ANOMALIAS E CAUSAS ANOMALIAS Sub-capítulos: 2.1 Introdução 2.2 Anomalias (acção humana) 2.3 Anomalias (acções naturais) 2.4 Anomalias (acções de acidente) 2.5 Conclusões do capítulo 35/180

36 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.1 Introdução 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. 36/180

37 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) Anomalias causadas pela acção humana deformações elevadas; sistemas de ligação inadequados; alteração de dimensões; fissuração. Deformação excessiva do peitoril de madeira Fissuração em elemento de madeira 37/180

38 Causas Causas mais frequentes associadas à acção humana 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) Fase de concepção e projecto: má concepção; deficiente quantificação de acções; modelos de análise e hipóteses de cálculo incorrectos; prescrição deficiente de materiais. Fase de construção: má qualidade dos materiais; falta de qualificação técnica dos executantes; má interpretação do projecto. Fase de utilização: ausência, insuficiência ou inadequação de manutenção; alteração das condições de utilização; alteração da geometria. 38/180

39 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) A concepção das estruturas de madeira deve ter em conta a escolha adequada do material, a sua anisotropia (direcções longitudinal, tangencial e radial), a pormenorização dos sistemas de ligação e as deformações previsíveis a longo prazo. Fissuração do elemento de madeira Elemento de madeira com secção reduzida 39/180

40 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) São erros frequentes a utilização da 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. Madeira para a construção Madeira fissurada 40/180

41 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) A alteração das condições de utilização deve ser acompanhada de estudo, averiguando a compatibilidade com a estrutura existente, e seguida das medidas necessárias à manutenção do período de vida útil pretendido. A ausência de manutenção origina a perda prematura das características dos materiais empregues e agrava o estado de degradação existente. 41/180

42 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) Identifique as anomalias e respectivas causas 42/180

43 Fissuração em pavimento 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.2 Anomalias (acção humana) Deterioração do revestimento da caixilharia de madeira Ausência de acções de manutenção (pintura) Fissuração do pavimento de madeira devido a uma deficiente aplicação 43/180

44 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Anomalias causadas por acções naturais alteração de cor e textura; erosão superficial; abertura de fendas; desenvolvimento de distorções; perda de rigidez das ligações; aumento das deformações; corrosão de ligadores metálicos; azulado ( 1 ); podridão; galerias na madeira. ( 1 ) - sem perda significativa da resistência 44/180

45 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Causas Causas mais frequentes associadas às acções naturais Agentes atmosféricos: luz solar; acção alternada da luz e da água; água. Agentes químicos ambientes húmidos. Agentes biológicos: insectos (carunchos e térmitas); fungos; xilófagos marinhos. 45/180

46 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) a) Anomalias devidas a agentes atmosféricos 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. A luz solar induz a decomposição química superficial dos compostos orgânicos da madeira. A acção alternada da luz e água acelera o processo, ocorrendo a deslavagem da camada superficial de lenhina degradada. Os ciclos de perda e aumento de humidade são responsáveis por tensões internas no material, provocando abertura de fendas de secagem e o desenvolvimento de distorções. 46/180

47 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) A acção da água pode ser nefasta para os elementos de madeira se não existirem adequados dispositivos / pormenores construtivos que possibilitem o escoamento da água das chuvas (goteiras, beirados, caleiras). Vista exterior do telhado Degradação observada pelo interior (alteração da cor, textura e erosão superficial) 47/180

48 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) b) Anomalias devidas a agentes químicos Em certas condições e na presença de certos produtos, a madeira pode sofrer alterações e, sobretudo, ocorrer a corrosão dos ligadores metálicos. O problema da electro-corrosão só se põe quando a madeira é mantida em ambientes húmidos (conducentes a teores em água superiores a 20%) ou tratada com produtos higroscópicos (certos compostos ignífugos), situações em que é fundamental prever uma protecção eficaz dos ligadores metálicos. 48/180

49 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) c) Anomalias devidas a agentes biológicos Entre diversos agentes biológicos, susceptíveis de provocar a deterioração da madeira, causam destruição importante os insectos, os fungos e os xilófagos marinhos. Fungos Wood cockroach Xilófagos marinhos Os agentes biológicos economicamente significativos que dão origem à deterioração da madeira na construção são sobretudo os fungos e os insectos. 49/180

50 Tipos de agentes I n s e c t o s F u n g o s C a r u n c h o s Caruncho (hilotrupes bajulus) Caruncho (anobium puncctatum) Caruncho (lyctus brunneus) Térmitas (coniophora puteana, poria, serpula lacrymans, ) Moluscos e crustáceos 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Descrição do agente Insecto com cerca de 1 a 3 cm de comprimento, vive 3 anos, dependendo da humidade e temperatura, e voa com facilidade. Conhecido como caruncho pequeno com cerca de 2 a 4 mm, vive 3 anos, dependendo da temperatura e humidade. 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 constrói com terra e saliva. Vegetais que se desenvolvem e penetram na madeira, destruindo-a. Descrição do ataque 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. Identifica-se o ataque pela deposição de montículos de serrim junto a orifícios circulares de 1 a 2 mm de diâmetro. Não há sinais exteriores do ataque que se processa no interior da madeira, é necessário furar para se detectar o ataque. As resinosas apresentam uma podridão cúbica castanha e as folhosas fibrosa branca. Atacam a madeira imersa em água. Recomendação para tratamento Só as medidas de carácter preventivo são realmente eficazes. Também aqui só as medidas de carácter preventivo são eficazes. Comentários Não atacam madeiras tropicais. Em madeiras europeias e americanas, ataca tanto folhosas como resinosas. Ataca lenhosas e resinosas. Não ataca o cerne de madeiras tropicais. Só se desenvolvem se houver uma humidade superior a 20%, o que geralmente só acontece quando há um humedecimento da madeira. A temperatura acima dos 18 ºC também ajuda ao apodrecimento. 50/180

51 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Ataques de insectos Os principais responsáveis pela deterioração são insectos sociais - térmitas ou formiga branca - e insectos de ciclo larvar - carunchos, grandes e pequenos. Carunchos Térmitas subterrâneas 51/180

52 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Térmitas subterrâneas A sua acção de degradação reveste-se de particular importância, dada a dimensão usual dos estragos provocados, que muitas vezes colocam em risco a segurança das estruturas. As térmitas vivem em geral no solo, formando colónias compostas por reprodutores, soldados e obreiras 52/180

53 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) As térmitas atacam 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 se 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. Ataque de térmitas em elementos de madeira junto ao solo 53/180

54 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Carunchos Os carunchos atacam a madeira geralmente seca, tendo no entanto razoável tolerância em relação a valores elevados de humidade e temperatura. Infestação 1. eclosão de ovos em fendas ou nos poros; 2. aparecimento de larvas; 3. abertura de galerias. Ciclo de vida 54/180

55 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Ovos de insectos no interior da madeira A larva abre galerias no interior da madeira Após metamorfose, o insecto no estado adulto abandona a madeira através do orifício de saída. Este tem existência curta, originando apenas a reprodução da espécie pela deposição dos ovos em fendas ou nos poros da madeira Carunchos adultos e respectivas larvas com importância em Portugal (da esquerda para a direita: Hylotrupes bajulus, Lytus brunneus e Anobium punctatum) 55/180

56 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Identifique os insectos que caracterizam o ataque das madeiras 56/180

57 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Hylotrupes. Caruncho grande Lytus. Caruncho pequeno Anobium. Caruncho pequeno Térmitas 57/180

58 Outros insectos Carpenter ant. Formigas 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Carpenter bees. Abelhas Existem outros tipos de insectos (formigas, escaravelhos e abelhas) que atacam a madeira, provocando estragos não tão significativos como os causados pelas térmitas e carunchos. No entanto, este tipo de ataque facilita o acesso da água ao interior da madeira, permitindo o desenvolvimento de fungos. 58/180

59 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Ataque de fungos Os fungos são vegetais de estrutura constituída por filamentos que se desenvolvem e penetram na madeira destruindo os seus constituintes ou parte deles, por uma acção enzimática, dando origem a podridões e proporcionando perda de resistência. Os fungos podem dividir-se em dois grupos: os cromogéneos e os de podridão (ou lenhívoros). Os fungos cromogéneos desenvolvem-se para teores em água na madeira superiores a 25-30%, provocando 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. 59/180

60 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) 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 26º C, de forma mais ou menos acelerada consoante a durabilidade natural da madeira e eficácia do preservador utilizado. As podridões são facilmente identificáveis através da perda de peso e de resistência da madeira, acompanhada por mudanças de coloração e de aspecto. Nas condições de madeira total e permanentemente imersa em água (saturada de água), o risco de ataque por estes fungos não existe. 60/180

61 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) A madeira de Resinosas deteriorada por fungos apresenta normalmente uma podridão cúbica de cor castanha e a madeira de Folhosas, em idêntica situação, uma podridão fibrosa branca. 61/180

62 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Ataques de xilófagos marinhos Nas madeiras submersa 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 Limnoria e Chelusa destroem a madeira ao abrir nela galerias, sendo em geral este ataque mais significativo na Primavera. Limnoria Teredo 62/180

63 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Classes de risco das estruturas de madeira Sub- Tipos de elementos Classes Condições de exposição Ataques mais frequentes Risco Medidas a adoptar Classes de construção A B C D A1 A2 Madeiras no interior e em contacto com o solo; no interior em contacto com paredes húmidas ou em ambientes mal ventilados. Idem (só para paredes no interior) Madeiras no exterior sem contacto com o solo, em situação temporária ou acidental de humidade elevada. Madeiras no interior geralmente situadas em ambientes secos e desempenhando funções essencialmente estruturais. Madeiras no interior geralmente situadas em ambientes secos e desempenhando funções de revestimento ou de remate. Estacas de fundação (colocadas acima do nível freático), soleiras, prumos, vigamentos, barrotes, etc. Aros de vãos, soleiras, roda-pés, etc. Caixilharias de janelas e de portas, portadas, persianas, etc. Estruturas de coberturas, madres e outros elementos de contraventamentos, vigas, estruturas de pisos intermédios, escadas, etc. Divisórias, lambris, parquetes e soalhos, roda-pés, aros de vãos, etc. Fungos de podridão cúbica castanha nas resinosas e de podridão fibrosa branca nas folhosas. Térmitas. Idem Fungos de podridão do mesmo tipo das da classe A. Fungos causadores de manchas (bolores). Insectos do tipo caruncho (grandes ou pequenos). Acidentalmente fungos nos madeiramentos em caso de infiltrações. Eventualmente insectos do tipo caruncho (grandes em borne de resinosas ou pequenos em cerne de folhosas e de resinosas). Máximo, podendo reflectir-se na segurança estrutural. Reparações geralmente difíceis e onerosas. Grande, sem reflexo na segurança estrutural. Reparações em geral pouco dispendiosas. Grande, se não forem respeitadas as disposições construtivas adequadas, nem disposições regularmente medidas de conservação. Reparações geralmente fáceis e localizadas. Grave, podendo reflectir-se na segurança estrutural. Reparações difíceis e onerosas. Ligeiro e aceitável face ao custo dos tratamentos. Reparações fáceis e localizadas em zonas acessíveis. Tratamento preventivo obrigatório ou utilização de madeira naturalmente muito durável. Idem Tratamento facultativo desde que sejam tomadas convenientes disposições construtivas e de acabamento. Conservação periódica. Tratamento preventivo obrigatório ou utilização de madeira naturalmente muito durável. Inspecção periódica. Tratamento facultativo. De acordo com as condições de exposição e na eventualidade de ocorrência de ataque biológico, devem principalmente ser tidas em consideração, face ao grau de risco estimado, a segurança dos ocupantes e a do próprio edifício, bem como as características de acessibilidade para inspecções, tratamentos ou substituições de peças atacadas. 63/180

64 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Qual o agente biológico causador destas anomalias? 64/180

65 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.3 Anomalias (acções naturais) Ataque de insectos (caruncho) em elementos de madeira O ataque de insectos pode contribuir para a ocorrência de deformações excessivas. Estas deformações podem chegar a provocar fissuras e consequente perda de resistência. 65/180

66 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.4 Anomalias (acções de acidente) Anomalias causadas por acções de acidente muito variáveis; dependem da intensidade da causa. Causas Causas mais frequentes associadas às acções de acidente sismos; incêndios; explosões; choques; inundações. 66/180

67 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.4 Anomalias (acções de acidente) As acções acidentais, de carácter excepcional, podem provocar a deterioração ou até ao colapso das estruturas de madeira. Deformação e fendilhação de uma estrutura de cobertura. 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 67/180

68 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.5 Conclusões do capítulo. As anomalias correntes em madeira são deformações, sistemas de ligação inadequados, alteração de dimensões, fissuração, alteração de cor e textura, erosão superficial, podridão, galerias no interior e perda de rigidez das ligações.. As causas mais correntes são a acção humana, as acções naturais e as acções de acidentes.. Os agentes biológicos economicamente significativos que dão origem à deterioração da madeira na construção são sobretudo os insectos (térmitas e carunchos) e os fungos.. A ausência de manutenção e reparação agrava as anomalias existentes, originando o aparecimento de outras. 68/180

69 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.5 Conclusões do capítulo 1. Identifique as anomalias e respectivas causas 69/180

70 2. ANOMALIAS E CAUSAS 2.5 Conclusões do capítulo 2. Identifique as anomalias e respectivas causas 70/180

71 2. ANOMALIAS E CAUSAS Deformações e desligamento 2.5 Conclusões do capítulo Podridão devido a fungos Manchas de humidade Erosão superficial e galerias (ataque de insectos) 71/180

72 2. ANOMALIAS E CAUSAS Envelhecimento pela acção conjunta da luz, água e temperatura 2.5 Conclusões do capítulo Fissuração Madeira ardida Galerias na madeira (ataque de térmitas) 72/180

73 3. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO E REFORÇO APRESENTAÇÃO 73/180

74 REABILITAÇÃO E REFORÇO Sub-capítulos: 3.1 Introdução 3.2 Trabalhos prévios 3.3 Técnicas de reparação e reforço (processos mecânicos) 3.4 Técnicas de reparação e reforço (produtos epóxidos) 3.5 Técnicas de reparação e reforço com betão 3.6 Conclusões do capítulo 74/180

75 3.1 Introdução Os trabalhos prévios correspondem a medidas correctivas para eliminar a causa associada a determinada anomalia que se pretende corrigir ou a trabalhos preparatórios das etapas seguintes de reabilitação. As reparações de carácter não estrutural são importantes para o desempenho e durabilidade destas construções, nomeadamente no que concerne à humidade e ataque de fungos ou insectos. As técnicas de reparação e reforço estrutural deverão ser adoptadas sempre que haja justificação técnica, histórica ou económica. As acções de manutenção periódica minimizam o aparecimento de anomalias e o seu agravamento durante a vida útil das construções. 75/180

76 3.2 Trabalhos prévios Trabalhos prévios: Não sendo operações de recuperação ou reforço propriamente ditas, são uma primeira etapa para a realização dos trabalhos de reparação e reforço: eliminar o contacto com zonas humedecidas; eliminar grandes deformações; eliminar a progressão de fungos e insectos; protecção ao fogo. 76/180

77 3.2 Trabalhos prévios a) Eliminar o contacto com zonas humedecidas: É fundamental eliminar as fontes exteriores de humidade uma vez que esta provoca a degradação da madeira. Deficiente drenagem junto ao peitoril As escorrências na fachada indiciam o deficiente escoamento. A inexistência de acções atempadas de reparação e de limpeza origina a degradação acelerada dos elementos de madeira da janela 77/180

78 3.2 Trabalhos prévios No interior da construção, são consideradas zonas críticas as madeiras aplicadas: junto às fachadas (entregas de vigamento, soalhos e caixilharia); em zonas húmidas (cozinhas, casas de banho e ainda zonas contíguas a redes de esgotos e tubos de queda exteriores); em compartimentos sujeitos a condensações; contíguas a zonas pouco ventiladas (caves, sótãos, etc.). 78/180

79 3.2 Trabalhos prévios Algumas técnicas de protecção e reparação: Impermeabilização das caleiras Limpeza e selagem das juntas Reparação, correcção da pendente e pintura 79/180

80 3.2 Trabalhos prévios b) Eliminar grandes deformações: Para evitar anomalias que poderão originar deformações excessivas, devem ser entendidos como sinais de alerta: 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 a mofo. 80/180

81 3.2 Trabalhos prévios 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. 81/180

82 3.2 Trabalhos prévios 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. Degradação na zona do apoio (viga de madeira / alvenaria de pedra) Estrutura de apoio para controlar a deformação excessiva 82/180

83 3.2 Trabalhos prévios c) Eliminar a progressão de fungos ou insectos: É necessário eliminar ou prevenir a progressão dos agentes biológicos antes de qualquer intervenção de reparação ou reforço, procedendo a acções correctivas e / ou preventivas: Insectos Fungos Insecticidas Calor Eliminar fonte de humidade Fungicidas disposições construtivas durabilidade da madeira tratamentos preservadores 83/180

84 3.2 Trabalhos prévios A aplicação de fungicidas e insecticidas na madeira já aplicada fazse maioritariamente por pincelagem que, embora sendo um método pouco eficaz (impregnação pouco profunda), permite o tratamento da estrutura no local de serviço; A madeira sem tratamento geralmente apodrece ou é atacada por insectos ao fim de três a cinco anos Pincelagem em guarda de madeira. O produto deve ser aplicado em duas ou mais demãos 84/180

85 3.2 Trabalhos prévios Meios curativos (insecticidas): para combater os ataques de insectos, é possível aplicar os insecticidas por fumigação; produtos mais utilizados: anidrido sulfuroso, cloropicrina, paradiclorobenzeno, ortodiclorobenzeno e ácido cianídrico (mais eficaz) que apresentam elevados poder de impregnação e grau de toxicidade; cuidados especiais: isolamento do local, utilização de máscaras anti-gás, policiamento da zona e outros. Desinfestação geral com fumo 85/180

86 3.2 Trabalhos prévios Meios curativos (calor): submeter a estrutura a tratar a uma temperatura a 55º C e humidade de 100%, durante 1 h 30 m; é um tratamento limpo e seguro que elimina ovos, larvas e adultos de qualquer insecto xilófago, sem alterar as peças (vernizes, embutidos, douramentos, entre outros); é complementado, na maior parte das vezes, por um tratamento preventivo de impregnação. 86/180

87 3.2 Trabalhos prévios inconvenientes: - é necessário garantir a estanqueidade da câmara; - é difícil garantir que o interior de todas as peças atingia os 55º C; - a elevação de temperatura provoca fenómenos de retracção nas madeiras, que resultariam em fendas e empenamentos. 87/180

88 3.2 Trabalhos prévios Conheça outras técnicas curativas para agentes biológicos Para térmitas Para xilófagos (térmitas ou outros) 88/180

89 3.2 Trabalhos prévios Barreiras perimetrais nos edifícios atacados que impeçam a propagação de colónias de térmitas a outros edifícios Estas barreiras realizam-se através de válvulas injectoras especiais para o solo em emulsão contra este tipo de xilófago. Este tratamento é acompanhado pela colocação de armadilhas alimentícias impregnadas com um produto químico que actua retardadamente, aproveitando o fenómeno de trofalaxia, provocando o envenenamento de toda a colónia. Injecção em profundidade através de injectores e bombas de pressão 89/180

90 3.2 Trabalhos prévios Meios preventivos (disposições construtivas): As disposições construtivas tomadas durante a concepção, construção ou utilização revelam-se determinantes na vida da construção. Devem ser tomadas precauções, por ser maior o risco de infestação, as aberturas de fendas, as zonas de ligação de peças e os locais fechados ou pouco frequentados (desvãos de cobertura). Principais preocupações: criar sistemas de ventilação; criar sistemas eficientes de drenagem das águas; Deficiente drenagem junto ao peitoril 90/180

91 3.2 Trabalhos prévios evitar contacto directo madeira - alvenaria ou elementos de fundação; 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 facilmente detectadas. Deficiente drenagem e contacto directo da madeira com o solo de fundação 91/180

92 3.2 Trabalhos prévios efectuar secagem adequada, não deve originar o aparecimento de fendas que propiciem o ataque biológico e a redução da resistência mecânica. Fissuração em elemento de madeira 92/180

93 3.2 Trabalhos prévios Meios preventivos (durabilidade natural): EN Determinação da durabilidade natural da madeira NP EN 460 Exigências de durabilidade das madeiras segundo as classes de risco NP EN NP EN Definição das classes de risco de ataque biológico Na escolha e especificação do produto preservador e processo de tratamento a empregar, deverá ter-se em conta, respectivamente, as normas EN e EN /180

94 Recomendações: 3.2 Trabalhos prévios Elementos gerais da construção Pavimentos Coberturas Paramentos Escadas Térreos Elevados Elementos diferenciados da construção Pincelagem e aspersão Imersão (tempo) Asnas Madres C Não Frechais Ripadas Não Varedos Contraventamentos Guarda-pós Esteiras Vigamentos e tarugos sobre caixas de ar Barrotes sobre massame Parquetes sobre massame Roda-pés Vigamentos C D A1 A2 A1 Sim Não Sim (10 m) Sim (5 m) Não Sim (5m) Não Tarugos. Barrotes sobre laje de Não betão C Tábuas de solho. Parquetes. Sim Roda-pés D Sim Imersão a quente e frio Impregnação por pressão (retenção) Impregnação por vácuo Soleiras Sim Exteriores Forras interiores A1 Não Sim (6kg/m Não Sim 3 ) (9kg/m resistentes Forras exteriores (zonas húmidas) 3 ) Forras exteriores (zonas secas) C Sim (10 m) Sim (4kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Exteriores de enchimento Interiores resistentes Interiores não resistentes Interiores (estrutura Soleiras Forras interiores Forras exteriores B Não Sim (10 m) Soleiras A1 Forras (zonas húmidas) Não Não Forras (zonas secas) C Sim (10 m) Soleiras Forras (zonas húmidas) Forras (zonas secas) Lambris Pernas Degraus Risco de madeira) Guardas D Sim Sim (5m) Interiores Degraus (estrutura) Guardas D Sim Sim (5m) A2 D C Não Sim Não Sim (60m) Sim (5m) Sim (10 m) Método de tratamento e produto preservador Sim Sim (4kg/m 3 ) Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim (4kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (4kg/m 3 ) Sim (4kg/m 3 ) Sim (4kg/m 3 ) Sim (4kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (9kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Sim (6kg/m 3 ) Impregnação por difusão Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Observações Sim Sim Não Não Sim Sim Sim Sim 94/180

95 3. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO 3.2 Trabalhos prévios Meios preventivos (tratamentos preservadores): Existem no mercado diversos tipos de produtos preservadores, devendo todos eles obedecer às seguintes condições fundamentais: exercer acção tóxica, inibitiva ou repulsiva em relação aos agentes biológicos da madeira; ser de fácil introdução na madeira; manter a acção protectora; não diminuir a aptidão da madeira. Em complemento, poderão adequar-se as seguintes condições: odor e coloração residuais; acção corrosiva no metal das ligações; Madeiras com tratamento com creosote toxicidade para o homem, animais e plantas; compatibilidade com o produto de acabamento (tintas e vernizes). 95/180

96 3.2 Trabalhos prévios Os produtos preservadores podem classificar-se em oleosos, aquosos e em solvente orgânico: i) Produtos oleosos: São preservadores de composição química muito complexa e bastante variável que se obtêm por destilação dos alcatrões da hulha; utilizam-se em madeiras no exterior devido ao seu cheiro inconveniente: creosote e óleos de antraceno; } forte odor; não aplicáveis provocam manchas; em edifícios impossibilidade de aplicação de tintas; aplicações exteriores (postes) e meio marítimo. 96/180

97 3.2 Trabalhos prévios ii) Produtos aquosos: São preservadores essencialmente constituídos por sais minerais e por misturas de diversos sais minerais que se utilizam dissolvidos em água; não apresentam inconvenientes de cheiro ou manchas e permitem o emprego de produtos de acabamento. compostos de: crómio, cobre e arsénio (CCA); crómio, cobre e boro (CCB); crómio, cobre e flúor (CFK); } sem cheiros ou manchas; aplicáveis em possibilitam acabamento; edifícios aplicação em autoclave ou imersão - difusão (alguns); requerem secagem após impregnação; CCA inconvenientes em termos ambientais e requerem a protecção das armaduras contra a corrosão. 97/180

98 3.2 Trabalhos prévios iii) Produtos em solvente orgânico: Pertencem a este grupo de preservadores de madeira os solúveis em solventes orgânicos; geralmente são também produtos orgânicos. elemento tóxico (pentaclorofenol, naftalenos metálicos ou clorados, hexaclorobenzeno, entre outros) dissolvido num solvente orgânico mais ou menos volátil; penetração fácil (mesmo por pincelagem ou aspersão); pequena toxicidade; sem odores nem manchas; aceitam a aplicação de acabamentos; não são aplicáveis a madeiras em contacto com o solo. 98/180

99 3.2 Trabalhos prévios Métodos de aplicação do tratamento: O processo de tratamento a empregar será escolhido em função da espécie de madeira, do seu teor em água, do risco de ataque e com a durabilidade exigida. Métodos: 1. pincelagem e aspersão; 2. imersão rápida e imersão prolongada; 3. imersão a quente-frio em tanque aberto; 4. impregnação por pressão; 5. impregnação por vácuo; 6. impregnação por difusão; 7. substituição da seiva. 99/180

100 3.2 Trabalhos prévios 1. Pincelagem e aspersão: métodos pouco eficazes (impregnação pouco profunda); aplicações: peças de pequena secção; com baixo risco de ataque; com curta durabilidade; pincelagem: aplicada em duas ou mais demãos; aspersão: deve realizar-se em túneis distribuição uniforme do produto; métodos mais utilizados na reabilitação. São utilizados facilmente in-situ e podem aumentar a vida útil do elemento de madeira se aplicados regulamente durante vários anos Aspersão 100/180

101 3.2 Trabalhos prévios 2. Imersão: imersão da madeira em recipientes com o produto preservador; profundidade de penetração depende de: - tempo de imersão; - espécie da madeira; - é maior para produtos em solvente orgânico; tempo de imersão: imersão rápida - alguns segundos; imersão prolongada - alguns dias; imersão rápida eficácia semelhante à aspersão; imersão manual ou mecanizada; imersão peça a peça ou grupos de peças. Equipamento para o tratamento da madeira por imersão 101/180

102 3.2 Trabalhos prévios 3. Imersão quente-frio: sucessão de duas imersões, quente e fria: - imersão a quente (80 a 90º C): dilata o ar e a água contidos nos espaços celulares expulsão parcial de ar e água; - imersão a frio: retrai o material remanescente sucção do produto preservador para o interior das células; bons níveis de penetração com eficácia comparável ao tratamento por pressão para madeiras com borne facilmente impregnável; recurso a métodos alternativos quando o aquecimento dos produtos a 80º C é impossível (produtos aquosos e solventes orgânicos) - expulsão da água com vapor de água quente ou ar quente. 102/180

103 3.2 Trabalhos prévios 4. Impregnação por pressão (processo Bethell): 1. Introdução da madeira numa autoclave e vácuo inicial para remoção do ar das células; 2. Enchimento do cilindro com produto preservador; 3. Impregnação sob pressão de 0.8 a 1.5 MPa; 4. Vácuo final para remoção de líquido em excesso; 5. Fixação do tratamento. Sequência do tratamento da madeira por este processo também designado por processo de células cheias; esta técnica conduz a penetrações profundas, com retenções relativamente baixas. 103/180

104 3.2 Trabalhos prévios Este processo de impregnação por pressão também designado por processo de Bethel ou processo de células cheias conduz a penetrações profundas, com retenções relativamente baixas. Clique na figura para ver vídeo Para além do processo referido, podem ser utilizadas outras sequências, como por exemplo o processo Rueping ou de células vazias. 104/180

105 3.2 Trabalhos prévios 5. Impregnação por vácuo (duplo vácuo): 1. Vácuo inicial para remoção do ar das células; 2. Impregnação à pressão atmosférica ou pressão de 0.2 MPa; 3. Vácuo final para remoção de líquido em excesso; 4. Fixação do tratamento. aplicável a madeiras nas dimensões finais; exclusivamente para produtos com solvente orgânico. 105/180

106 3.2 Trabalhos prévios 6. Impregnação por difusão: Este tratamento baseia-se na propriedade de certos produtos aquosos de se difundir na madeira verde, devido ao seu alto teor de humidade: 1. Aspersão em túnel ou imersão (madeira verde); 2. Armazenamento durante algumas semanas: - pilhas compactas, fechadas e cobertas; - atmosfera saturada de humidade para difusão do produto preservador no interior das peças. 106/180

107 3.2 Trabalhos prévios 7. Substituição da seiva: substituição da seiva e da água livre, do lenho, por uma solução aquosa (preservador); imediatamente após o abate da árvore; aplicação principal: postes. Seiva 107/180

108 3.2 Trabalhos prévios Identifique os dois processos de tratamento 108/180

109 3.2 Trabalhos prévios Impregnação por duplo vácuo Impregnação por pressão 109/180

110 3.2 Trabalhos prévios d) Protecção ao fogo: aplicação de retardadores de chama; }ignífugos aplicação de vernizes e pinturas intumescentes; aumento da secção do elemento. 110/180

111 3.2 Trabalhos prévios i) Aplicação de retardadores de chama: exemplos: compostos de amónio, ácido bórico e cloreto de zinco; funções: - aumentar o ponto de ignição da madeira; - retardar a progressão da chama à superfície; - reduzir a taxa de degradação; - reduzir a taxa de formação de cinzas. podem simultaneamente ser insecticidas / fungicidas e retardadores de chama; aplicação pelos mesmos métodos da preservação (dependendo do tipo de produto). 111/180

112 3.2 Trabalhos prévios ii) Aplicação de vernizes e pinturas intumescentes : combustão a temperatura inferior à da madeira - libertação de gases incombustíveis - aumento significativo do seu volume (propriedade intumescente) solução prática; } isolante térmico da madeira inconvenientes: - aspecto final; - necessidade de manutenção periódica. 112/180

113 3.2 Trabalhos prévios Teste em laboratório Clique na figura para ver vídeo 113/180

114 3.2 Trabalhos prévios iii) Aumento da secção do elemento: dimensionamento ao fogo conhecimento da velocidade de combustão. Velocidade de combustão para diversos tipos de madeira 114/180

115 3.2 Trabalhos prévios 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. Redução da secção por acção do fogo 115/180

116 3.3 Processos mecânicos Técnicas de reparação e reforço realizadas por um processo mecânico: técnicas de reparação tradicionais e aplicação de préesforço exterior. As técnicas de reparação tradicionais compreendem um conjunto de tecnologias usadas com sucesso na reparação e reforço nos últimos anos: adição de novos ligadores; aplicação de empalmes; reparação de fendas com parafusos; reparação por grampos; reparação por cintagem; adição de novos elementos ou de perfis metálicos. Peça de substituição 116/180

117 3.3 Processos mecânicos a) Adição de novos ligadores: Esta técnica pode ser aplicada quando se pretenda a substituição de um ligador deteriorado ou a adição de novos ligadores: tipos de ligadores: parafusos, porcas e anilhas; parafusos para madeira; pregos; cavilhas; boas práticas de concepção estrutural: - capacidade resistente dos ligadores; - distância dos ligadores ao topo das peças; - espaçamento entre ligadores; - redução de secção útil que acarretam; dimensionamento de acordo com o EC5 (NP ENV ). 117/180

118 3.3 Processos mecânicos b) Adição de empalmes: Aplicação de empalmes ao elemento a reforçar por meio de pregos e / ou parafusos de porca, restabelecendo a continuidade das peças da estrutura. Esta técnica centra-se sobretudo em elementos partidos ou fissurados, em zonas não localizadas junto a nós entre peças. boas práticas de concepção estrutural: - altura dos elementos novos igual à dos elementos existentes; - soma das larguras largura total das peças a empalmar ; - comprimento mínimo de sobreposição entre os elementos novos e os antigos. 118/180

119 3.3 Processos mecânicos ligação dos novos elementos a zonas não deterioradas dos elementos existentes O empalme não é mais do que a aplicação de novos elementos de madeira de um ou de ambos os lados da peça a reforçar. 119/180

120 3.3 Processos mecânicos Empalme de tábuas em elementos compostos: - empalmar todas as tábuas nas mesmas secções; - cortar totalmente a madeira original. evitar distribuições excêntricas de carga corte após empalme realização de furos adjacentes verticalmente, ao longo da face mais estreita da peça 120/180

121 3.3 Processos mecânicos Empalme de tábuas em elementos compostos: vantagens: não exige operações de remoção; inconvenientes: - maior cuidado de preservação da madeira nova; - pouco aceitável esteticamente; - precária rigidez do elemento reforçado. Valor inconveniente de deformação 121/180

122 3.3 Processos mecânicos c) Reparação de fendas com parafusos: O princípio deste método consiste em apertar as faces da fenda uma contra a outra. Aplica-se a fendas de topo ou fendas interiores longitudinais, que são as causas mais frequentes de colapso de estruturas de madeira. Esquema de reparação com parafusos 122/180

123 3.3 Processos mecânicos Processo de execução: efectua-se um furo no elemento, na direcção perpendicular à fenda; coloca-se um parafuso de rosca e respectiva anilha; fecha-se a fenda por aperto do parafuso. Posicionamento e diâmetro dos parafusos: Parafuso Ø 3/8 ou 1/2" 5 a 8 cm 123/180

124 3.3 Processos mecânicos Em secções com tensões elevadas: Área da secção transversal do furo A h Área da secção transversal ocupada pelo maior nó da madeira permitido pela classificação visual NP 4305: para madeira Pinheiro bravo Classe EE A/(b h) 1/5 Classe E A/(b h) 1/2 ou 1/3 b 124/180

125 3.3 Processos mecânicos Reparação de fendas com parafusos: aperto até ao início de tensionamento dos parafusos vantagens: não exige operações de remoção; inconvenientes: - o diâmetro necessário para os furos pode reduzir consideravelmente a secção útil; - não apropriada para grandes nós estruturais; - requer aperto regular dos parafusos. 125/180

126 3.3 Processos mecânicos d) Reparação por grampos: Técnica semelhante à anterior, com a diferença de os parafusos passarem fora da secção a reforçar. Consiste no aperto das faces da fenda, usando dois parafusos, um de cada lado do elemento, passando através de uma chapa metálica. Esquema de reparação com grampos 126/180

127 3.3 Processos mecânicos Processo de execução: parafusos paralelos e em contacto com as faces livres do elemento; chapas de aço, suficientemente compridas para boa ancoragem. Variante: Pormenor de reparação de dois elementos utilizando apenas duas tiras metálicas e dois parafusos 127/180

128 3.3 Processos mecânicos e) Reparação por cintagem: Esta técnica consiste em utilizar tiras metálicas, apertadas mecanicamente para fechar fendas. Técnica com sucesso na reparação de fendas induzidas artificialmente. Esquema de reparação por cintagem 128/180

129 3.3 Processos mecânicos Aspectos para a execução: espaçamento entre tiras: a 25.4 cm; junto aos topos espaçamentos menores. Desvantagens: pouco conhecimento da técnica; inexistência de procedimentos para assegurar o número exacto, posicionamento e força de aperto das tiras; ineficácia das tiras por variação do teor em água. 129/180

130 3.3 Processos mecânicos f) Adição de novos elementos ou perfis metálicos: Esta técnica consiste na substituição, parcial ou total, do elemento estrutural deteriorado por um elemento novo de madeira ou de outro material. A aplicabilidade desta técnica dependerá de: o elemento a substituir ter elevado grau de deterioração; se assegurar a estabilidade da estrutura durante as operações. Substituição do topo de uma viga de madeira 130/180

131 3.3 Processos mecânicos Processo de execução: 1. corte e substituição do elemento ou zona deteriorada; madeira seca; características semelhantes à existente; secção transversal idêntica à peça removida. 2. união dos elementos novos aos existentes com peças metálicas peças metálicas: chapas, perfis, parafusos e pregos; garantir a protecção à corrosão (galvanização ou metalização); resistência das peças metálicas peças de madeira a ligar. 131/180

132 3.3 Processos mecânicos Esta técnica de reforço é aplicável nomeadamente a pavimentos e asnas de madeira. Substituição parcial de um nó de uma estrutura Em pavimentos é sobretudo útil a adição de novos elementos. Três formas de intervenção, para pavimentos constituídos por vigas paralelas apoiadas nos topos: 1. Através da criação de apoios intermédios 132/180

133 3.3 Processos mecânicos 2. Através da colocação de vigas paralelamente às existentes 3. Através da adição de perfis de aço às vigas existentes 133/180

134 3.3 Processos mecânicos g) Adição de pré-esforço exterior: O processo de aplicação de pré-esforço exterior poderá ser o indicado, nas situações em que a estrutura apresente deformações excessivas, com o objectivo de corrigir essas deformações. Não é aplicável a todas as situações e tem associadas técnicas de verificação estrutural avançadas e um controlo de execução bastante rigoroso. Princípio de reforço por aplicação de pré-esforço exterior (introduzir na estrutura uma deformação contrária à existente) 134/180

135 3.3 Processos mecânicos Processo de execução: 1. Escoramento da estrutura; 2. Aplicação de uma estrutura metálica pré-fabricada em substituição dos elementos suprimidos; 3. Aplicação do sistema de pré-esforço e sua colocação em tensão; 4. Remoção do escoramento; 5. Acabamento das peças metálicas. A estabilidade da estrutura terá de ser verificada para a situação final e para as diferentes fases de construção. 135/180

136 3.3 Processos mecânicos Identifique as técnicas de reparação por processos mecânicos 136/180

137 Aplicação de pré-esforço exterior 3.3 Processos mecânicos Avaliação da tensão de pré-esforço Tratamento e protecção do madeiramento e superfícies metálicas através de pintura apropriada com produtos ignífugos e antiferrugem Adição de perfis metálicos e aplicação de pré-esforço exterior 137/180

138 3.4 Produtos epóxidos As técnicas de reparação e reforço que recorrem a produtos epóxidos são: injecção com resinas epóxidas; reconstituição das secções com argamassas epóxidas e armaduras de reforço; aumento da inércia dos elementos; inserção de perfis metálicos; consolidação de descontinuidades por colocação de uma armadura distribuída na madeira. As formulações epóxidas utilizadas dividem-se em: resinas epóxidas; argamassas epóxidas; colas epóxidas. Injecção com produtos epóxidos 138/180

139 3.4 Produtos epóxidos i) Resinas epóxidas: São compostos obtidos por associações de moléculas através de um processo de polimerização entre uma resina e um endurecedor: reacção exotérmica material sólido; polímeros termoendurecíveis (estrutura tridimensional). Características que contribuem para a sua aplicação na construção: sem libertação de produtos de reacção baixa retracção; grande poder de aderência; boa resistência mecânica; impermeáveis; resistência a produtos químicos e à água; aplicação: respeitar as instruções do fabricante. 139/180

140 3.4 Produtos epóxidos ii) Argamassas epóxidas: São compostos obtidos misturando as resinas epóxidas a uma carga, com o objectivo de diminuir o custo do produto final: cargas: geralmente inertes; maior percentagem de cargas maior módulo de elasticidade; aspectos importantes na aplicação: - preparação das superfícies; - tempo de utilização; - tempo de cura. } ver instruções do fabricante 140/180

141 3.4 Produtos epóxidos exigências essenciais: - ser suficientemente fluida para possibilitar o simples vazamento nos moldes; - permitir a utilização em volumes consideráveis, sem que o calor de polimerização atinja valores que possam deteriorar a ligação deste material à madeira. 141/180

142 3.4 Produtos epóxidos iii) Colas epóxidas: Utilizam-se cargas tixotrópicas em conjunto com resinas epóxidas. O objectivo é evitar o escorrimento da cola em superfícies verticais, nas situações em que a mesma é usada para impregnar previamente a superfície da madeira em contacto com a argamassa epóxida, de forma a aumentar a aderência entre os dois materiais. 142/180

143 3.4 Produtos epóxidos a) Injecção com resinas epóxidas: Esta técnica consiste na injecção de resinas epóxidas, nomeadamente em fendas, fazendo uso da boa aderência entre a resina e a madeira. O objectivo será o de restabelecer a continuidade mecânica e evitar a penetração de humidade e agentes biológicos. Aplicabilidade: reparação de descontinuidades (fendas) em elementos estruturais de pavimentos, coberturas e paredes; estacas de madeira; fendas com largura inferior a 13 mm; deve efectuar-se para todos os nós. 143/180

144 3.4 Produtos epóxidos Processo de execução: 1. Escoramento da estrutura; objectivo: libertar tensões da estrutura, diminuir ou eliminar curvaturas excessivas e, eventualmente, fechar algumas fendas existentes; a efectuar apenas quando necessário. 2. Preparação das superfícies de contacto objectivo: proporcionar aderência entre os materiais (aderência aumenta com a idade da madeira); limpar as zonas a reparar. 144/180

145 3.4 Produtos epóxidos 3. Selagem de fendas objectivo: fechar aberturas para possibilitar a injecção de fendas; operações: - aplicação de mistura epóxida de alta viscosidade consistência do gel fechar aberturas; suportar pressões de 276 a 551 kpa; - posicionamento de tubos para injecção: diâmetro entre 6.35 mm e 9.53 mm; material do tubos: - compatível com o equipamento de injecção; - aderente ao gel epóxido; - vedante durante a injecção; número mínimo de tubos: 3 (dois no cimo; um em baixo). 145/180

146 3.4 Produtos epóxidos Esquema de colocação de tubos - pintura com resina epóxida de baixa viscosidade; objectivo: obturar fendas de muito pequena espessura; importante em madeiras porosas. 146/180

147 3.4 Produtos epóxidos 4. Injecção de fendas Pode ser executada por duas vias, gravidade ou pressão (recomendável). Sequência de operações: começar pelo furo de cota inferior; injectar resina até a mesma aflorar no tubo adjacente; pressão de injecção 276 kpa; último tubo manter pressão durante curto período de tempo, para penetração de alguma resina no interior das fibras; tempo de cura instruções do fabricante. 147/180

148 3.4 Produtos epóxidos 5. Acabamento final cortar tubos de injecção e cobrir com gel epóxido; reaperto dos elementos metálicos (por exemplo parafusos). 6. Retirar escoramento Resultados finais: resistência superior à do nó não danificado: aumento de rigidez dos nós reparados; ensaios em asnas com madeira nova: resistência da estrutura próxima da original. 148/180

149 3.4 Produtos epóxidos b) Reconstituição das secções com argamassas epóxidas e armaduras de reforço: Esta técnica consiste na substituição da madeira apodrecida por um outro material (argamassas com elementos de reforço metálicos ou de poliéster reforçado com fibra de vidro) que restabeleça as características mecânicas. Aplicabilidade: reparação localizada de madeira apodrecida; topos de vigas; nós entre peças. Exemplos de reconstituição de secções 149/180

150 3.4 Produtos epóxidos Processo de execução: 1. Determinação da extensão da degradação objectivo: definir a zona de madeira a ser retirada; processo possível: realização de amostras com barrena de 10 mm. Topo apodrecido de uma viga de madeira 2. Escoramento da estrutura objectivo: assegurar estabilidade após a remoção das partes de madeira apodrecida (análise do modelo da estrutura pós-escoramento). 150/180

151 3.4 Produtos epóxidos 3. Remoção da madeira degradada e preparação das superfícies de contacto 4. Execução de furos para colocação de reforços furos com um diâmetro superior relativamente às armaduras de reforço em cerca de 8mm; 151/180

152 3.4 Produtos epóxidos os furos devem ser executados se possível, na horizontal e longitudinalmente; se inclinados: realizados do canto superior da viga em direcção ao apoio, com ângulo inferior a 20º; vários furos: - afastamento mínimo entre armaduras = 9 cm; - entre a armadura e a superfície da viga = 6 cm; - comprimento mínimo de ancoragem na argamassa = 15 cm; - comprimento mínimo de ancoragem na madeira = 30 cm; - diâmetro do furo diâmetro da armadura + 8 mm. 152/180

153 3.4 Produtos epóxidos 5. Limpeza dos furos e colocação de armadura materiais: aço ou poliéster reforçado ou com fibra de vidro; 6. Execução de cofragem { perdida cofragem: recuperável utilizar repelente superficial da resina (ex.: cera de elevado ponto de fusão). 153/180

154 3.4 Produtos epóxidos 7. Vazamento da argamassa de ligante epóxido argamassa: furos: constituição em função do tipo de resina, tipo de molde a preencher e agregados utilizados; preenchidos com resina epóxida do mesmo tipo da utilizada na argamassa; preenchimento: por gravidade; por pressão (quando o {anterior não for viável). 154/180

155 3.4 Produtos epóxidos 8. Retirar cofragem e escoramento protecção durante a fase de polimeração e cura contra: chuva; neve; temperaturas inferiores a 5º C; a retirada da cofragem pode fazer-se ao fim de alguns dias, dependendo do tipo de resina aplicada e das temperaturas observadas. 9. Acabamento final em função dos aspectos estéticos adoptados. 155/180

156 3.4 Produtos epóxidos Dimensionamento: Madeira e resina funcionam apenas em compressão e as armaduras em tracção (comportamento semelhante ao do betão armado). área mínima de armadura, As min σ m b.n As min =. σ v 2 σ m - tensão de compressão admissível da madeira; σ v - tensão de tracção admissível nas armaduras; b - largura da secção; n - profundidade da linha neutra. comprimento mínimo de ancoragem das armaduras, L min L min = Q π.φ.σ adm Q - esforço absorvido pelas armaduras; φ - diâmetro das armaduras; σ adm - tensão admissível de aderência entre a madeira e a resina. 156/180

157 3. TÉCNICAS T DE REABILITAÇÃO 3.4 Produtos epóxidos Vantagens: bom comportamento mecânico dos materiais empregues; excelente união à madeira; permite conservar procedimentos construtivos e tipologias construtivas de épocas passadas, conservando o seu o valor histórico e artístico; evita a desmontagem e posterior reconstituição da estrutura, já que é uma técnica aplicada in situ; permite ganho considerável de tempo na execução da obra. 157/180

158 3.4 Produtos epóxidos c) Aumento da inércia dos elementos: O método baseia-se no reforço dos elementos de madeira por aumento da altura útil, com a adição de um reforço (aço, madeira ou argamassa epóxida) numa das faces horizontais. Uma das utilizações possíveis desta técnica é em vigas de madeira de soalhos de construções antigas. 1. Reforço com perfil metálico 158/180

159 3.4 Produtos epóxidos 2. Reforço com madeira solidarização: junta colada com resina epóxida; cavilhas em poliéster reforçado com fibra de vidro. 159/180

160 3.4 Produtos epóxidos 3. Reforço com argamassa epóxida solidarização: armaduras colocadas no interior de furos; entalhes na face superior da madeira; furos: centrados com a face superior; inclinados. 160/180

161 3.4 Produtos epóxidos A solução de reforço com argamassa epóxida é inovadora. armaduras: aço; poliéster reforçado com fibra de vidro; entalhes: espaçamento menor junto aos apoios; necessária cofragem para preenchimento da zona a reforçar; argamassa com fluidez que evite compactação. 161/180

162 3.4 Produtos epóxidos d) Inserção de perfis metálicos: Esta técnica tem como objectivo introduzir perfis metálicos na madeira que resistam por si só à acções actuantes, nas secções onde foram inseridos, sendo necessário garantir a ancoragem do perfil na madeira num compartimento mínimo. Os elementos metálicos deverão ser protegidos contra a corrosão, pelo que devem ficar embebidos em resina ou argamassa epóxida. 162/180

163 3.4 Produtos epóxidos Processo de execução: 1. Escoramento da viga a reparar; 2. Remoção da madeira deteriorada e reconstituição de secções; 3. Execução de rasgo para inserção do perfil metálico; 4. Colagem do perfil à madeira usando resina epóxida. manter o aspecto exterior da madeira colocação de blocos de madeira a cobrir o perfil 163/180

164 3.4 Produtos epóxidos e) Consolidação de descontinuidades por colocação de uma armadura distribuída na madeira: Esta técnica consiste na introdução de elementos de reforço ligados às secções sãs da madeira ou prolongando-se até à zona a reforçar. A armadura a introduzir pode ter as funções de reforço ao corte, tracção ou compressão. armaduras em aço ou poliéster reforçado com fibra de vidro; solidarização ao tecido lenhoso por injecção de resina epóxida; furação com diâmetro de 4 a 5 mm superior ao da armadura. 164/180

165 3. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO 1. Viga acessível por uma das faces horizontais 3.4 Produtos epóxidos inclinação dos furos relativamente ao eixo 30º; 2. Viga acessível por uma das faces verticais armaduras distribuídas numa só camada ou em duas ou mais camadas paralelas, dispostas segundo a altura do elemento a consolidar 165/180

166 3.4 Produtos epóxidos Conheça a seguinte técnica de reparação / reforço Elementos de madeira atacados por térmitas. 166/180

167 3.4 Produtos epóxidos Reparação / reforço com produtos epóxidos Utilização de diferentes formulações de produtos epóxidos durante o tratamento da zona atacada, o preenchimento das galerias e a reconstituição das zonas mais degradadas (se necessário). 167/180

168 3.5 Com betão Técnica de reparação e reforço com betão: Esta técnica consiste em betonar uma lajeta de betão sobre o pavimento de madeira existente. aplicação principal: pavimentos antigos de madeira; ligação madeira-betão: - colada; - ligadores metálicos; - entalhes na madeira. 168/180

169 3.5 Com betão Características gerais de uma intervenção deste tipo num pavimento: diminuição da vibrações; aumento da rigidez (de 3 a 4 vezes a do pavimento original); aumento da capacidade de carga (de 2 ou 3 vezes); aumento do isolamento térmico e acústico; melhoria do comportamento ao fogo; não altera a aparência da estrutura original; intervenção na estrutura de madeira pode ser nula. A reabilitação de um pavimento de madeira pode ser feita aproveitando ou não o solho. 169/180

170 3. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO 3.5 Com betão Exemplo de aplicação: 170/180

171 3.6 Conclusões do capítulo. Os trabalhos prévios são uma primeira etapa para os trabalhos de reabilitação / reforço e podem corresponder a medidas correctivas para eliminar a causa associada à anomalia que se pretende corrigir ou a trabalhos preparatórios de etapas seguintes.. Trabalhos prévios considerados: eliminar o contacto com zonas humedecidas, eliminar grandes deformações, eliminar a progressão de fungos ou insectos e a protecção ao fogo.. As técnicas de reparação e reforço são utilizadas quando se pretende restabelecer o nível inicial de desempenho da estrutura e aumentar a capacidade resistente da estrutura, respectivamente.. Estas técnicas foram divididas em três grupos, conforme a reparação ou reforço se realize por um processo mecânico, com produtos epóxidos ou com betão. 171/180

172 BIBLIOGRAFIA 172/180