Intervir em construções existentes de madeira

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1 Intervir em construções existentes de madeira

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3 Intervir em construções existentes de madeira Livro de Atas Guimarães Escola de Engenharia, Campus de Azurém 5 de Junho 2014 Editado por: Paulo B. Lourenço, Jorge M. Branco e Hélder S. Sousa Universidade do Minho

4 Organização Patrocinadores e Exposição Técnica Patrocinadores Especiais Patrocinadores Normais Apoios Este livro foi elaborado a partir da reprodução direta dos originais preparados pelos autores. Os editores não podem assumir qualquer responsabilidade pelo conteúdo e por possíveis incorreções do texto. Depósito Legal: /14 ISBN: Universidade do Minho Departamento de Engenharia Civil, Azurém, P Guimarães Tel.: Fax: [email protected] Impressão: Chapa 5

5 Prefácio A presença de estruturas em madeira é um aspeto incontornável do património edificado sendo estas dotadas, por inúmeras razões, de um grande valor histórico, arquitetónico e civil. No entanto, apesar do seu inquestionável valor, por vezes as estruturas existentes de madeira requerem diferentes tipos de medidas de intervenção por forma a garantir a sua estabilidade e preservação. As causas das intervenções são inúmeras, desde a inadequada manutenção destas estruturas até à necessidade de análise de segurança ou reforço para mitigação dos efeitos de danos e patologias encontradas, ou para efeitos de dimensionamento de novos usos da estrutura. A análise e o diagnóstico de edifícios existentes é um desafio complexo que requer conhecimentos especializados provindos de diferentes fontes e áreas técnicas, principalmente em estruturas de madeira onde é necessário uma perfeita compreensão dos sistemas estruturais e das propriedades e desempenho do material. No caso de Portugal, as obras de intervenção e reabilitação são ainda em diminuto número quando comparadas com o seu reconhecido potencial de mercado, sendo isso fruto também do escasso conhecimento e formação de pessoal técnico especializado. Esse facto é ainda mais acentuado para a análise, dimensionamento de estruturas de madeira e para o planeamento de intervenções, cujo ensino foi sonegado para segundo plano em detrimento de outros materiais de construção. No entanto, existe atualmente a intenção de inverter esse processo e é verificado um acrescido interesse na manutenção, reabilitação e intervenção de estruturas existentes de madeira, assim como à construção de novo edificado tendo em conta o desempenho notoriamente positivo destas estruturas quando sujeitas a diferentes tipos de solicitações e usos. Esta publicação reúne contribuições de diversos especialistas, nacionais e estrangeiros. As comunicações abordam diferentes vertentes no domínio da intervenção em construções existente de madeira, abrangendo as componentes de inspeção e análise estrutural e arquitetónica, e evidenciando as medidas e ações de restauro, recuperação, reabilitação e reforço, com vista à apresentação das melhores práticas e novas soluções disponíveis para a conservação e manutenção de construções em madeira, garantindo elevados níveis de desempenho, eficiência energética e sustentabilidade no património construído. São apresentadas várias intervenções realizadas a nível nacional e estrangeiro, em estruturas existentes de madeira com alto valor histórico assim como novas tecnologias e métodos a aplicar a estruturas recentes. Junho 2014

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7 ÍNDICE Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço 1 Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade 11 Miguel Malheiro Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação 23 José Saporiti Machado Utilização e comercialização de madeira modificada 37 Bruno Esteves Nuevos barnices al agua para maderas de exterior: Alta durabilidad y fácil mantenimiento Isabel Camarasa Perez 47 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira 57 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço Reforço de elementos existentes de madeira 71 Jorge M. Branco As estruturas tradicionais de madeira antes e agora - Análise de alguns exemplos de recuperação Filipe Ferreira 87 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra 101 Ricardo Miranda Construções em madeira - Vantagens plásticas na reabilitação 111 António Monteiro Guedes Restoration of historical timber structures - Criteria, innovative solutions and case studies Giorgio Croatto, Umberto Turrini 119

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9 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 1 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti ISISE, Departamento de Engenharia Civil, Universidade do Minho, Guimarães [email protected] SUMÁRIO A análise estrutural de edifícios existentes é um desafio complexo por muitas razões, incluindo o desconhecimento sobre o comportamento dos materiais e componentes estruturais. Os edifícios pombalinos representam uma tipologia valiosa do nosso edificado, pelo contexto cultural do sismo de 1755 em Lisboa e de criação de uma cidade nova, bem como pelos aspetos tecnológicos inovadores. O presente artigo apresenta, inicialmente, um breve estado do conhecimento dos edifícios alvenaria-madeira. Posteriormente, são apresentados resultados de ensaios cíclicos recentes na Universidade do Minho sobre esta tipologia de paredes, que permitem caracterizar o seu comportamento e avaliar diferentes soluções de reforço. PALAVRAS-CHAVE: EDIFÍCIOS POMBALINOS, ALVENARIA-MADEIRA, ENSAIOS EXPERIMENTAIS, CORTE 1. INTRODUÇÃO Em 1775, no dia de Todos os Santos, um violento terramoto, seguido de um tsunami e um incêndio formaram a maior catástrofe que Portugal conheceu até hoje. O sismo que abalou Lisboa foi de tal forma violento que foi sentido em todo Portugal. O sismo terá destruído cerca de 10% dos edifícios de Lisboa, danificou 60% e poupou os restantes 30%, sendo os edifícios de maior altura os mais sacrificados. Os escombros resultantes dos edifícios caíram para as ruas causando mais vítimas e dificultando a prestação de socorros. A reconstrução da Baixa levantou diversos problemas construtivos, não só ligados à grandiosidade da obra, como à necessária rapidez de execução e, acima de tudo, à viabilidade perante novas situações de risco. Tendo em vista ultrapassar estes problemas, foi implementado um processo construtivo novo, focando aspetos que até então não tinham sido tratados, como a estabilidade dos edifícios perante as ações sísmicas, a segurança contra incêndio e a estandardização dos elementos construtivos, tendo em vista a economia e rapidez da construção. Estes edifícios com estrutura mista madeira e alvenaria são habitualmente designados por edifícios Pombalinos A estrutura resistente dos edifícios Pombalinos Os edifícios Pombalinos eram construídos em bloco, com a existência de um ou mais saguões centrais para recolha das águas pluviais. As paredes exteriores eram construídas

10 2 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço em alvenaria de pedra rebocada e ligadas a uma estrutura interior de madeira em carvalho ou azinho, que lhes conferia maior rigidez. A ligação entre estes dois elementos era feita por intermédio de peças metálicas pregadas no gradeamento de madeira e chumbadas nas juntas da parede exterior. As peças de madeira que faziam parte do gradeamento são designadas por mãos e ficavam embebidas na parede de alvenaria. Estas paredes, em média, tinham uma espessura de 0.9 m no r/c, que diminuía com a elevação do edifício, ver Figura 1. Também existiam paredes meeiras perpendiculares às paredes exteriores, com cerca de 0.5 m de espessura, sem qualquer abertura, em alvenaria de pedra rebocada, desde o rés-do-chão até saírem acima dos telhados. Estas tinham não só a finalidade de dividir os edifícios, mas também de constituírem elementos corta-fogo. (b) (a) Figura 1 Pormenores construtivos: (a) perspetiva em corte da construção Pombalina: A paredes corta-fogo; B fachadas em paredes grossas de alvenaria de pedra; C sistema de estacas; D arcos em pedra; E abóbadas em pedra no primeiro piso; F parede que dificultava a ascensão rápida dos fumos pelas escadas; G escadas colocadas junto dos logradouros para iluminação; (b) perspetiva de um piso formado por gaiolas pombalinas; e (c) imagem virtual do interior de um edifício [1]. Em geral, toda a estrutura do r/c era construída em pedra. Para além das paredes exteriores existiam abóbadas de berço cuidadosamente trabalhadas em cantaria ou abóbadas de aresta executadas em alvenaria de tijoleira, mas apoiadas em paredes, arcos ou pilares em cantaria de pedra. Além deste sistema proporcionar maior ductilidade à estrutura na sua base, coexistia a função de elemento corta-fogo, caso deflagrasse algum incêndio nas lojas. (c)

11 Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti 3 A parte superior das abóbadas era preenchida com material de enchimento que restava dos escombros do terramoto, com a finalidade de tornar a sua superfície horizontal. A partir do r/c existiam três tipos de paredes: as de alvenaria de pedra rebocada; as de frontal pombalino, também designadas por gaiolas, formadas por uma treliça de madeira preenchida com elementos cerâmicos e rebocada; e por último as paredes de tabique. A introdução das paredes em frontal pombalino pretendia conferir aos edifícios a capacidade resistente necessária para dissiparem toda a energia transmitida pelas ações horizontais, sem que sofressem estragos consideráveis na totalidade da sua estrutura. A invenção deste sistema de paredes resistentes não está historicamente comprovada, mas atribui-se a sua origem ao colaborador direto de Manuel da Maia, o engenheiro e arquiteto militar Carlos Mardel [2]. Mardel mandou construir, no Terreiro do Paço, um estrado de madeira onde ergueu um edifício com o novo sistema construtivo, à escala real. De seguida ordenou que um destacamento militar marchasse descontroladamente em cima do estrado com a finalidade de simular a aceleração sísmica transmitida às estruturas, para verificar e comprovar, aos olhos de todos, a viabilidade do sistema. A estrutura dos edifícios pombalinos recebeu muita atenção da comunidade técnica, referindo-se entre outros os estudos de Vítor Cóias e Silva [3] e diversas teses de mestrado, por exemplo [4-6] Edifícios mistos alvenaria-madeira no mundo Os edifícios mistos de alvenaria e madeira são populares na Europa, e não apenas em regiões sísmicas, tais como Alemanha ou Inglaterra, ver [7] para detalhes. Esta técnica permite utilizar peças delgadas de madeira e alvenaria de fraca qualidade nas paredes, sendo particularmente económica e permitindo um bom desempenho estrutural, exigindo no entanto abundância de madeira. Os edifícios pombalinos são caracterizados por uma estrutura tridimensional bastante complexa, incluindo elementos invisíveis de reforço nas fachadas e uma ligação cuidada entre todos os elementos construtivos. A inovação deste género de construção não é tanto na técnica mista, mas mais nos detalhes para melhorar o desempenho sísmico, na definição de soluções standard e na sua aplicação em larga escala, e em aspetos como a segurança ao fogo, a salubridade e o planeamento urbano. Em Itália, edifícios mistos alvenaria-madeira existem pelo menos desde o império Romano, ver Figura 2a, que combina alvenaria irregular com madeira para uma construção eficiente e ligeira. Estes edifícios foram também utilizados de forma sistemática a seguir ao sismo de 1783 em Reggio Calabria, ver Figura 2b. O novo sistema, designado literalmente por casa tipo cabana, possivelmente devido ao facto de ter sido necessário construir inúmeros abrigos a seguir a um grande sismo, foi adotado pelas autoridades como forma de construção sismo-resistente, algumas décadas depois do sismo de Lisboa. As instruções emanadas pelo Casa Real regulavam o aspeto exterior e altura dos edifícios, a largura das ruas, a construção das varandas, cúpulas e torres, e a adição do esqueleto de madeira. Esta foi, provavelmente, a primeira normativa sísmica para construção. Em 1908, na sequência do sismo de Messina, os edifícios misto alvenaria-madeira foram novamente utilizados em larga escala, ainda que por pouco tempo, com o advento do betão armado. A normativa que resultou sugeria preparar uma laje de fundação e proceder a escavações, se necessário, uma vez que as fundações em rocha ou solo firme são preferidas. Os elementos verticais de madeira deveriam ser fixados na rocha ou na laje de fundação com um comprimento mínimo de 0.8 m, e deveriam ainda ser tratados por carbonização nas extremidades. Mas a estrutura de madeira, que deveria ser pregada, não estava definida e existem inúmeras variações de aplicação.

12 4 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço (a) Figura 2 Exemplos de construção mista em Itália; (a) opus craticium, Herculanum, antes de 80 DC; (b) casa baraccata, Reggio Calabria, século XVIII. Outro país que utilizou estes edifícios como uma solução resistente aos sismos foi a Grécia. Esta solução era comum em toda a Grécia durante diversos períodos [8]. A solução evoluiu do uso de elementos horizontais para reduzir a fendilhação da alvenaria para soluções mais robustas com elementos verticais e horizontais. Países com sismicidade elevada como a Turquia e a Índia possuem também muitos edifícios mistos alvenariamadeira, ver Figura 3, que parecem ter resistido bem a eventos fortes recentes [9]. Na Turquia existem novamente os dois sistemas encontrados na Grécia: hatıl, com elementos horizontais na alvenaria, e hımış, com um esqueleto tridimensional. É habitual encontrar o primeiro sistema no piso térreo e o segundo sistema nos pisos superiores. Estes sistemas foram quase abandonados no século XIX devido aos incêndios e a imposição do império otomano em construir em alvenaria. Posteriormente, ocorreu alguma retoma devido aos danos observados em sismos fortes. Na Índia, os sistemas tradicionais são semelhantes, com referências à utilização da madeira na alvenaria desde o século XII [10]. Existem ainda exemplos de utilização destes edifícios noutros países, alguns introduzidos na América pelos emigrantes europeus, e outros sistemas locais, como a quincha no Perú. (b) (a) Figura 3 Exemplos de construção mista na Turquia e Índia; (a) sistema himis na Turquia; (b) sistemas Dhajji e Taq na Índia. Apesar da variação das tipologias, a ideia comum é que a estrutura de madeira pode resistir à tração, ao contrário da alvenaria que resiste à compressão, proporcionando, assim, uma melhor resistência a ações horizontais. Além disso, os elementos de madeira permitem confinar a estrutura de alvenaria, melhorando as propriedades mecânicas do conjunto. Em (b)

13 Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti 5 geral, a secção transversal dos elementos de madeira era muito semelhante (cerca de m). 2. ENSAIOS RECENTES NA UNIVERSIDADE DO MINHO A avaliação do comportamento das paredes mistas alvenaria-madeira é necessária para adquirir conhecimento sobre o comportamento sísmico desta tipologia de construção. Existem poucos estudos experimentais, tanto do ponto de vista nacional como internacional, sobre o comportamento destas paredes disponíveis na literatura, particularmente no que respeita ao sistema pombalino. Uma parede real que ia ser demolida foi removida de um edifício existente e testada sob cargas cíclicas estáticas em [11,12]. Os ciclos de histerese da parede ensaiada, ver Figura 4, são indicativos de boa capacidade de dissipação de energia da estrutura. Testes cíclicos foram realizados também em réplicas construídas em escala real de acordo com a geometria original e usando ligações tradicionais [13,14]. Finalmente, foram testadas algumas soluções possíveis de reforço nas paredes e nos próprios edifícios [14-16]. (a) Figura 4 Ensaios experimentais numa parede real com carregamento lateral; (a) mecanismo de rotura; (b) comportamento histerético [13]. Na Universidade do Minho foram realizados um conjunto de ensaios cíclicos estáticos, a fim de avaliar o desempenho destas estruturas sob ações horizontais cíclicas [7,17-18]. Foram analisados o mecanismo de resistência lateral e o desempenho face às ações cíclicas laterais em termos de ductilidade, dissipação de energia, rigidez cíclica e amortecimento viscoso equivalente. É importante também entender o comportamento das paredes originais e as soluções de reparação e reforço, uma vez que a deterioração natural dos materiais envolvidos e as mudanças no uso das estruturas podem exigir intervenções. Além disso, a aplicação dos novos regulamentos e requisitos adequados de segurança, podem também exigir intervenções de reparação e reforço. (b) 2.1. Ensaios em painéis (escala reduzida) Estes ensaios adotaram painéis com m 2, correspondentes a dimensões típicas de paredes no norte do país, ver Figura 5a. Os painéis incluem três elementos verticais e dois elementos horizontais, com dimensões de m 2. As dimensões adotadas correspondem a uma escala 1:2, podendo representar algumas estruturas pombalinas. As

14 6 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço ligações são todas do tipo cavilha, com exceção das diagonais, que são a meia madeira. Foram ainda colocados pregos de 40 e 70 mm, indicados respetivamente com um traço e um círculo na Figura 5b. Foram testados 9 painéis, apenas com o esqueleto de madeira (painel base), com reforço dos nós através de mantas de polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP) e com preenchimento de alvenaria, sendo 3 painéis iguais por cada tipologia, ver Figura 6, mas com carga axial distinta. Os ensaios cíclicos foram realizados considerando as paredes apoiadas na fundação e sujeitas a ações combinadas (verticais e horizontais). (a) Figura 5 Definição do painel de ensaio; (a) parede no norte do país; (b) painel adotado e localização dos pregos. (b) (a) (b) (c) Figura 6 Diferentes painéis; (a) apenas madeira; (b) apenas madeira, com reforço; (c) painel preenchido com alvenaria. Os resultados permitiram obter informação ampla sobre o comportamento destas estruturas e sobre o seu cortamento até à rotura, ver Figura 7 e [17]. Foi possível concluir o seguinte: (a) para valores baixos da ação vertical a resposta é controlada pela ligação em cavilha da parte inferior da parede, enquanto para valores elevados a resposta é controlada por corte; (b) o dano concentra-se fortemente nas ligações em cavilha, com grandes deformações. No caso da parede preenchida, o dano é ligeiro e no interface entre alvenaria e madeira; (c) a rigidez é fortemente dependente do nível de tensão vertical; (d) o enchimento tem pouca influência na resposta global deste painel, apesar da alteração do modo de rotura; (e) o

15 Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti 7 reforço adotado para os nós também teve pouca influência na resposta do painel que, obviamente, se encontrava em estado novo; (f) a ductilidade e dissipação de energia são muito elevadas. (a) (b) (c) Figura 7 Deformação e dano nos painéis; (a) apenas madeira; (b) apenas madeira, com reforço; (c) painel preenchido com alvenaria Ensaios em paredes (escala real) Estes ensaios adotaram paredes com m 2, ver Figura 8 e [7, 18]. As paredes incluem três elementos verticais e dois elementos horizontais, tal como nos painéis, com dimensões de (0.08 e 0.16) 0.12 m 2. As ligações são todas a meia madeira, como exceção das extremidades das diagonais, que são a topo sem qualquer encaixe e pregagem. Foram testadas 8 paredes, incluindo paredes com reforço dos nós através de inserção de cavilhas metálicas e colocação de chapas metálicas (elementos específicos em forma de estrela e chapas comerciais perfuradas). O reforço foi aplicado em paredes danificadas e anteriormente ensaiadas. As chapas metálicas perfuradas forma aplicadas em paredes sem preenchimento. Os ensaios cíclicos foram realizados novamente considerando as paredes apoiadas na fundação e sujeitas a ações combinadas (verticais e horizontais). Os resultados permitem concluir o seguinte: (a) o preenchimento com alvenaria influencia significativamente a resposta em paredes não reforçadas; (b) o preenchimento com alvenaria e o nível de tensão vertical influenciam a resposta mas de forma pouco significativa nas paredes reforçadas, uma vez que o reforço controla fortemente a resposta; (c) o reforço com cavilhas metálicas alterou o mecanismo de colapso e melhorou a capacidade dissipativa das ligações; (d) o reforço com chapas metálicas, permitiu um aumento entre 50% a 200% da capacidade resistente. 3. CONCLUSÕES O presente artigo apresenta uma breve revisão sobre os edifícios pombalinos e os edifícios mistos de alvenaria e madeira. Em seguida, apresenta-se um conjunto de ensaios experimentais realizados na Universidade do Minho e diferentes possibilidades de reforço. Os resultados são um contributo para permitir usar efetivamente os frontais na análise estrutural de edifícios pombalinos, como apresentado em [19], uma vez que uma análise sem os frontais parece conduzir a coeficientes de segurança reduzidos [4].

16 8 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço (a) (b) Figura 8 Paredes consideradas; (a) construção e parede de referência; (b) reforço dos nós com conetores metálicos; (c) reforço dos nós com chapas metálicas. (c) 4. REFERÊNCIAS [1] Cóias V., Reabilitação Estrutural de Edifícios Antigos: Técnicas pouco Intrusivas. Argumentum, 2ª edição, [2] França J.A., Lisboa Pombalina e o Iluminismo. Bertrand Editora, [3] Cóias e Silva V., Um novo modelo (e uma nova visão) do edificado pombalino. Monumentos, 6, [4] Ramos L.F., Análise experimental e numérica de estruturas históricas de alvenaria. Tese de mestrado, Universidade do Minho, [5] Cardoso R., Vulnerabilidade sísmica de Estruturas Antigas de Alvenaria - Aplicação a um Edifício Pombalino. Tese de mestrado, Instituto Superior Técnico, [6] Rocha M., Comportamento sísmico de edifícios pombalinos. Tese de mestrado, Universidade Católica Portuguesa, 2008.

17 Paulo B. Lourenço, Graça Vasconcelos, Elisa Poletti 9 [7] Poletti E., Characterization of the seismic behaviour of traditional timber frame walls. Tese de doutoramento, Universidade do Minho, [8] Tsakanika-Theohari E., The constructional analysis of timber load bearing systems as a tool for interpreting Aegean Bronze Age architecture. Proceedings of the Symposium Bronze Age Architectural Traditions in the Eastern Mediterranean: Diffusion and Diversity, 7-8/05/2008, Munique, [9] Gülhan D., Güney I.Ö., The behaviour of traditional building systems against earthquake and its comparison to reinforced concrete frame systems: experiences of Marmara earthquake damage assessment studies in Kocaeli and Sakarya. Proceedings of Earthquake-safe: Lessons to be Learned from Traditional Construction, Istambul, Turquia, [10] Langenbach R., Don t Tear it Down! Preserving the earthquake resistant vernacular architecture of Kashmir. UNESCO, Nova Déli, [11] Santos S.P., Ensaio de paredes pombalinas. LNEC, Nota Técnica Nº 15/97-NCE, LNEC, [12] Cóias e Silva V., Using advanced composites to retrofit Lisbon s old seismic resistant timber framed buildings. European timber buildings as an expression of technological and technical cultures, Elsevier, pp , [13] Meireles H., Bento R., Cyclic behaviour of Pombalino frontal walls. European conference on earthquake engineering (14ECEE), Ohrid, República da Macedonia, [14] Gonçalves A.M., Ferreira J.G., Guerreiro L., Branco F., Caracterização experimental do comportamento cíclico de paredes pombalinas simples e reforçadas, Revista Engenharia Civil, n.º 45, pp. 5-19, [15] Cruz H., Moura J.P., Machado J.S., The use of FRP in the strengthening of timber reinforced masonry load-bearing walls. Proceedings of the 3 rd international seminar on historical, constructions, Guimarães, pp , [16] Paula R., Cóias V., Rehabilitation of Lisbon s old seismic resistant timber frames buildings using innovative techniques. International workshop on earthquake engineering on timber structures, Coimbra, pp , [17] Vasconcelos G., Poletti E., Salavessa E., Jesus A.M.P., Lourenço P.B., Pilaon P., Inplane shear behaviour of traditional timber walls. Engineering Structures, n.º 56(11), pp , [18] Poletti E., Vasconcelos G., Jorge M., Full-Scale Experimental Testing of Retrofitting Techniques in Portuguese Pombalino Traditional Timber Frame Walls. Journal of Earthquake Engineering, n.º 18(4), pp , [19] Bento R., Lopes M., Cardoso R., Seismic evaluation of old masonry buildings. Part II: analysis of strengthening solutions for a case study. Engineering Structures, n.º 27, pp , 2005.

18 10 Edifícios Pombalinos: Comportamento e reforço

19 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 11 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade Miguel Malheiro Centro de Investigação em Território, Arquitetura e Design (CITAD), Faculdade de Arquitetura e Artes da Universidade Lusíada do Porto, Porto [email protected] SUMÁRIO O presente artigo aborda a intervenção interdisciplinar realizada no património arquitectónico medieval português, focando-se essencialmente na conservação, salvaguarda e valorização de coberturas em madeira que compõem cinco casos de estudo que a seguir se apresentam. Este artigo apresenta situações concretas onde houve a necessidade de intervir nas coberturas de madeira de igrejas românicas, mostrando as estruturas encontradas, decorrentes de intervenções realizadas em meados do século XX, as soluções contemporâneas de conservação que se implantaram e as reinterpretações que se implementaram nos monumentos em que foi necessário substituir ou realizar novas estruturas, por inexistência das mesmas. As situações apresentadas derivam de uma reflexão que assenta os seus pressupostos na experiência arquitectónica desenvolvida ao longo dos tempos, e a aprendizagem que ela nos transmite no contacto que com ela vamos mantendo, transformando-se num ato que ultrapassa a operação de conservação. A aproximação inovadora destes projetos verifica-se na necessidade de desmonte e observação dos elementos principais das estruturas, apresentando-se os dimensionamentos que encontramos e que introduzimos, os materiais que compõem estas estruturas, mas acima de tudo, apresenta um processo de aproximação à solução e não a busca obstinada de um princípio. PALAVRAS-CHAVE: ARQUITETURA ROMÂNICA, COBERTURAS DE MADEIRA, CONSERVAÇÃO, VALORIZAÇÃO 1. INTRODUÇÃO Nos últimos dez anos realizamos intervenções em cinco igrejas românicas inseridas na Rota do Românico [1], que contemplavam a salvaguarda, conservação e valorização dos imóveis. Demos início a este périplo de intervenções com as obras realizadas nos anos 2003 a 2004 e 2013 na Igreja de Cabeça Santa, Penafiel, edifício do Séc. XIII, seguindo-se as ruínas da Igreja de S. Mamede de Vila Verde, Felgueiras, edifício dos séculos XIII-XIV, com intervenções realizadas nos anos de 2004 a 2006, e mais recentemente, nos anos de , na Igreja de Tabuado, Marco de Canavezes, edifício do Séc. XIII, Igreja de S. Nicolau, Marco de Canavezes, Séc. XIV e na Igreja do Mosteiro de Travanca, Amarante, com data de construção a situar-se entre os Séc. XI e Séc. XIV.

20 12 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade Na igreja de S. Mamede de Vila Verde houve a necessidade de construir novas coberturas, devido à ausência das mesmas no momento em que realizamos a intervenção, sendo apresentada a solução encontrada com base na tradição construtiva que se observou em edifícios semelhantes, mas acima de tudo, a resposta que se encontrou para solucionar os problemas de execução de uma cobertura para aquele caso concreto. Nas igrejas de Tabuado e Cabeça Santa apresenta-se a situação existente, decorrente de obras realizadas essencialmente na década de oitenta do século passado e a conservação que foi realizada, com substituição de elementos degradados. Na igreja de S. Nicolau apresenta-se a estrutura existente e os variados problemas detectados que culminaram na sua total reformulação, devido à incoerência da solução construtiva implementada, tendo sido necessário a adopção de uma solução definitiva. Em Travanca houve igualmente a necessidade da remoção parcial das estruturas de madeira que compunham as coberturas, devido ao mau estado de conservação das mesmas, mas também houve a necessidade de resolver problemas estruturais complexos nos muros que as suportavam. Assim, apresentam-se as soluções tomadas com vista à resolução dos vários problemas diagnosticados, que passaram essencialmente pela execução de novas estruturas de madeira e reforços de ligações que asseguram a resolução dos problemas estruturais verificados, dando especial ênfase à forma oculta como foi resolvida a complexidade de todo o sistema. Depois desta introdução, o artigo organiza-se em três partes e a conclusão. Estas partes são realizadas de forma a se tentar vislumbrar o que seria uma cobertura medieval original, tendo em conta as imagens e soluções que observamos nos locais, as intervenções realizadas em meados do século passado e os materiais utilizados, metodologias e soluções contemporâneas definidas nas intervenções levadas a cabo. Estas partes são realizadas de forma a se perceber uma possível origem, evolução e a forma de procurar soluções para a resolução dos problemas diagnosticados nestes monumentos, contendo impressões sobre os percursos do projeto e futuras perspectivas para investigação. Figura 1 Plantas das igrejas objecto de intervenção com marcação das asnas de madeira, depois das intervenções realizadas; (a) Igreja do Mosteiro de Travanca, Amarante; (b) Igreja de Cabeça Santa, Penafiel; (c) Igreja de Tabuado, Marco de Canavezes; (d) Igreja de S Mamede de Vila Verde, Felgueiras; (e) Igreja de S. Nicolau, Marco de Canavezes. Desenhos do autor.

21 Miguel Malheiro A SITUAÇÃO ORIGINAL As coberturas originais de edifícios românicos, como os que aqui tratamos, já há muito tempo que desapareceram, não havendo conhecimento da existência de alguma cobertura medieval no nosso país. Isto acontece porque as intervenções realizadas são normalmente tardias, havendo a necessidade da substituição integral das armações de madeira fragilizadas, mas também porque só há relativamente pouco tempo se empregam soluções de reparação parcial das mesmas, através do reforço das ligações, mas acima de tudo, porque a madeira é um material perene, com necessidade de ciclos de renovação. Assim, relatar como teriam sido as coberturas originais destes edifícios é uma tarefa difícil e praticamente impossível de realizar. Apenas se pode tentar realizar uma aproximação através da leitura dos indícios que os edifícios ainda contêm [2], como a inclinação das cornijas, a existência de agulheiros para encastramento de barrotes, a forma como estão tratadas as empenas, mas também como foram realizadas as substituições das coberturas de alguns destes edifícios no século passado, pela extinta Direção Geral de Edifícios e Monumentos Nacionais (DGEMN). A observação das fotografias recolhidas pela DGEMN, antes das obras realizadas em meados do século passado, permite compreender como seriam as coberturas que chegaram até a esse momento, mas não se pode afirmar que essas seriam as originais, dado que estes edifícios atravessaram as vicissitudes do tempo, sendo objecto de pesadas campanhas de renovações para dar resposta às reformas das práticas religiosas, aos novos cenários artísticos do espaço sacro e a ampliações espaciais, que ocorreram durante os séculos XVII e XVIII. No entanto, uma análise atenta do antes e depois destas obras permite-nos afirmar que existiu por vezes, por parte dos técnicos da DGEMN, uma intenção de introduzir alguns melhoramentos nos sistemas construtivos empregues, decorrentes da evolução tecnológica existente na altura, verificando-se em alguns casos, a manutenção de elementos principais das armações de madeira existentes, porque estes restauros consistiram em percursos críticos que partiram da leitura do monumento como fonte primária de conhecimento para voltar ao monumento como território operativo daquele conhecimento (fundamento de qualquer restauro moderno) [3]. (a) (b) Figura 2 Igreja de Tabuado durante as intervenções realizadas em 1963; (a) Armação de madeira existente antes das obras; (b) Forro do tecto de madeira antes das obras. Fotografias: SIPA-IHRU. As coberturas, de três dos edifícios aqui analisados, sofreram intervenções de requalificação geral que foram publicadas nos Boletins da DGEMN [4]. O boletim

22 14 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade correspondente à intervenção realizada na igreja de S. Salvador de Travanca foi publicado em 1939, o da Igreja de Cabeça Santa em 1951 e o da Igreja de Tabuado em Relendo esses boletins, percebe-se a existência de uma tentativa, por parte dos seus autores, em realizar a manutenção dos princípios estruturais das soluções originais, ou das que foram encontradas no momento da intervenção, embora as reformulações das armações de madeira, nestes três casos, tenham sido totais. As imagens mostram-nos, nas três igrejas, que as estruturas tinham recebido tectos com perfis curvos pelo seu interior, evidenciando uma tipologia construtiva característica dos Séculos XVII e XVIII. Comparando com a estrutura que descobrimos em S. Nicolau, percebem-se as semelhanças entre os princípios construtivos, consistindo regularmente na existência de asnas simples com duas pernas e uma linha, colocada invariavelmente a um terço de altura, elegendo-se constantemente a madeira de castanho do Minho como material para a sua construção. A análise das imagens permite pensar que estas armações seriam realizadas com barrotes de secção rolada, com secções próximas das existentes, tal como se verifica na Igreja de Tabuado, Figura 2 (a), e na Igreja de S. Nicolau, Figura 3 (a). As soluções encontradas pelos técnicos da DGEMN foram quase sempre no sentido de replicar os sistemas construtivos existentes, como se pode constatar pela descrição do que existia antes das obras e depois das obras. Em Travanca, nem uma viga de armação dos seus telhados se pôde aproveitar [5], tendo sido realizadas novas armações de castanho afeiçoadas de harmonia com os elementos da construção primitiva, para constituírem, a descoberto, os longos tectos das naves [6]. Antes das obras encontraram estruturas que pretendiam simular em todos os tectos, com grande dispêndio de trabalho e de argamassa, aparatosas abóbadas de mármore branco [7], ver Figura 3 (b). Assim, a opção tomada para a cobertura foi a construção de outra nova, em madeira de castanho, segundo os elementos encontrados, para ficar à vista [8]. (a) Figura 3 Armação de telhado e tecto antes das obras; (a) Armação de madeira existente antes das obras de 2013, na Igreja de S. Nicolau, onde se pode observar a dupla estrutura existente. Fotografia do autor; (b) Abóbada do tecto da nave lateral Norte da Igreja de Travanca, em Fotografia: SIPA-IHRU. Na igreja de Cabeça Santa as opções foram semelhantes, e a situação encontrada foram os telhados da Igreja propriamente dita, como os da capela-mor, achavam-se tão decompostos e carecidos de segurança, que se tornou indispensável apear toda a sua armação e renovar em seguida, sobre aquela que se construiu para a substituir, a robusta e apropriada cobertura que hoje ali se vê [9]. Também na Igreja de Tabuado, o autor refere a colocação da nova estrutura da cobertura constituída por armação de madeira, com barrotes aparentes, colocados nos níveis (b)

23 Miguel Malheiro 15 originais [10], o que só seria possível se as secções dos barrotes e a configuração geral da estrutura fossem semelhantes ao encontrado. Embora sendo difícil de afirmar como seriam as estruturas de madeira dos telhados primitivos, por não termos contacto com nenhuma estrutura original, podemos avançar que elas seriam próximas das realizadas durante os restauros do século XX, com asnas simples. Os elementos de revestimento também seriam cerâmicos, apresentando uma imagem global exterior próxima da que hoje observamos. No entanto, é de prever que algumas destas coberturas poderiam apresentar estruturas de madeira muito simples, com recurso a barrotes toscamente trabalhados. O revestimento das mesmas também poderia não ter sido todo realizado com elementos cerâmicos na sua origem, como denunciam as cornijas da Igreja de S. Mamede de Vila Verde, com uma pendente muito acentuada para o exterior, de difícil apoio de elementos cerâmicos, sendo mais apropriada para uma cobertura vegetal. Figura 4 Cortes transversais das igrejas que fazem parte deste estudo, depois das intervenções realizadas; (a) Igreja do Mosteiro de Travanca, Amarante; (b) Igreja de Cabeça Santa, Penafiel; (c) Igreja de Tabuado, Marco de Canavezes; (d) Igreja de S. Mamede de Vila Verde, Felgueiras; (e) Igreja de S. Nicolau, Marco de Canavezes. Desenhos do autor. 3. OBRAS EFECTUADAS NO SÉCULO XX As igrejas de Cabeça Santa, Travanca e Tabuado foram intervencionadas pela DGEMN durante o século XX, de 1938 a 1951, de 1958 a 1988 e de 1955 a 1972, respectivamente. Estas obras incluíram o apeamento total das armações de madeira e materiais de revestimento, conforme já mencionado. De forma sucinta, podemos afirmar que as primeiras obras realizadas nas coberturas destes monumentos consistiram na realização das armações de madeira que ainda hoje se encontram no local, com exceção da Igreja de Travanca. As obras realizadas mais tarde consistiram, normalmente, na substituição dos elementos cerâmicos que têm um prazo de durabilidade relativamente curto, de cerca de 20 anos. Os elementos cerâmicos utilizados até à década de setenta nestes imóveis, consistiam normalmente no uso de telha do tipo Romana nos canais e telha do tipo Nacional nas capas. Nesta altura, as três igrejas receberam frechais em betão armado, para reforço do coroamento das paredes e maior resistência às sobrecargas do telhado. Na Igreja de Travanca foi ainda aplicada uma esteira

24 16 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade em laje de tijolo armado, com 0,10 m de espessura, na nave lateral Norte. A partir da década de oitenta começa-se a utilizar a subtelha, que consistia na colocação sobre o forro de placas de Platex com 5 mm de espessura, assente em escama, depois de humedecidas, com a face polida voltada para o exterior. Assim, verifica-se que as igrejas chegaram até ao século XX com os elementos principais das estruturas de madeira gravemente deteriorados, sendo necessário a reformulação total das estruturas das coberturas, conforme os três casos mencionados. Quando isto não aconteceu, como nos restantes dois casos, em conjunto com a falta de manutenção, levou a que as estruturas tivessem desaparecido, como no caso de Vila Verde, ou entrassem em avançado estado de degradação, havendo a necessidade de duplicar as estruturas, como no caso de S. Nicolau. (a) (b) Figura 5 Remoção de laje e madeiramentos das coberturas da Igreja de Travanca; (a) Remoção da laje da nave lateral Norte, assente sobre subtelha e forro de madeira; (b) Subtelha em Platex, na nave central. Fotografias do autor. Depois das grandes campanhas de apeamento das estruturas ocorridas durante a primeira metade do século passado, verificaram-se obras de manutenção e substituição pontual de elementos deteriorados nas fases seguintes, com a introdução de elementos tecnologicamente mais eficazes, como o início do uso da subtelha, mas por vezes também contraproducentes na manutenção do imóvel, como a esteira de tijolo armado aplicada em Travanca, devido à sobrecarga que exerceu nos muros de granito. (a) (b) Figura 6 Remoção de subtelhas em Platex ; (a) Igreja de Cabeça Santa; (b) Igreja de Tabuado. Fotografias do autor.

25 Miguel Malheiro INTERVENÇÕES CONTEMPORÂNEAS Nas Igrejas de Cabeça Santa e Tabuado a intervenção que realizamos consistiu na substituição dos revestimentos cerâmicos dos planos das coberturas, devido à fracturação de alguns elementos e à acumulação de colonização vegetal, provocando zonas de estagnação de águas. Foram também verificados os forros em madeira de castanho existentes e substituídos os elementos deteriorados. Depois de desmontado o ripado e removida a subtelha em aglomerado de madeira Platex, aplicou-se um contra-ripado e ripado de madeira de pinho tratado, com secções de 4 cm x 3 cm, colocando-se entre eles uma membrana de subtelha permeável ao vapor e impermeável à água. A telha de canudo foi aplicada sobre este ripado com parafuso e grampos em aço inoxidável. O ripado e contra-ripado foi nivelado, com peças de pinho tratado, para se conseguir uma correta entrega do telhado ao beiral e respeitar as inclinações das empenas dos telhados. Este telhado foi rufado às empenas com rufos de zinco pré-patinado com 0,80 mm de espessura. A operação levada a cabo nestas duas igrejas acabou por ser uma operação de manutenção do existente, melhorando as condições técnicas de alguns elementos, como o caso dos rufos e subtelha, limpeza e tratamento das madeiras existentes, mas mantendo a imagem global das coberturas. Na face interior das coberturas, manteve-se a situação existente através do tratamento das madeiras da armação do telhado. A solução das armações em madeira de castanho é idêntica nas duas situações, com duas pernas e uma linha a 1/3 de altura, onde assenta o forro. A forma interior dos forros, em ambas as situações, é em masseira, com remates laterais aos muros de pedra formados por uma sanca composta por duas tábuas sobrepostas, uma contínua, abaixo da linha de limite das pernas, e outra colocada entre pernas, ligando ao forro, com uma altura total de cerca de 28 cm. As pernas assentam sobre frechais em betão armado existentes, que se mantiveram. A intervenção realizada na Igreja de Vila Verde [11] [12], resultou na execução de novas coberturas com armação de madeira maciça de castanho revestida a telha de canudo. A solução encontrada foi a tradicional realização de asnas formadas por duas pernas e uma linha, colocada a um terço da altura da asna, com forro a contornar o extradorso das pernas, em forma triangular, conseguindo-se uma maior visibilidade da estrutura principal, dada a repetição destes elementos a cada 25 cm. Procurando dar ênfase a esta repetição de asnas, optou-se por introduzir mais altura nos elementos que as constituem, em relação aos encontrados nas duas igrejas referidas acima, utilizando uma secção de 15 cm de altura por 7 cm de base. O trabalho final refletiu a imagem pretendida, relacionando-se diretamente com os elementos esguios e repetitivos definidos para o mobiliário, criando ritmos semelhantes, dando ênfase à materialidade dos elementos. Estas asnas apoiam-se em frechais com secção de 15 cm x 25,5 cm, fixados com parafusos de aço ao coroamento dos muros laterais. A rigidez da estrutura é dada pela união de todos os elementos estruturais através do forro, com espessura de 2,2 cm. O remate do frechal, pela face interior dos muros, é realizado mediante a aplicação de uma sanca composta por duas tábuas pregadas ao mesmo, com secções de 16,5 cm x 1,5 cm, criando uma imagem semelhante à dos tectos tradicionais de saia e camisa. Na face superior desta cobertura utilizou-se igualmente a telha de canudo, dado que a sua dimensão permite uma maior flexibilidade para a realização da cobertura ligeiramente arqueada, para uma correta entrega ao beiral, que costuma ficar com inclinação menor que a restante inclinação do telhado. Os rufos utilizados na impermeabilização da ligação do telhado aos paramentos verticais foi o zinco idêntico ao utilizado nas duas situações anteriores, aplicado também com presilhas.

26 18 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade (a) (b) (c) (d) Figura 7 Coberturas em execução; (a) Tecto da cobertura da Igreja de Cabeça Santa, com as tábuas de forro substituídas, sem acabamento final de uniformização de cor; (b) Tecto da Igreja de S. Mamede de Vila Verde; (c) Tecto da Igreja de S. Nicolau; (d) Cobertura da Igreja de S. Mamede de Vila Verde. Fotografias do autor. Figura 8 Corte transversal da nave da Igreja de S. Mamede de Vila Verde. Desenho do autor.

27 Miguel Malheiro 19 A irregularidade das superfícies dos coroamentos das empenas e as juntas sobredimensionadas obrigaram à sua rufagem com chapa de chumbo, por este ser o material que melhor se adaptava às irregularidades, com aplicação a maço, e porque também ainda era possível a sua utilização na altura de realização do trabalho. Relativamente à Igreja de S. Nicolau, a intervenção previa a manutenção da cobertura existente, substituindo os elementos degradados por outros idênticos aos existentes, mas realçava a necessidade de remoção de uma fiada de granito existente sobre as cornijas e empenas, nos telhados da nave e capela-mor. A remoção dos elementos cerâmicos permitiu observar a existência de duas estruturas, uma mais antiga, onde se encontravam fixadas as tábuas que formavam os tectos com perfil em arco abatido, toscamente realizados, e uma segunda estrutura mais recente, onde apoiavam os elementos cerâmicos, ver Figura 3 (a). A sobreposição destes dois elementos, pressupostamente realizados pela comissão fabriqueira em 1992/93, conforme mencionado na ficha IPA, resultou na necessidade de remate da segunda estrutura devido à nova cota atingida, tendo daí derivado a realização da fiada de granito mencionada acima. A observação dos elementos permitiu concluir que a estrutura original era composta por asnas simples em madeira de castanho, idênticas às soluções das igrejas anteriores, compostas por duas pernas e uma linha sensivelmente posicionada a 1/3 da altura da asna, frechais e um pau de fileira que unia todas as asnas na parte superior. Todos os elementos que compunham esta armação encontravam-se em avançado estado de degradação. A segunda estrutura foi executada em madeira de pinho, apoiada na estrutura original, com espaçamento entre barrotes de cerca de 70 cm, o dobro da estrutura original, sendo observável a criação de flechas de carga no ripado. Assim, a solução tomada foi a remoção integral de toda a estrutura de madeira, e a execução de uma nova estrutura semelhante às realizadas anteriormente, em madeira de castanho. Utilizaram-se secções dos elementos principais das asnas semelhantes aos existentes na solução original, com 6 cm x 11 cm nas pernas e linhas, com afastamento entre asnas de 28 cm. O forro utilizado foi idêntico ao utilizado nas igrejas anteriores, bem como a sua aplicação e formato final, aplicado no extradorso das asnas, havendo a possibilidade de voltar a colocar um tecto de perfil de volta perfeita em posteriores obras de conservação que se venham a realizar no imóvel, dado que o restante espaço interior não foi objecto de intervenção nesta fase. Esta solução permitiu remover integralmente a fiada de granito mencionada anteriormente, devolvendo uma coerência de remate do telhado às empenas que não existia anteriormente. Na Igreja do Mosteiro de Travanca a intervenção levada a cabo partiu da necessidade de reforçar as ligações dos muros nas cotas superiores, por se verificar alguns deslocamentos nos encostos dos mesmos nos vários tramos das naves central e laterais, bem como a remoção das lajes realizadas no século passado, conforme mencionado acima, e a substituição integral dos elementos cerâmicos fissurados das coberturas existentes. A intervenção previa também a averiguação em obra do estado de conservação de todos os madeiramentos, havendo a intenção de realizar a manutenção dos elementos que se encontrassem em bom estado de conservação. Assim, a solução encontrada, depois de reunida toda a informação sobre o imóvel, diagnosticado no local e discutida interdisciplinarmente, passou pela manutenção do sistema existente, realizando os ajustes necessários para um bom comportamento da estrutura ao longo do tempo. O desmonte da estrutura permitiu perceber a degradação da maioria dos elementos a que compunham, salvaguardando-se a maioria das madres, que embora tivessem sujidades várias ainda apresentavam um bom comportamento para a sua função estrutural.

28 20 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade (a) (b) (c) (d) Figura 9 Trabalhos na Igreja do Salvador de Travanca; (a) Aplicação dos ligadores metálicos no cume da nave central; (b) Aplicação dos ligadores na cobertura da nave lateral Norte, no encosto à nave central; (c) Vista geral dos tectos da nave central, depois das obras; (d) Aplicação de membrana e telha na nave central. Fotografias do autor. Devido aos movimentos dos muros, que passaram pela separação de paredes em alguns tramos, houve a necessidade de realizar a amarração de todos os elementos à periferia dos tramos que compõem as três naves, através de ligações ocultas em aço inoxidável de todos os elementos aos muros, para uma interligação total do sistema de cobertura com as paredes que a suportam. Sobre esta estrutura aplicou-se uma substrutura semelhante à utilizada na Igreja de S. Mamede de Vila Verde, com forro de madeira de castanho, contraripado e ripado, membrana permeável ao vapor e impermeabilizante, e telha de canudo. As inclinações do telhado foram testadas em obra para uma correta compatibilidade com as empenas e desvios em planta dos vários tramos que compõe a estrutura, assegurando-se a uniformidade do acabamento final. Pelo interior, deixaram-se à vista as madres e pernas, tendo sido utilizada uma secção de 8 cm x 11 cm nas pernas, com afastamento entre elas que varia entre os 21 cm e os 23 cm, adequando-se às esquadrias dos tramos. Devido à reutilização das madres e da tonalidade da pedra, realizou-se uma infusão geral em todos os elementos de castanho visíveis pelo interior da igreja para uma maior uniformização dos tectos das naves, mas sem neutralizar a hierarquia dos barrotes. Nas coberturas da capelamor e absidíolos foram igualmente substituídos os elementos cerâmicos, introduzindo-se ripado e contra-ripado com membrana assente sobre os massames de betão existentes, decorrentes das obras realizadas na década de setenta.

29 Miguel Malheiro CONCLUSÃO A cobertura está vinculada ao mito da construção, no mais antigo dos gestos humanos: o de se cobrir e proteger. Elas encontram-se associadas às formas primitivas daqueles edifícios, e apesar das sucessivas metamorfoses, transformações e modificações, elas reconhecem-se sempre naquelas arquiteturas. Pensamos que o conhecimento da origem e sucessivas alterações que as coberturas desta arquitetura medieval sofreram ao longo da vida dos edifícios, constitui um instrumento de aprendizagem fundamental para se voltar a intervir nelas. A constituição de uma equipa em que intervêm a História, a Arqueologia e a Engenharia Civil, contribui positivamente para reler novamente a história, para nela poder intervir, porque se diagnosticam os vários problemas visíveis e invisíveis, assumindo-se como um contributo maior no encontro de soluções para os problemas específicos de cada imóvel. Como afirmamos no início, isto não constitui um princípio, mas sim um fim a atingir, que na maioria dos casos passa por auspiciar soluções simples, simples não simplistas, intimamente relacionadas com as características específicas de cada um, para que em conjunto se valorizem. 6. REFERÊNCIAS [1] A Rota do Românico surge em 1998, no seio dos concelhos que integram a Valsousa (Associação de Municípios do Vale do Sousa), alargando-se em 2010 aos restantes municípios da NUT III-Tâmega. [2] Malheiro M., A presença da Arquitectura. A arquitectura românica do vale do rio Sousa. Tese de Doutoramento, Universidad de Valladolid, Escuela Tecnica Superior de Arquitectura, [3] Tomé M., Património e restauro em Portugal ( ). FAUP publicações, Porto, pp , [4] Os Boletins da DGEMN foram uma publicação que decorreu entre 1935 e 1990, tendo-se publicado 131 números de intervenções em alguns dos mais significativos exemplares do legado histórico português, representando uma proposta de debate a posteriori que tentava incutir uma prática de prestação de contas. [5] Igreja de S. Salvador de Travanca. Boletim da Direcção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais, n.º 15, Lisboa: DGEMN, pp. 18, [6] Idem. [7] Idem. [8] Idem, pp. 26. [9] Igreja de Cabeça Santa. Boletim da Direcção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais, n.º 64, Lisboa: DGEMN, pp. 21, [10] Igreja de Tabuado. Boletim da Direcção Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais, n.º 1125, Lisboa: DGEMN, pp. 20, [11] Malheiro M., et al, São Mamede de Vila Verde, Construir uma Igreja com as suas pedras. Rota do Românico, Centro de Estudos do Românico e do Território, Lousada, [12] Malheiro M., Salvaguarda do Património. I Congresso Internacional da Rota do Românico, Rota do Românico, Centro de Estudos do Românico e do Território, pp , 2012.

30 22 Intervenções em coberturas medievais em madeira: Tradição e contemporaneidade

31 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 23 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação José Saporiti Machado Núcleo de Comportamento de Estruturas, Departamento de Estruturas, LNEC, Lisboa [email protected] SUMÁRIO As obras de intervenção em construções existentes envolvendo produtos de madeira (desde madeira maciça até placas de derivados de madeira) implicam uma correta avaliação da condição (conservação e resistência) dos produtos de madeira aplicados e, numa segunda fase, escolha de novos produtos de madeira para substituição ou alteração da estrutura existente. Não obstante as alterações surgidas ao longo das últimas duas décadas, englobando uma alteração profunda no panorama normativo, regulamentar e de formação avançada (graduada e pós-graduada), as anomalias observadas em obra mantêm-se sensivelmente semelhantes. Esta situação resulta em grande medida de algum desleixo e/ou incompreensão da importância que aspetos básicos do comportamento da madeira e produtos derivados representam no desempenho de curto/longo prazo destes produtos. Esta atitude reforça a imagem de imprevisibilidade, fraca durabilidade e suscetibilidade ao fogo deste tipo de produtos. A presente comunicação pretende debater aspetos básicos e que muitas vezes se traduzem em anomalias recorrentes na aplicação de produtos de madeira na construção. PALAVRAS-CHAVE: PRODUTOS DE MADEIRA, REABILITAÇÃO, TEOR DE ÁGUA, AVALIAÇÃO 1. INTRODUÇÃO A madeira maciça constitui um dos primeiros materiais utilizados pelo homem para a construção de abrigos ou de pontes. A sua origem biológica (tronco de uma árvore) leva a que às suas propriedades esteja associada uma elevada variabilidade tornado complexa a tarefa de prever o seu comportamento mecânico e físico. No entanto esta mesma origem permite desenvolver soluções construtivas de elevada sustentabilidade e reduzida pegada de carbono. Em Portugal verificou-se desde os finais da década de 90 um aumento significativo da construção de estruturas de madeira e da utilização da madeira na construção [1]. Ao avaliar o comportamento da madeira maciça dois fatores devem ser tidos em conta: a sua anisotropia; e a sua higroscopicidade. A anisotropia da madeira revela-se no seu comportamento mecânico e físico segundo três eixos (longitudinal, radial e tangencial), Figura 1a. Relativamente ao seu comportamento mecânico, a madeira apresenta uma resistência elevada quando as fibras são solicitadas segundo o seu eixo longitudinal (compressão e

32 24 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação tração paralela às fibras), e uma resistência mínima quando os esforços se concentram nas ligações entre fibras (corte ou tração paralela às fibras), Figura 1b. Para fins estruturais assume-se que a diferença de resistência da madeira da madeira nas direções transversais (radial e tangencial) não é significativa comparada com o ratio médio entre a resistência longitudinal:transversal de cerca de 30:1 a 40:1 [2]. Desta forma, as propriedades mecânicas da madeira para fins estruturais são apresentadas sempre em função da orientação do esforço mecânico relativamente à orientação das fibras de madeira. (a) (b) Figura 1 - Três eixos principais de anisotropia da madeira maciça (a); anisotropia das propriedades mecânicas da madeira presente na madeira limpa de defeitos (// e - esforço paralelo e perpendicular às fibras, respetivamente). No caso do comportamento físico a madeira apresenta alterações dimensionais em resultado da sua higroscopicidade. Quando estas alterações ocorrem de forma rápida (desequilíbrio entre a absorção/desorção e a taxa de difusão de humidade no interior da madeira) a madeira apresenta deformações e fendas. Um elemento de madeira ao ser exposto a um determinado ambiente absorve ou perde moléculas de água até ocorrer um estado de equilíbrio (teor de água de equilíbrio). Neste processo as moléculas de água estabelecem ou partem ligações com as fibrilas de celulose levando ao afastamento ou à aproximação destas fibrilas no interior da parede celular das fibras. Dado que a maioria dessas fibras (aprox. 90%) dispõe-se na direção longitudinal do elemento de madeira, as variações dimensionais são mais significativas na direção transversal (largura e espessura) do elemento em relação à direção longitudinal (comprimento). A variação de dimensões na direção transversal apresenta ainda uma relação de aproximadamente 2:1 entre a variação sentida na direção radial e na direção tangencial, Figura 2a. A higroscopicidade da madeira leva ainda à alterações das suas propriedades mecânicas e ao perigo de deterioração biológica [3]. Compreendendo a complexidade da madeira e a necessidade de facilitar a sua percepção por parte das partes interessadas na utilização da madeira na construção, a normalização europeia tem sido baseada na definição de um conjunto de classes.

33 Eurocódigo 5 [4] EN [5] Variação dimensional (%) Teor de água (%) José Saporiti Machado Fase C - Radial C - Tangencial C - axial Cs - Radial Cs -Tangencial Cs - Axial Fase 2 Fase Teor de água (%) 5 0 Espessura da peça (a) (b) Figura 2 (a) Variação dimensional segundo os três eixos principais da madeira (C Carvalho; Cs -Castanho); (b) Perfil de distribuição do teor de água no interior de uma peça de madeira. A secagem da peça é manifesta pela diminuição do teor de água médio e do gradiente de humidade (fase 1 fase 3). Estas classes tentam facilitar o correto emprego da madeira e seus derivados, ao permitir associar diretamente o seu comportamento às condições de utilização. Estas classes permitem aferir as alterações das propriedades mecânicas devido ao teor de água de equilíbrio e à duração das ações a considerar (classes de serviço k mod, k def [4]) e do perigo de ocorrência de fenómenos de deterioração devido à degradação biológica (classes de risco [5]), Tabela 1. Tabela 1 Possível associação entre as classes de serviço e as classes de risco. Classe de serviço (CS) Classes de risco (CR) CS 1 Interior 30% < HR < 65% TA 12% CS 2 Interior húmido e exterior abrigado 65% < HR < 85% 12% < TA 20% CS 3 Exterior não abrigado TA > 20% CR 1 (No interior, protegido) TA 20% Possível degradação por: carunchos; fungos cromogéneos e de podridão CR 1 (No interior, protegido) TA 20% CR 2 (componente sujeito a humedecimento ocasional devido por exemplo a condensação) Ocasionalmente TA > 20% Possível degradação por: carunchos; fungos cromogéneos e de podridão CR 3 (Exposição ao exterior não abrigado) Possível degradação por: carunchos; fungos cromogéneos e de podridão; térmitas subterrâneas TA Teor de água médio da madeira macia; HR Humidade relativa considerando uma temperatura de 20ºC

34 26 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação A classe estabelecida para uma dada utilização, e que suporta a qualidade do material especificado, poderá ser alterada de forma drástica (p. ex. passagem de CR 2 para CR 3) quando por falhas conceção, armazenamento em obra, execução ou manutenção um elemento de madeira passe a estar exposto a uma fonte continuada de humidade. Esta alteração não antecipada compromete o desempenho desejado para o produto podendo, dependendo da sua relevância na estrutura, condenar o desempenho da estrutura onde esse elemento é incorporado. As limitações associadas à madeira maciça levaram ao desenvolvimento de compósitos de madeira (nomeadamente, derivados de madeira, madeira plástico) e dos produtos técnicos de madeira (nomeadamente, lamelados colados, LVL, CLT), Figura 3. Figura 3 Evolução dos principais produtos de madeira, sendo assinalados os lamelados colados, o OSB e o CLT pelo maior impacto recente no mercado nacional e/ou internacional. No caso dos compósitos de madeira e dos produtos técnicos de madeira devem ser atendidos aspetos relacionados com a sua integridade (coesão interna) quando expostos à humidade (qualidade da colagem ou resistência à humidade). A presente comunicação pretende abordar alguns dos aspetos básicos que geralmente condicionam o surgimento precoce de anomalias em produtos de madeira na construção. Estes aspetos estão em grande medida relacionados com a higroscopicidade da madeira. A importância deste fator é abordado na vertente de elementos de madeira já existentes e dos novos elementos de madeira a introduzir no edifício reabilitado. 2. TEOR DE ÁGUA DA MADEIRA A utilização de madeira, ou compósitos de madeira, na construção deve atender ao teor de água de equilíbrio da madeira ou dos compósitos de madeira. Este teor de água corresponde ao ponto de equilíbrio entre a taxa de absorção e de perda de água pela

35 José Saporiti Machado 27 madeira face às condições de exposição em serviço (e.g. temperatura e humidade relativa do ar). Devido às múltiplas implicações da higroscopicidade da madeira no seu comportamento em obra, deve ter-se em atenção que as características físico-mecânicas estabelecidas nas fichas técnicas dos produtos se reportam sempre a uma condição normalizada (condição de ensaio estabelecida nas normas europeias e que se referem à estabilização do material para um ambiente interior caracterizado por uma temperatura de 20 ºC e uma humidade relativa do ar de 65%). Deste modo, condições de exposição em obra que defiram desta condição normalizada implicam a necessidade de tomar em consideração as consequentes alterações do seu comportamento e das suas propriedades. Os problemas de especificação incorreta do teor de água ou implicações da humidificação acidental de elementos de madeira constituem a causa direta ou indireta da maioria das anomalias associadas a estruturas de madeira e que nas seções seguintes são evidenciadas Teor de água de elementos aplicados em obra A precisão das medições efetuadas é essencial para garantir: a avaliação correta do teor de água de equilíbrio e consequentemente da resistência dos elementos de madeira a considerar na avaliação da segurança da estrutura. O efeito do teor de água é considerado no Eurocódigo 5 [4] pela afetação das propriedades de resistência e de rigidez de coeficientes mais ou menos empíricos (k mod correção da resistência para o efeito combinado duração das ações e teor de água; k def correção do módulo de elasticidade para efeito combinado duração das ações e teor de água). A Figura 4 mostra o decréscimo significativo dos valores característicos de resistência mecânica função do teor de água (classe de serviço) e da duração das ações impostas sobre os elementos. CS2 - Ação média duração CS1 - Ação média duração Madeira maciça & Lamelado colado & contraplacado OSB CS2 - Ação permanente Aglomerado de partículas CS1 - Ação permanente Figura 4 Contabilização no fator k mod do efeito redutor do teor de água e duração das ações nas propriedades mecânicas de diversos produtos de madeira

36 28 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação a avaliação de situações anómalas de humidificação dos elementos de madeira permitindo extrapolar um aumento do risco de deterioração devido a agentes como os fungos de podridão e as térmitas subterrâneas. a adequada especificação do teor de água dos elementos novos a incorporar na obra. No caso de elementos em serviço a determinação do teor de água deverá ser feita através da utilização de humidímetros. Diversos equipamentos encontram-se disponíveis no mercado podendo ser divididos de acordo com os princípios de medição da resistência elétrica, Figura 5a, ou da capacitância elétrica, Figura 5b. Embora a sua utilização seja relativamente simples a precisão das leituras depende do cumprimento das instruções do fabricante e do conhecimento da forma como a humidade se distribui no interior de um elemento de madeira, Figura 2b. Recomenda-se a realização de pelo menos 3 leituras em cada elemento devendo, no caso de humidímetros baseados na resistência elétrica, as leituras serem efetuadas a várias profundidade até atingir 0,3 vezes a espessura da peça, obtendo-se assim o gradiente de humidade do elemento. O teor de água médio do elemento corresponde à médias das leituras efetuadas a 0,3 vezes a profundidade ao longo do comprimento do elemento. A leitura deste tipo de aparelhos é influenciada pelo tratamento que possa ter sido conferido à madeira (preservador, ignífugo ou produto de acabamento), devendo nestes casos ser realizada a recolha de carotes junto dos pontos de leitura de forma a poder obter uma curva de calibração. Os aparelhos têm uma gama de leitura entre 7% e 30% podendo em geral associar-se a equipamentos de resistência elétrica uma precisão de 2% e aos de capacitância elétrica 3% [6]. Estes últimos somente permitem uma leitura média do teor de água nas camadas superficiais da madeira (campo de leitura restrit0 a uma profundidade que ronda os 25 a 30mm). Na maioria dos aparelhos deve ser tida em conta a espécie de madeira (ou gama de densidade), a temperatura da peça e o já referido gradiente de humidade da peça de madeira. (a) (b) Figura 5 Humidímetros para leitura do teor de água da madeira; (a) baseado na resistência elétrica; (b) baseado na capacitância elétrica Os humidímetros devem ser alvo de calibração, ou de verificação do erro associado à sua utilização, no caso em que dúvidas existam sobre a sua precisão ou modo de funcionamento.

37 José Saporiti Machado Teor de água de produtos de madeira a aplicar em obra O maior ou menor afastamento do teor de água apresentado pelo produto aquando da sua receção/aplicação relativamente ao teor de água de equilíbrio implica uma alteração significativa das propriedades mecânicas, das propriedades geométricas ou da durabilidade face a agentes xilófagos, tal como visto anteriormente. Assim assume uma grande importância a especificação correta do teor de água a que é expectável que os produtos sejam entregues em obra. Para o efeito deve ter-se em conta o tipo de utilização [7] podendo de uma forma geral ser definido a seguinte gama de valores: Interiores com aquecimento contínuo 8% a 10%. Interiores sem aquecimento contínuo 10% a 14%. Exterior abrigado 12% a 18%. Exterior exposto (sem contato com o solo ou água) 12% a 22%. Considerando a importância deste parâmetro na determinação da qualidade e do desempenho dos diversos produtos de madeira é estranho que seja raros os casos em que é realizado o seu controlo por via de ensaios de receção em obra, com o consequente registo desse valor para avaliação de futuras anomalias. Este facto é ainda mais estranho considerando o tempo e custo reduzido associado à determinação laboratorial do teor de água. A má utilização de humidímetros provocam frequentemente casos de aceitação/rejeição de lotes de material implicando custos injustificados. 3. AS FENDAS EM ELEMENTOS DE MADEIRA As fendas ocorrem devido à secagem ou humedecimento da madeira (aplicação de madeira com um teor de água distante do seu teor de água de equilíbrio) ou devido a ciclos de secagem/humedecimento quando o ambiente de exposição sofre variações elevadas ao longo do tempo em serviço da madeira. A secagem/humedecimento gera tensões internas que por sua vez originam as fendas, uma vez ultrapassada a resistência da madeira na direção perpendicular às fibras. A sua ocorrência resulta geralmente na separação das camadas de crescimento (fendas anelares) ou na separação segundo os seus raios lenhosos, explorando a fraca resistência da madeira a esforços exercidos na ligação entre fibras. A diminuição das propriedades mecânicas de elementos de madeira maciça devida à presença de fendas é uma questão frequentemente levantada em obra. A resposta a esta questão não é simples devendo ser analisada tendo em atenção tratar-se de elementos existentes em obra ou novos elementos Fendas em elementos aplicados em obra Em estruturas antigas dois fatores se conjugam para a dimensão das fendas observadas: 1) secções transversais de grande dimensão; 2) aplicação de madeira verde (teor de água acima de 24%), que sofreu o seu processo de secagem em obra. Na avaliação destas fendas deve ter-se em conta a perceção da sua idade (recentes ou antigas), a sua dimensão (comprimento, largura e profundidade) e a sua localização no elemento. Na avaliação das fendas o primeiro passo passa pela avaliação da sua distribuição, da sua profundidade e do seu comprimento, utilizando para isso um apalpa folgas e uma fita métrica.

38 30 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação Na perceção da idade da fenda pode observar-se a superfície interior das fendas e verificar se o aspeto superficial é claro (fenda recente, Figura 6a) ou se é escuro derivado da oxidação da madeira ou da deposição de poeiras e sujidade. (fenda antiga, Figura 6b). No caso da profundidade recomenda-se a sua leitura em três pontos ao longo do seu comprimento. A avaliação da extensão (profundidade) da fenda pode ser auxiliada pelo uso de equipamentos que permitem avaliar o estado do elemento em profundidade (p. ex. equipamento de avaliação da resistência à perfuração). (a) (b) Figura 6 Observação da superfície interna das fendas; (a) superfície clara indicando a presença de uma fenda recente; (b) superfície escura indicando a presença de uma fenda antiga. O impacto das fendas deve ser avaliado atendendo à sua localização no elemento e dos esforços presentes nessa zona (sendo críticas zonas de esforços elevados de corte ou de tração perpendicular às fibras). Nessas zonas críticas os limites a impor devem ser função para fendas recentes dos limites impostos na norma de classificação visual de madeira para fins estruturais específica (recomendada) para a madeira em causa. No caso de fendas antigas estas resultam muitas vezes da tradicional aplicação de madeira com um teor de água muito elevado e que devido ao processo de secagem em obra leva à formação de fendas expressivas. No caso da manutenção do uso do espaço será recomendável a monitorização das fendas (analisando a sua possível evolução no tempo), sendo que medidas de curto prazo devem ser tomadas no caso de uma nova utilização do espaço, com correspondente aumento das ações impostas sobre os elementos. As fendas podem ser reparadas e/ou estabilizadas através de técnicas tradicionais (p. ex. cintas metálicas) ou por colagem com auxílio ou não de varões metálicos [2]. Esta tarefa deve no entanto ser conduzida com cuidado, evitando que a colmatação das fendas com resinas incompressíveis seja feita sem que estejam asseguradas as condições de estabilidade do teor de água da madeira. Caso esta preocupação não seja atendida a reparação pode surtir num efeito de cunha, originando o aumento brusco das fendas após humedecimento da madeira. Sendo as fendas um fenómeno com desenvolvimento temporal, julga-se importante prever a sua monitorização sempre que surjam dúvidas acerca da estabilidade de fendas em zonas críticas [8].

39 José Saporiti Machado Fendas em novos elementos de madeira No caso do fornecimento de madeira nova o problema das fendas coloca-se ao nível do caderno de encargos (especificação). A classificação da madeira em serração é normalmente feita para um teor de água que confere à madeira o termo de comercialmente seca. No entanto este teor de água é ambíguo estabelecendo a norma harmonizada para madeira maciça para estruturas (EN A1 [9]) que a madeira pode apresentar um teor de água até 24% (podendo assim compreender valores entre os 6% e os 24%). A importância de ter em conta a ambiguidade do conceito de madeira comercialmente seca reflete-se claramente na ocorrência em obra de defeitos como sejam fendas e empenos. No caso de madeira classificada para fins estruturais, dadas as dimensões normalmente especificadas, poderá ocorrer com frequência a receção em obra de madeira classificada corretamente em serração (classe de qualidade e consequentemente na classe de resistência desejada), obedecendo aos limites impostos quanto ao número, tipo e extensão das fendas, a qual vem posteriormente no decurso do seu armazenamento e aplicação a evidenciar fendas com alguma extensão e que podem comprometer a sua classificação. Este fenómeno decorre da classificação ter ocorrido em serração quando os elementos possuíam um teor de água entre 18% e 24%, tendo ocorrido a secagem em obra para valores normalmente entre 12% e 16%. Deste modo, recomenda-se que o caderno de encargos especifique o teor de água a que a madeira deve ser classificada e entregue em obra, assim como a respetiva tolerância (p. ex. 14% 2%). Desta forma, reduz-se o perigo de desfasamento significativo entre o teor de água da classificação e da utilização, com o correspondente aparecimento de fendas e empenos que originam atrasos e incertezas em obra. A ocorrência de fendas pode ser inevitável em situações de especificação de elementos de madeira maciça de grandes seções transversais. É recomendável a utilização de lamelados colados no caso de seções fora da gama incluída na norma EN [10], sendo que para seções acima de 200 x 160 mm deverá atender-se a cuidados adicionais de forma a diminuir os riscos de fissuração. 4. MADEIRA MACIÇA VERSUS MADEIRA LAMELADA COLADA A pressão sobre os recursos florestais, a alteração de planos de gestão florestal de forma a responder à necessidade de um aumento da rentabilidade por hectare e a ocorrência de eventos extremos (e.g. fogo) levou ao longo dos anos a uma delapidação de árvores de grandes dimensões e de crescimento lento as quais possibilitavam a obtenção de peças de grandes dimensões, de elevada qualidade e estabilidade, conferida em grande parte por não conter o lenho juvenil situado junto à medula do toro (primeiros 5 a 20 anéis de crescimento), Figura 7. A diminuição ou mesmo impossibilidade de obtenção de material de grandes seções de madeira maciça e de grande comprimento incrementou o aparecimento e a utilização de elementos de madeira lamelada colada. A madeira lamelada colada é um compósito multicamada constituído em cada camada por tábuas de madeira coladas de topo (ligações tipo finger-joint ), sendo as diversas camadas resultantes da colagem de face das tábuas que constituem cada camada. Estas peças são secas e classificadas de acordo com uma norma de classificação de madeiras para estruturas (visual ou mecânica).

40 32 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação A constituição dos elementos lamelados colados assegura relativamente a elementos de madeira maciça duas importantes vantagens: Maior estabilidade dimensional e menor propensão para fendas. Maior homogeneidade correspondente a uma maior confiança no seu comportamento mecânico. (a) (b) Figura 7 (a) Árvore de Sequoia gigante (Sequoidrendron giganteum) com 5,30 m de diâmetro na base; (b) O lenho juvenil compreende geralmente os primeiros 5 a 20 anéis contados a partir da medula Outras vantagens refletem-se na possibilidade de vencer grandes vãos, desenhar formas arrojadas sendo significativamente mais leve que vigas de aço (20%) ou de betão armado (600%). Estas vantagens só podem manifestar-se em obra se no processo de seleção se tenha em consideração a classe de serviço de forma a garantir a durabilidade das linhas de cola e portanto a integridade dos lamelados colados, aspeto abordado na próxima seção. Os lamelados colados são alvo obrigatório de marcação CE (seção 8) assegurando esta marcação a existência de uma entidade independente que garante a existência de um apertado controlo interno de produção. 5. A QUALIDADE DA COLAGEM E O TIPO DE UTILIZAÇÃO Os compósitos de madeira (derivados de madeira, madeira plástico) e os produtos técnicos de madeira (lamelados colados, LVL, CLT) são materiais cuja integridade depende da sua coesão interna, a qual é garantida por uma cola sintética. Esta cola é classificada e especificada de acordo com o tipo de utilização prevista para o material e que pode uma vez mais ser garantida pela definição da classe de serviço (ver seção 2) a que o elemento ficará exposto quando em obra. A Tabela 2 reúne as diversas classes de qualidade de colagem aplicadas a colas de acordo com as condições de utilização. Esta Tabela como outras apresentadas nesta comunicação devem ser vistas como meramente indicativas, devendo sempre em caso de dúvidas serem realizados ensaios laboratoriais ou uma análise documental de forma a verificar da capacidade da cola garantir a coesão do material face às condições específicas de utilização.

41 José Saporiti Machado 33 A norma britânica BS 1204 [11] foi incluída devido à sua utilização gerar por vezes confusão no mercado, nomeadamente na escolha de contraplacado para exterior não abrigado. Na utilização de contraplacado no exterior deve a qualidade de colagem cumprir os requisitos da classe C3 da NP EN [12] ou a da classe WBP da BS 1204 e não da classe BR como por vez é entendido na prática. Tabela 2 - Requisito mínimo a exigir à cola atendendo à sua utilização prevista Norma de referência Classe de serviço EN 301 [13] EN 204 [14] BS 1204 Colas Colas não estruturais estruturais 1 INT II D1 MR II D2 2 MR II D3 BR I D3 3 WBP I D4 1) 1) Requer a aplicação de um produto de acabamento As setas indicam uma situação de transição entre duas classes de serviço A correta especificação atendendo às condições de exposição em serviço pode ser comprometida através da exposição do material a condições díspares aquando do transporte ou armazenamento, assunto que será tratado na seção seguinte. Esta situação verifica-se frequentemente no caso dos lamelados colados que devido às suas dimensões levantam dificuldades a uma proteção adequada durante o transporte e armazenamento. Lamelados colados especificados para a classe de serviço 1 (interior seco) são muitas vezes expostos em estaleiro a condições de classe de serviço 3 por um período prolongado. Esta situação provoca ciclo(s) de humedecimento/secagem, com o consequente inchamento/secagem das lamelas e esforços de tração perpendicular às fibras às quais as linhas de cola são incapazes de resistir, ocorrendo a subsequente delaminação. Recomenda-se que na previsão de incapacidade de condições de armazenamento apropriado das vigas seja especificado lamelado colado para classe de serviço superior à exigida para a classe de serviço definida no projeto. 6. TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO EM OBRA UM PROBLEMA COMUM A PRODUTOS DE MADEIRA O teor de água dos elementos novos de madeira a incorporar em obra pode sofrer alteração durante o transporte e armazenamento em obra. Esta alteração pode colocar em risco, ou mesmo comprometer, o custo associado ao fornecimento de um produto apresentando um teor de água de acordo com o critério de teor de água definido no caderno de encargos da empreitada. Estas fases devem reunir as condições necessárias de forma a evitarem a alteração excessiva (± 3%) do teor de água relativamente àquele previsto no caderno de encargos. Relativamente ao transporte, dependendo das condições (lote fechado, aberto exposto ou não ao ambiente exterior), a variação de teor de água pode ir de 1,5% a 7%. Esta variação pode comprometer a aplicação do material em obra, devendo prever-se a possibilidade de proteger o material durante o transporte (por exemplo através de uma cobertura impermeável e/ou proteção dos topos com um selante adequado).

42 34 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação Os produtos devem ser armazenados em locais abrigados, evitando a exposição à radiação solar direta, chuva ou ambientes de humidade elevada. Recomenda-se a verificação e registo do teor de água dos produtos à saída da unidade de secagem (definindo a qualidade de secagem do lote), aquando da receção em obra e no momento de aplicação em obra. Para este feito devem ser utilizados humidímetros. A adoção deste procedimento constitui um auxílio importante no assegurar das condições ideais de aplicação do produto e na deteção e resolução atempada de problemas associados à sua humidificação acidental. Tal como enunciado atrás no caso dos lamelados colados, não se encontrando previstas ou asseguradas as condições mínimas de proteção dos produtos de madeira deverá ser equacionada a possibilidade de especificar material destinado a classes de serviço mais elevadas ou simplesmente a escolha de outro material. 7. QUESTÕES RELATIVAS ÀS FIXAÇÕES Por fim uma nota relativamente à forma de fixação da madeira e seus derivados. Tal como inicialmente foi afirmado o panorama regulamentar/normativo foi amplamente alargado estando disponível regras gerais para a aplicação de fixações a placas de derivados de madeira (CEN/TS [15]) e elementos estruturais (Eurocódigo 5 [4]). Existe ainda manuais de aplicação definidos pelos fabricantes e que permitem evitar muitas anomalias que vêm a se manifestar pouco tempo após a instalação de um novo elemento de madeira. Algumas destas anomalias consistem na abertura de fendas devido ao incumprimento das distâncias mínimas aos bordos, Figura 6a, escorrência de produtos da oxidação devido a insuficiente proteção de ligadores metálicos, Figura 6b, ou insuficiente capacidade resistente das ligações ou dos produtos face aos esforços atuantes. O Eurocódigo 5 [4] apresenta recomendações quanto ao tipo de proteção a conferir aos ligadores mecânicos de forma a prevenir a corrosão. (a) (b) Figura 6 a) Rotura devido a uma distância insuficiente do ligador aos bordos da placa; b) Degradação química e biológica resultando da utilização de um ligador sem a proteção adequada

43 José Saporiti Machado MARCAÇÃO CE O regulamento dos produtos da construção em vigor, substituindo a Diretiva dos Produtos da Construção desde , impõe a marcação CE obrigatória a uma série de produtos de madeira, Tabela 3. Tabela 3 Normas europeias harmonizadas em vigor tornando obrigatória a marcação CE de produtos de madeira Norma europeia harmonizada Título Avaliação da conformidade NP EN Placas de derivados de madeira para uso na construção - Características, avaliação da conformidade e marcação 1 / 2+ / 3 / 4 EN Estruturas de madeira - Madeira lamelada colada - Requisitos 1 EN /A1 Estruturas de madeira - Madeira com secção retangular classificada segundo a resistência - Parte 1: Requisitos 2+ gerais EN Madeira para estruturas - Postes de madeira para linhas aéreas 2+ NP EN Revestimentos de piso de madeira - Características, avaliação da conformidade e marcação 1 / 3 / 4 EN /A1 Portas (conjunto de porta e aro) pedonais e janelas Norma de produto, características de desempenho Parte 1: Portas pedonais externas e janelas sem características 1 / 3 / 4 de confinamento ao fogo ou ao fumo EN 14374:2004 Estruturas de Madeira - Madeira micro lamelada colada Requisitos 1 EN 14545:2008 Estruturas de madeira. Ligadores. Requisitos 2+ / 3 NP EN :2008+A1:2013 Estruturas de madeira. Elementos de fixação. Requisitos 3 EN 14915:2006 Lambris e painéis de madeira maciça - Características, avaliação da conformidade e marcação 1/3/4 Outros produtos são abrangidos de forma voluntária à marcação CE via a emissão de uma Avaliação Técnica Europeia (ETA). Neste regime existem produtos como o CLT, compósitos de madeira-plástico. O cumprimento desta obrigação assegura a receção de um produto sujeito a um adequado controlo interno de produção, sendo que no caso dos sistemas 1 e 2+ a existência desse controlo é supervisionado por uma entidade independente. 9. NOTA FINAL A maioria dos casos reportados de anomalias em construções ou estruturas de madeira existentes dizem respeito à alteração significativa, muitas vezes acidental, do ambiente de exposição da madeira. Esta alteração, ao modificar o teor de água da madeira, condiciona o surgimento de deformações, fendas, degradação biológica e delaminações (no caso de

44 36 Conhecer a madeira como base de suporte a ações de reabilitação elementos compósitos). O comportamento higroscópico da madeira tem assim um impacto fundamental nas suas propriedades mecânicas, geométricas e de durabilidade. O desrespeito da sua importância implica a ocorrência de anomalias recorrentes e que resultam em custos e desconforto elevados para as empresas, para o Estado e para os particulares. Importa assim em ações de reabilitação uma apreciação correta das condições ambientes a que o produto de madeira está sujeito em obra, permitindo uma análise estrutural fiável e uma apreciação correta do estado de conservação e dos riscos de degradação biológica a que os produtos de madeira ficaram expostos durante o tempo de vida estimado para a nova estrutura. 10. REFERÊNCIAS [1] Negrão J., Estruturas de madeira em Portugal Presente e passado recente. CIMAD 11 1º Congresso Ibero-Latino Americano da Madeira na Construção. P-T15-4, Coimbra, Portugal, [2] Dias A., Cruz H., Machado J.S., Custódio J.E.P., Palma P.M.C., Avaliação, conservação e reforço de estruturas de madeira. Ed. José Saporiti Machado, Verlag Dashöfer Edições Profissionais Lda, Lisboa [3] Nunes L., Bases para a monitorização do risco de degradação na construção de casas de madeira. Seminário Casas de Madeira, Lisboa, Portugal, [4] EN :2004+A1:2008. Eurocode 5: Design of timber structures. Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings. [5] EN 335-1:2013. Durability of wood and wood-based products. Use classes: definitions, application to solid wood and wood-based products. [6] James W.L., Fundamentals of hand held moisture meters: An outline. In ASTM Hand-Held moisture meter workshop. Forest Product Laboratory, [7] LNEC, A humidade da madeira. A Madeira na Construção, ficha MX [8] Dietsch P., Kreuzinger H., Guideline on the assessment of timber structures: Summary. Engineering Structures, n.º 33, pp , [9] EN :2005+A1:2011. Timber structures. Strength graded structural timber with rectangular cross section. Part 1: General requirements. [10] EN :2010. Round and sawn timber. Permitted deviations and preferred sizes. Part 1: Softwood sawn timber. [11] BS 1204:1993. Specification for type MR phenolic and aminoplastic synthetic resin adhesives for wood. [12] NP EN 314-2:2002. Contraplacado. Qualidade da colagem. Parte 2: Requisitos. [13] EN 301:2013. Adhesives, phenolic and aminoplastic, for load-bearing timber structures. Classification and performance requirements. [14] EN 204:2001. Classification of thermoplastic wood adhesives for non-structural applications. [15] CEN/TS 12872:2007. Wood-based panels Guidance on the use of load-bearing boards in floors, walls and roofs.

45 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 37 Utilização e comercialização de madeira modificada Bruno Esteves CIDET, Departamento de Engenharia de Madeiras, Politécnico de Viseu, Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu [email protected] SUMÁRIO A madeira modificada é, hoje em dia, uma alternativa à madeira maciça para diversas aplicações. A modificação da madeira baseia-se em processos de tratamento aplicados de modo a melhorar o comportamento da madeira maciça, sem a utilização de produtos químicos perigosos. Os tratamentos atualmente existentes, focam a sua atenção na melhoria da resistência à biodegradação, da estabilidade dimensional e da resistência à radiação ultravioleta. Existem sobretudo três tipos de modificação da madeira: modificação química, modificação térmica e modificação por impregnação. A escolha do método a utilizar vai depender da utilização final a dar à madeira de acordo com as vantagens e desvantagens de cada um. A madeira acetilada (modificação química) devido ao elevado custo é mais adequada para situações em que a quantidade de madeira é reduzida mas em que uma boa durabilidade, estabilidade dimensional e resistência às radiações ultra-violeta são necessárias como é o caso da fabricação de aros de portas e janelas. A modificação térmica apresenta-se como um material competitivo para utilizações não estruturais devido ao seu baixo custo, quando comparada com os outros tipos de madeira modificada. A madeira furfurilada (modificação por impregnação) é uma madeira muito densa que apresenta imensas potencialidades em utilizações marítimas pelo facto de ser resistente aos xilófagos marinhos. Em Portugal apenas a madeira termotratada tem uma grande implantação tendo sido realizados vários projetos emblemáticos como o empreendimento Zmar por parte da Jular ou uma casa em Vale Bem pela Bannema, vencedora do Best architecture Portugal and Europe nos European Residential Property Awards PALAVRAS-CHAVE: COMERCIALIZAÇÃO, MADEIRA MODIFICADA, UTILIZAÇÃO 1. INTRODUÇÃO A madeira maciça na construção tem diversas aplicações estruturais e não estruturais. Os principais problemas associados à madeira na construção são a sua biodegradabilidade, instabilidade dimensional e resistência aos raios ultravioleta. Devido à escassez de madeira de elevada qualidade o melhoramento das propriedades da madeira tem assumido um papel cada vez mais importante. De modo a melhorar a resistência aos agentes xilófagos são geralmente utilizados tratamentos com biocidas que, apesar de melhorarem as propriedades

46 38 Utilização e comercialização de madeira modificada do material, introduzem na madeira compostos de elevada toxicidade que constituem um perigo para a saúde pública e ambiental, quer durante a sua utilização, quer no final da sua vida útil. A modificação da madeira pode, pois, ser uma boa alternativa ao uso de biocidas e pode substituir as madeiras exóticas ou outros materiais menos sustentáveis, para a maioria das aplicações não estruturais e para algumas aplicações estruturais. Os processos de modificação da madeira melhoram as propriedades de madeiras menos nobres como o pinho, o espruce ou a bétula, produzindo um material novo sem a introdução de compostos químicos potencialmente perigosos. Deste modo, no final do ciclo de vida este material não apresenta um perigo ambiental superior ao da madeira não tratada. Existem basicamente três tipos de processos de modificação de madeira. Aqueles que se baseiam na modificação térmica, modificação química e impregnação. Existem, hoje em dia, exemplos de todos os tipos de modificação de madeira que alcançaram a comercialização como a modificação térmica, em que o processo finlandês Thermowood é o que apresenta maior sucesso comercial, mas também o processo Perdure que tem evoluído desde que as indústrias PCI do Canadá compraram os direitos de propriedade intelectual para esta tecnologia. Dentro da modificação química, a madeira acetilada comercializada com o nome Accoya é a mais vendida enquanto que, em relação à modificação por impregnação, o processo de furfurilação chamado Kebony é o que está melhor estabelecido no mercado. 2. TIPOS DE MADEIRA MODIFICADA 2.1. Modificação térmica Os processos de modificação térmica são aqueles que mais têm evoluído em termos comerciais nos últimos anos. O sucesso deve-se provavelmente ao baixo custo de tratamento quando comparado com outras modificações que se baseiam na utilização de compostos químicos que tornam o produto final bastante mais caro. Os processos de modificação térmica com mais sucesso são cinco: Thermowood (Finlândia), Plato (Holanda), Oil Heat Treatment (Alemanha), Bois Perdure e Rectification (França) embora o Boi Perdure tenho sido adquirido pela PCI Industries do Canadá. Os processos desenvolvem-se normalmente em quatro fases: aquecimento, tratamento, arrefecimento e estabilização. As principais diferenças entre os diversos métodos prendemse com o modo como é feito o aquecimento (vapor, óleo, gás neutro) e com as condições operatórias na fase de tratamento, que ocorre a temperaturas entre os ºC. Figura 1 Madeira modificada termicamente.

47 Bruno Esteves 39 As temperaturas elevadas utilizadas na modificação térmica alteram a composição química da madeira, produzindo um novo material com propriedades melhoradas. Essencialmente conduzem a uma diminuição da humidade de equilíbrio, melhoram a durabilidade de madeira, aumentando a resistência aos fungos, exceto em contacto com o solo, e ligeiramente a insetos, mas tem pouco efeito na resistência contra térmitas. O ponto fraco do tratamento é a degradação de algumas propriedades mecânicas. O efeito no MOE é pequeno mas a diminuição da tensão de rotura pode ser significativa. A madeira torna-se mais quebradiça com a deterioração das propriedades de fratura devido à perda de polissacarídeos amorfos. Uma revisão sobre as melhorias dos vários processos de modificação térmica foi publicada por [1] Modificação química A maioria dos processos de modificação química existentes baseia-se na reação entre os grupos hidroxilo da madeira e um reagente químico. Ao substituir alguns grupos hidroxilo da madeira por um composto hidrofóbico, a higroscopicidade diminui conduzindo a um material com propriedades melhoradas. O principal método de modificação química já em fase comercial é a acetilação com anidrido acético. As propriedades melhoradas pela modificação química não são muito diferentes das promovidas pela modificação térmica. A resistência contra fungos aumenta consideravelmente na madeira acetilada mesmo em contacto com o solo. Em relação à resistência contra térmitas apenas se verifica um ligeiro aumento. A madeira tratada mostra alguma resistência em relação aos xilófagos marinhos, mas é ainda suscetível ao ataque, por exemplo, de crustáceos e moluscos. A maior das vantagens da madeira acetilada é provavelmente a sua resistência aos raios ultravioleta o que a distingue das demais. Algumas das propriedades mecânicas também são afetadas com este tratamento como por exemplo a resistência ao corte paralelo ao grão que diminuiu assim como o módulo de elasticidade que diminui ligeiramente mas nenhuma mudança na resistência ao impacto ou na rigidez. A resistência à compressão e a dureza aumentam, enquanto que o módulo de rotura (MOR) aumenta nas resinosas mas diminuí nas folhosas [2]. Figura 2 Madeira modificada por acetilação (Modificação Química). Retirado de

48 40 Utilização e comercialização de madeira modificada 2.3. Modificação por impregnação A modificação por impregnação difere da modificação química pelo facto de não ser a ligação química com os compostos estruturais existentes nas células de madeira que promovem as melhorias das propriedades embora essa ligação possa ocorrer. O funcionamento da modificação por impregnação baseia-se na introdução de um ou vários compostos químicos na parede das células que, ao reagirem, formam um composto que bloqueia o acesso aos grupos hidroxilo, diminuindo desta forma a higroscopicidade da madeira. Existem principalmente dois mecanismos: a impregnação com um monómero e subsequente polimerização ou a introdução de um material solúvel que se torna depois insolúvel após tratamento. O processo de modificação por impregnação que mais tem evoluído nos últimos anos é a furfurilação. Este processo de modificação da madeira pode ter um futuro prometedor, uma vez que o álcool furfurílico pode ser obtido através dos produtos secundários da produção do bioetanol, e o preço deste composto químico deverá baixar no futuro. À semelhança da modificação térmica e química, a impregnação com álcool furfurílico conduz a uma diminuição da humidade de equilíbrio e a um aumento da estabilidade dimensional da madeira, sendo este aumento proporcional ao aumento de massa (WPG). A madeira furfurilada é muito resistente aos xilófagos marinhos o que não acontece com outros tipos de madeira modificada, provavelmente devido à sua elevada densidade. Em relação às propriedades mecânicas, a que mais aumenta é a dureza Brinell. Por outro lado, a resistência ao impacto em ensaios de flexão é afetada pelo tratamento; A madeira tratada por este método é ligeiramente mais resistente às condições climatéricas do que a não tratada [2]. Figura 3 Madeira modificada por furfurilação (Modificação por Impregnação). 3. UTILIZAÇÕES DE MADEIRA MODIFICADA 3.1. Utilização para fins estruturais As perdas de resistência mecânica da madeira modificada termicamente colocam sérias restrições à utilização deste material em aplicações para fins estruturais. Alguns autores [3-4] estudaram o comportamento estrutural de madeira tratada termicamente e a possibilidade da utilização para esta madeira do sistema de classes de resistência

49 Bruno Esteves 41 implementada na EN 338, utilizando para o efeito ensaios sobre madeira de faia (Fagus sylvatica L.). Os ensaios realizados permitiram concluir que os valores do módulo de elasticidade são semelhantes ou ligeiramente superiores às da faia não tratada, o que permitiria a sua inclusão em classes de alta resistência como, por exemplo, D50. No entanto os valores de resistência à flexão são bastante inferiores aos da madeira não tratada o que obrigaria a colocar esta madeira na classe de resistência D30. Foi igualmente verificado que as relações estabelecidas na norma europeia EN 384, para derivação de alguns propriedades mecânicas de madeira maciça em função de outras, não poderiam ser aplicadas à madeira modificada [5] Apesar de quer a madeira modificada por acetilação (modificação química) quer a modificada por furfurilação (modificação por impregnação), do ponto de vista das propriedades, poderem ter várias utilizações estruturais, dependendo apenas da madeira original, o seu elevado custo faz com que não sejam competitivas, quer com madeiras tropicais, quer com outros materiais existentes no mercado. Ainda assim foi recentemente construída uma ponte de madeira Accoya na cidade de Sneek na Holanda (Figura 4) tendo sido os elementos pré-montados e depois colocados na posição final [6]. Figura 4 Ponte feita com madeira Accoya em Sneek na Holanda. Retirado de A grande vantagem da utilização da madeira modificada em relação a outros materiais é a sua sustentabilidade uma vez que se trata de um material renovável. Além disso, não menos importante, é a questão estética, dando a madeira um ar natural às estruturas Utilização para fins não estruturais Apesar de a madeira modificada através do tratamento térmico não ser adequada para utilizações estruturais ela tem uma elevada aplicabilidade na construção. A madeira de resinosas tratada pelo processo thermowood é utilizada em alguns componentes para a

50 42 Utilização e comercialização de madeira modificada construção, painéis para revestimento de paredes e tetos (interiores e exteriores), mobiliário de jardim e outras estruturas exteriores (p. ex pérgolas), portas e janela, estores, onde a perda de resistência mecânica não impede que este produto apresente um comportamento adequado. A madeira de folhosas é utilizada sobretudo para revestimento de paredes e tetos, mobiliário para interior e exterior, pisos e persianas ou barreiras acústicas. As vantagens na utilização desta madeira são a boa estabilidade dimensional, importante tanto para utilizações no interior como no exterior e a boa durabilidade que é um fator essencial na utilização da madeira no exterior. Essas vantagens são também as que tornam este material adequado para todas as outras utilizações exteriores anteriormente referidas. Como referido anteriormente o custo das madeiras modificadas por impregnação e acetilação é superior ao da madeira tratada termicamente. Sendo assim, estas madeiras são mais utilizadas em situações onde a madeira tratada termicamente não apresenta um comportamento satisfatório. A madeira acetilada apresenta uma boa cota de mercado para aros de portas e janelas do exterior pela sua excepcional durabilidade, estabilidade e resistência aos raios ultravioleta. A madeira impregnada com álcool furfurílico é essencialmente utilizada para aplicações marinhas devido à sua elevada dureza e consequente resistência aos xilófagos marinhos. Ainda assim tem havido algum aumento de comercialização de decks e fachadas com esta madeira. A Tabela 1 apresenta um resumo das principais vantagens e desvantagens das madeiras tratadas [5]. Tabela 1 Principais vantagens e desvantagens dos vários processos de modificação. Processos Vantagens Desvantagens Modificação térmica Não utilização de qualquer químico Preço final Degradação das propriedades mecânicas Degrada-se em contacto com o solo. Modificação química (Acetilação) Modificação por impregnação (Furfurilação) Resistente a fungos em contacto com o solo. Resistente aos raios ultravioleta Não atribui cor à madeira Resistente a fungos em contacto com o solo. Preço do composto químico menor que o da acetilação. Resistente a xilófagos marinhos. Ligeiramente resistente aos raios ultravioleta Cor castanha escura Uso de grandes quantidades de químicos Processo mais caro Uso de maiores quantidades de químicos que a modificação química Cor castanha escura 4. PRODUÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO EM PORTUGAL Hoje em dia, há principalmente quatro empresas a vender madeira modificada em Portugal e algumas mais a usar ou revender madeira modificada adquirida às outras empresas. A comercialização de madeira modificada neste país começou há 10 anos, mas só nos últimos anos as vendas se tornaram significativas. De acordo com a indústria nos últimos anos as vendas de madeira modificada têm tido um crescimento exponencial. Não está claro que empresa foi a primeira a vender madeira modificada em Portugal mas a Jular e Banema

51 Vendas (m) Bruno Esteves 43 ambas começaram a comercialização em A empresa Banema iniciou a comercialização de madeira termicamente modificada (Thermowood) importada da empresa Lunawood na Finlândia e a Jular também começou a vender Thermowood importado diretamente da Finlândia (procedência não revelada). A empresa Multiplacas começou a vender Thermowood um pouco mais tarde, por volta de 2004 e a Carmo começou a vender madeira Plato em Mais recentemente, em 2010 a empresa Santos & Santos pertencente ao grupo Catarino começou a comercialização de madeira tratada termicamente importada da Estónia, mas devido aos preços elevados, a empresa decidiu investir num equipamento de tratamento térmico de madeira e iniciou a produção em A nova marca chama-se madeira Atlantic. A empresa Santos & Santos está feliz com a produção e com o aumento de vendas, cerca de 40-50% cada ano. Santos & Santos é, até agora, a única empresa a produzir madeira modificada em Portugal. Com o crescimento do mercado, outras empresas iniciaram a comercialização de madeira tratada, como por exemplo as empresas Spring ou Madeivouga em A madeira modificada termicamente está totalmente estabelecida em Portugal, mas em relação a outras modificações apenas a madeira modificada por furfurilação já entrou no mercado. A comercialização começou apenas em 2011 pela empresa Bannema com Kebony. Em 2014 a Banema começou a comercialização da madeira acetilada com a marca Accoya [7] É muito difícil acompanhar a evolução das vendas de madeira modificadas em Portugal, pois as empresas têm medo de revelar os montantes de madeira vendidos nos últimos anos. A única empresa que forneceu esses dados foi a Banema (Figura 5) *6 meses Thermowood Kebony Figura 5 Vendas de madeira modificada da empresa Banema nos últimos anos. A madeira tratada é vendida tanto em bruto como perfilada. As aplicações principais são revestimento de paredes (sobretudo fachadas) e pavimentos (deck exterior), mas existem outras aplicações exteriores como pérgolas, terraços ou varandas e interiores, como saunas ou telhados. A madeira comercializada com tratamento Thermowood importado da Finlândia é principalmente a bétula, o abeto e pinho nórdico. A Santos & Santos trata principalmente pinho bravo; a espécie mais comum em Portugal e também algum freixo mas encontram-se a realizar testes para permitir o tratamento da madeira de eucalipto, que é consideravelmente mais barata. A madeira de Kebony é pinho nórdico, Acer, vidoeiro e syp (pinho amarelo do Sul).

52 44 Utilização e comercialização de madeira modificada 5. PROJETOS EM PORTUGAL COM MADEIRA MODIFICADA Algumas das empresas que comercializam madeira modificada têm feito muitos projetos, alguns dos quais com vários prémios. Os projetos mais emblemáticos com madeira Thermowood feitos pela Banema foram uma casa em Vale Bem, premiada com a melhor arquitetura de Portugal e da Europa nos prémios europeus de propriedade residencial (Figura 6) ou um parque temático na ilha da Madeira (Figura 7). Figura 6 Casa em Vale Bem (Thermowood). Figura 7 Parque temático da ilha da Madeira. Figura 8 Anfiteatro em Mértola (Thermowood). Figura 9 Centro escolar de Mouriz. Em Mértola no Algarve a renovação de um anfiteatro também foi feita com Thermowood (Figura 8). Um dos projetos que envolveram a maiores quantidades de Thermowood foi o centro escolar de Mouriz (Figura 9), onde a fachada inteira foi feita com madeira modificada. A Jular tem trabalhado com Thermowood durante vários anos e vende casas de madeira, feitas com Thermowood chamadas treehouse (Figura 10). O maior projeto feito pela Jular é um Ecocampo em Zambujeira do mar Alentejo chamado Zmar (Figuras 11 e 12), mas esta empresa fez vários outros projetos como o Bar do Hotel Convento do Espinheiro (Figura 13) [7].

53 Bruno Esteves 45 (a) (b) Figura 10 Treehouse; (a) no Douro; (b) e no Zmar. Figura 11 Zmar in Alentejo (Thermowood). Figura 12 Hotel-Bar Convento do Espinheiro. Os projetos com madeira tratada por furfurilação (Kebony) são geralmente menores e menos. Um dos maiores projetos feitos com madeira Kebony pela Bannema foi a renovação das piscinas municipais de Penafiel (Figura 13). Figura 13 Piscinas de Penafiel.

54 46 Utilização e comercialização de madeira modificada 6. CONCLUSÕES A escolha da madeira modificada a utilizar vai depender da utilização final de acordo com as vantagens e desvantagens de cada uma. A madeira acetilada é ideal para a fabricação de aros de portas e janelas pois além da boa estabilidade dimensional é bastante resistente à radiação ultravioleta. Ao contrário a modificação térmica é melhor para utilizações sem função estrutural em que uma grande quantidade de madeira é necessária devido ao seu baixo custo e a modificação por furfurilação é ideal para aplicações marinhas. A comercialização de madeira modificada em Portugal está a crescer e continuará a crescer nos próximos anos. A madeira tratada é vendida tanto em bruto e perfilada, essencialmente para revestimentos, decks, e pisos. A madeira tratada em Portugal é principalmente o pinho marítimo, mas também algum freixos. Estão a ser feitos testes para permitir o tratamento da madeira de eucalipto. Algumas das empresas que comercializam madeira modificada têm feito vários projectos emblemáticos. 7. REFERÊNCIAS [1] Esteves B., Pereira H., Wood modification by heat treatment: a review. BioRes, n.º 4(1), pp , [2] Esteves B., Pereira H., Novos métodos de protecção da madeira. 6º Congresso Florestal Nacional - A floresta num mundo globalizado, Ponta Delgada, Açores, Portugal, [3] Widmann R., Thermally Modified Beech as a Structural Material: Allocation to European Strength- Classes and Relevant Grading Procedures. 4th European Conference on Wood Modification, [4] Widmann R., Beikircher W., Thermally modified beechwood as a structural material: allocation to european strength classes and relevant grading procedures. 11th World Conference on Timber Engineering, [5] Esteves B, Nunes L., Saporiti Machado J., Utilização de madeira modificada na construção. CIMAD 11 1º Congresso Ibero-Latino Americano da Madeira na Construção, 7-9/06/2011, Coimbra, Portugal, [6] Bongers F., Alexander J., Jorissen A., Blaβ H., Hill C., Acetylated wood in structural applications. 5th European Conference on Wood Modification, 20-21/09/2010, Riga, Latvia, [7] Esteves B., Carmo J., Nunes L., Commercialization and production of modified wood in Portugal. ECWM7- Seventh European conference on Wood Modification, 10-12/03/2014, LNEC, Lisboa, Portugal, 2014.

55 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 47 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior: Alta durabilidad y fácil mantenimiento Isabel Camarasa Perez Product Development Responsible Joinery, Industrias Químicas I.V.M., S.A., Valencia [email protected] SUMÁRIO La madera expuesta al exterior es degradada por el sol, la agua, los hongos, los insectos y la contaminación. Los sistemas de barnizado del pasado han baja durabilidad, y el mantenimiento es costoso. Actualmente los procesos productivos de las carpinterías han dejado de ser artesanales pasando a ser plenamente industriales con control en los procesos de mecanizado de la madera así como en el proceso de pintado de esta. Como consecuencia se obtienen procesos consistentes y productos con calidad controlada. Este trabajo presenta nuevos avances y su aplicación en la protección para maderas de exterior. PALAVRAS-CHAVE: BARNICES, MADERA, DURABILIDAD, APLICACIÓN 1. DEGRADACIÓN DE LA MADERA EXPUESTA AL EXTERIOR La Madera expuesta al Exterior es degradada por el sol, la agua, los hongos, los insectos y la contaminación. El Sol provoca el Reblandecimiento del film (grietas), Amarilleamiento del film, Matización del film, Separación del film de la madera, Ennegrecimiento de la madera, Amarilleamiento de la madera (maderas claras) y Decoloración de la madera (maderas oscuras). La acción del agua puede influir en la absorción y desorción (influenciando la estabilidad dimensional), formación de burbujas y ampollas de film por presión inversa del Agua y instaurar condiciones favorables al ataque de moho y hongos. Los Hongos Cromogéneos atacan la madera en su interior, nutriéndose de substancias de reserva sin destruir las paredes celulares. Los Hongos de Profundidad atacan los componentes de las células (celulosa y lignina), causando la destrucción de la madera. 2. PROBLEMAS DEL PASADO Baja durabilidad de los sistemas de barnizado causado por diseño defectuoso de la carpintería, productos no resistentes a los rayos U.V., productos no permeables al vapor de agua y no flexibles, aplicación de los productos no controlada y nula o baja protección frente a agentes xilófagos.

56 48 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior Como consecuencias teníamos sistema de recubrimiento no homogéneo, en los sistemas translucidos una rápida foto degradación de la madera, en los sistemas opacos perdida del color original. La madera provocaba ampollamientos del producto al adecuar su humedad relativa y se producían roturas del acabado y descamación de este debidos a los cambios dimensionales de la madera. Se verificaban variación del aspecto y prestaciones (Figura 1). El mantenimiento era costoso. Figura 1 Ejemplo de una ventana revestida con un sistema del pasado. 3. SOLUCIONES DEL PRESENTE 3.1. La madera y su mecanizado Con los procesos de selección y secado controlados se estabiliza la madera a su humedad optima tanto para su mecanizado como pintado. La maquinaria actual de mecanizado consigue un mecanizado superficial de alta calidad lo que aumenta la durabilidad de los sistemas de recubrimiento. Se utilizan perfiles adecuados Diseño de la carpintería Mediante las juntas de goma se impide el contacto directo de la madera y se evita la penetración de agua en la carpintería así como los problemas del bloquing del acabado Productos resistentes a los rayos U.V Mediante el uso de pigmentos y absorbedores resistentes a los rayos UV, se protege a la madera de la foto degradación de la lignina y se consigue un color duradero.

57 Isabal Camarasa Perez Productos flexibles y permeables al vapor de agua Mediante la combinación de diversos tipos de resinas, básicamente acrílicas y alquídicas, se obtienen productos permeables al vapor de agua y que se adaptan a los cambios dimensionales de la madera así como un bajo índice de desgaste frente a agentes abióticos Productos hidrorepelentes y antiblocking El uso de ceras hidrorepelentes a base de teflón reducen la absorción del agua. Las ceras han sido seleccionadas en función de su capacidad para prevenir que las superficies en contacto se pegen, debido a la estructura molecular teflonada que aumenta la dureza superficial (Figura 2). Figura 2 Ejemplo de un sistema de revestimiento actual Productos micronizados Mediante la tecnología de micronización de las resinas se obtiene una óptima dispersión de las diferentes resinas alargando los periodos de mantenimiento de los productos sin renunciar a la flexibilidad de estos Aplicación controlada de los productos Actualmente los procesos productivos de las carpinterías han dejado de ser artesanales pasando a ser plenamente industriales con control en los procesos de mecanizado de la madera así como en el proceso de pintado de esta. Como consecuencia se obtienen procesos consistentes y productos con calidad controlada. 4. PROPIEDADES DE LO RECUBRIMIENTOS Las principales propiedades de los recubrimientos son proteger la superficie de la madera frente a la humedad, proteger la superficie de la madera frente a los rayos UV, regular la permeabilidad al vapor de agua y mejorar el aspecto de la madera.

58 50 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior Los recubrimientos no pueden prevenir los fallos procedentes de una mala construcción o hacer imperecedera la construcción sin un mantenimiento adecuado. 5. SISTEMAS GENÉRICOS DE PROTECCIÓN Los recubrimientos se dividen en dos tipos: no filmogéneos y filmogéneos. Los no filmogéneos tienen espesos inferiores a 30 micrómetros y los filmogéneos superiores a este valor. Los sistemas no filmogéneos son más fáciles de aplicar, disimulan errores de diseño y aplicación, son más permeables y flexibles, tienen menor durabilidad, no poseen el certificado EN927-2, tienen buena durabilidad en Coníferas (debido a la buena saturación) y permiten aplicación en decks (Figura 3a). Los sistemas no filmogéneos tienen una aplicación más exigente (pistola airless / airmix), necesitan siempre de una aplicación de un Impregnante + Acabado, no disimulan errores de diseño y aplicación, solo sirven para elementos verticales, posean el Certificado EN927-2 y permiten pasar certificados de garantía. Los sistemas filmogénicos normalmente se aplican en 1 o 2 manos a rodillo o pistola aerografía. Los filmogénicos en 2 o 3 manos con pistola airless (Figura 3b). (a) (b) Figura 3 Ejemplo de un sistema; (a) No filmógeneo translucido; (b) Filmógeneo opaco. 6. NUEVOS DESAROLLOS 6.1. Cromaprotect Water Deck Desarrollo de un estudio usando maderas exóticas, tropicales y termotratadas, en donde la impregnabilidad es prácticamente nula. Por lo tanto buscamos un proceso completo para desarrollar un Impregnante especial, con grande capacidad de bloquear los Taninos. Utilizando Pigmentos micronizados resistentes al exterior, un aceite mineral emulsionado en agua, una emulsión acrílica al agua con polímero auto-reticulable y liposomas de teflón nanométricos (Figura 4).

59 IDROREPELLENZA Isabal Camarasa Perez 51 Figura 4 Ejemplo de una aplicación del nuevo sistema para decks Impregnante Se busca un impregnante para las maderas termotratadas y tropicales. Se hace un impregnante muy específico para dar la mayor impregnabilidad posible y propiedades para evitar las exudaciones de las sustancias extractivas de la madera (ácido Tánico, ácido fenólico, etc) Acabado Otra de las propiedades que se ha buscado para los decks es un acabado de aspecto actual y elevada durabilidad, conteniendo Filtros UV manométricos, Ceras teflonadas y un Aceite emulsionado en agua. Con esto se confiere un acabado con la máxima protección a la degradación de los rayos del sol y una permeabilidad al agua superior a cualquier otro acabado al agua (Figura 5). Su aspecto final es madera natural, madera no barnizada. Se trata de un aceite mineral emulsionado en agua que penetra en la madera, nutriéndola y dejando un aspecto natural, con una excelente durabilidad a los agentes climáticos GRAFICO IDROREPELLENZA legenda idrorepellenza 1 = scarsa 2 = media 3 = buona 4 = ottima 5 = eccellente TOP COAT + EMULSION TOP COAT + EMULSION + WAX TOP COAT + EMULSION + WAX + TEFLON 1 TOP COAT 0 PRODOTTI Figura 5 Ejemplo de la repelencia al agua del nuevo sistema para decks.

60 52 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior 6.4. Propiedades del Acabado El Acabado es muy fácil de aplicar a pistola, brocha o rodillo, es microporoso (dejando respirar la madera barnizada), protege contra el polvo y el agua, permite evacuación de humedad y és antideslizante. Tiene una durabilidad bastante superior que los aceites, una excelente resistencia a los agentes atmosféricos y a la degradación producida por los rayos ultravioleta del sol, contiene filtros UV y es de fácil mantenimiento Aplicación El saturador 9112A02 en la primera capa de aplicación penetra en profundidad (componente 1), la segunda capa de acabado Croma Water Deck , se adhiere consiguiendo una fina película homogénea y microporosa (componente 2) (Figura 6). Figura 6 Aplicación del nuevo sistema para decks Cromaprotect Sun Proof La fotodegradación o decoloración en la madera es la degeneración producida por el efecto de las radiaciones ultravioletas y las radiaciones infrarrojas producidas por el sol (Figura 7). Estas dos radiaciones son las que más afectan a la madera sin importar su especie, además actúan conjuntamente, pero su efecto es muy diferente. Figura 7 Ejemplo de fotodegradacion en Madera de Sucupira.

61 Isabal Camarasa Perez El efecto de la radiación UV Esta radiación quema las células de la superficie de la madera, pero sin calentar la misma. El efecto que produce es un agrisamiento y desescamado de la madera, más acentuado en las maderas rojas como la teca, el iroko, elondo, etc Efecto de la radiación infrarroja Está radiación calienta la superficie de la madera, pero sin quemarla. Produce la evaporación del agua contenida en las células de la superficie, originando tensiones en el interior de la madera, que produce fisuras, grietas, combinadas con alabeos. El efecto de esta radiación infrarroja es reflejado por los tonos claros del espectro Componentes de la Madera La Madera és constituida por cerca de 50% de Celulosa, 30% de Lignina y 20% de Productos orgánicos varios Desarrollo del estudio El estudio se desarrolló con el objetivo del uso de maderas de coníferas en procesos de barnizado transparente sin conferir ningún color a la madera. El impregnante desarrollado resalta el tono natural de la madera y hace que se estabilice la fotodegradación de la lignina y retrase el envejecimiento, engrosamiento de la madera (Figura 8). Figura 8 Ejemplo de aplicación del Nuevo Sistema Sun Proof (Impregnante 91A71 + Acabado ).

62 54 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior Este nuevo proceso Cromaprotect Sun Proof está compuesto de un impregnante y un acabado, formulados para aumentar el rendimiento, tanto técnico como de calidad. El desarrollo de estos productos se ha obtenido mediante el uso de materias primas especiales. Centrándose en la calidad de su rendimiento combinada con su facilidad de uso y versatilidad de empleo Características y ventajas El barnizado con este proceso permite obtener el efecto de la madera natural y preservarla en el tiempo. Permite mantener la esencia del color el mayor tiempo posible, previniendo el envejecido de a madera. También se puede utilizar para un uso no profesional por su facilidad de aplicación. Fácil mantenimiento incluso después de un tiempo con el mismo acabado. No forma escamas, no se descascarilla. Aplicable solo en los siguientes soportes: Abeto, Pino, Cedro y Douglas. 7. NORMATIVAS Las principales normativas Europeas que encuadran la utilización y protección de Maderas en Exterior son: UNE-EN 927 (UNE-EN 921-2) Materiales de recubrimiento y sistemas de recubrimiento para maderas. Pruebas de resistencia al exterior. UNE-EN 335 Durabilidad de la madera y derivados. Clases de riesgo y ataques biologico. UNE-EN 350 Guia de la durabilidad natural y de la impregnabilidad de distintas especies de madera. Los recubrimientos de la gama son muy eficaces para la grande mayoría delas maderas hasta una Clase de Riesgo 3. Con una situación general en servicio sin contacto con el suelo, no bajo cubierta (situación expuesta). Con una exposición y humidificación en servicio frecuente. Para clases de riesgo 4 y 5 hace es determinante la durabilidad natural dela madera (EN 350) y la utilización de productos preservadores Normativa UNE-EN 927 Es la referencia en la evaluación de la cualidad de los sistemas de recubrimiento de las maderas expuestas al exterior. Comprende testes como la Resistencia al Color de la luz, Pérdida de Brillo, Formación de Burbujas o Ampollas, Formación de Grietas, Durabilidad del filme en el tiempo, Degradación parcial del filme en el tiempo, Idoneidad al apilado y Adherencia del soporte (Figura 9).

63 Isabal Camarasa Perez 55 Figura 9 Ejemplo de tabla de presentación de resultados de la norma EN

64 56 Nuevos barnices al agua para maderas de exterior

65 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 57 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço ISISE, Departamento de Engenharia Civil, Universidade do Minho, Guimarães SUMÁRIO A avaliação de estruturas existentes em madeira e consequente planeamento de intervenções requer conhecimentos específicos provindos de diferentes fontes e áreas técnicas, devendo estas serem complementares e aferidas por meio do uso de uma metodologia de inspeção e diagnóstico sistemática e rigorosa. Este trabalho apresenta, de forma resumida, as diferentes fases consideradas na avaliação estrutural de uma construção existente em madeira desde a fase inicial de diagnóstico e inspeção até à escolha de possíveis métodos para a avaliação de segurança, sendo estas fases fundamentais para a definição adequada do plano de intervenções a tomar posteriormente. PALAVRAS-CHAVE: MADEIRA, INSPEÇÃO, DIAGNÓSTICO, AVALIAÇÃO 1. INTRODUÇÃO A madeira tem sido usada, como material estrutural, desde há milhares de anos, em várias construções em todo o continente Europeu. Como resultado, chegaram, até ao presente dia, inúmeras estruturas de acrescido valor histórico ou social, assim como outras de uso civil quotidiano. No entanto, algumas destas estruturas apresentam degradação ou danos que limitam as suas capacidades de uso sendo necessário proceder a diferentes tipos de análises e por vezes a consequentes intervenções. Existem várias razões para que o nível de segurança de uma estrutura existente deva ser analisada, entre os quais se destacam: caso seja necessário atendendo a resultados de inspeções periódicas; quando o período de vida, determinado por análise anterior, chegou ao fim; caso sejam verificados erros no planeamento ou construção; se o uso da estrutura for modificado; quando são visualizados danos ou degradação dos elementos construtivos e/ou estruturais; devido ao inadequado desempenho em serviço; devido a situações imprevistas ou cargas acidentais que possam ter comprometido a integridade estrutural do edifício; caso exista dúvidas sobre a qualidade do material ou técnicas construtivas utilizadas;

66 58 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira na necessidade de eliminar qualquer suspeita sobre o comportamento estrutural do edifício. Qualquer uma destas razões poderá levar à necessidade de intervir sobre a estrutura, no entanto, antes de qualquer intervenção, deve ser feito um diagnóstico profundo e preciso das causas do desempenho inadequado da estrutura. Tal diagnóstico deve ser baseado em evidências documentais/históricas, inspeções e análises estruturais, e quando necessário complementado por medição dos parâmetros físicos e propriedades mecânicas do material e dos elementos. Apesar de, e como referido pelo ICOMOS [1], tal diagnóstico não impedir a realização de intervenções menores e de tomada de medidas preventivas ou de emergência. Neste contexto, o conhecimento mais aprofundado do desempenho da madeira, como material de construção, e da sua durabilidade permitirá uma avaliação estrutural mais adequada e antever as possíveis medidas e ações para manter a integridade da estrutura existente. No entanto, a modelação das caraterísticas e propriedades de uma estrutura de madeira poderá conduzir a procedimentos demorados e onerosos, e como tal um planeamento cuidadoso das intervenções é crucial. Neste processo de planeamento, muitas vezes os custos de inspeções adequadas e de um plano de monitorização apropriado serão incomparavelmente inferiores aos decorrentes de manutenção inadequada ou tardia, intervenções de carácter urgente e, em situações extremas, às consequências de um colapso estrutural. Para além de antever o seu desempenho estrutural, o responsável pela avaliação da segurança de uma estrutura existente em madeira deve avaliar o seu estado presente que, por sua vez, depende dos eventos com que a estrutura se deparou no passado. Assim o responsável pela avaliação de segurança assemelha-se a um detetive [2], já que este deverá descobrir que eventos e situações levaram ao desempenho e estado de conservação presente da estrutura. Dessa forma, o processo de análise de segurança de estruturas existentes em madeira requer uma metodologia plural e multifacetada com fases distintas e diferenciadas, para as quais é necessário recolher informações e resultados de diversos especialistas e profissionais. Assim, após essa recolha de informação, é necessário compreender como a estrutura realmente funciona e não como deveria funcionar, para que a intervenção a realizar seja adequada. No caso de reabilitação de estruturas antigas dever-se-á também ter em conta a utilização de materiais e técnicas adequadas e promover a condição de reversibilidade da intervenção ou, caso não seja tecnicamente possível, que estas não prejudiquem ou impeçam futuros trabalhos de preservação [1]. 2. MÉTODOS DE INSPEÇÃO E DIAGNÓSTICO O primeiro pressuposto que é assumido numa inspeção e diagnóstico de uma estrutura existente é que esta continuará a servir as suas funções adequadamente, em circunstâncias de carregamento e uso normais, tendo em conta que o seu desempenho no passado lhe permitiu alcançar os presentes dias. No entanto, no caso de estruturas de madeira é necessário ter em especial atenção os processos de degradação do material assim como a existência de defeitos que fortemente influenciam a variabilidade das propriedades físicas e mecânicas dos elementos. No que concerne à avaliação em obra de elementos estruturais de madeira, vários métodos têm sido estabelecidos, sendo que a sua escolha depende da informação que se pretende recolher. Pormenores sobre alguns desses testes individuais foram resumidos no relatório de estado de arte da comissão RILEM TC 215 [3], onde é também mencionado que para a avaliação

67 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 59 de elementos de madeira em construções históricas devem ser seguidos os seguintes passos: i) inspeção visual; ii) identificação da espécie de madeira; iii) medição do teor em água; e iv) avaliação de propriedades mecânicas de referência. Apesar, de numa perspetiva global, todos esses testes e procedimentos terem o objetivo de promover uma melhor caraterização do material, individualmente só permitem recolher informação sobre uma determinada propriedade ou parâmetro específico. Dessa forma, é necessário considerar uma metodologia que permita, através de diferentes fases, analisar a estrutura de forma holística utilizando informação combinada de diferentes fontes, como a apresentada na Figura 1. Avaliação preliminar Levantamento documental Inspeção visual preliminar Levantamento e medições Análise estrutural e diagnóstico detalhado Diagnóstico detalhado das ligações Diagnóstico detalhado dos elementos Análise estrutural Relatório preliminar Relatório do diagnóstico Plano detalhado das intervenções Resultados das análises e futuras intervenções Figura 1 Fases requeridas para a avaliação e planeamento de intervenções em estruturas históricas em madeira [4]. Inicialmente, na fase de levantamento documental, devem ser consideradas todas as informações possíveis de serem recolhidas (por exemplo através de desenhos, fotografias, arquivos históricos e testemunhos orais) para definição da história da estrutura e para o conhecimento do tipo de carregamento e intervenções a que esta esteve sujeita. Obtendo informação sobre a construção, ocupação, alterações, manutenção, reparação e tratamentos da estrutura permitirá ajudar a esclarecer o desempenho atual desta e sobre as causas de eventuais danos.

68 60 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira Após o levantamento documental, segue-se uma primeira inspeção visual de forma a contextualizar os principais danos visíveis e obter assim uma perspetiva global da estrutura. Assim, será possível definir já nesta fase preliminar o plano de diagnóstico e eventuais medidas preventivas de carácter urgente (Figura 2.a). Nesta fase são também determinadas as condições de trabalho necessárias, tais como acesso, iluminação, segurança e limpeza, para realização das tarefas seguintes (Figura 2.b). (a) (b) Figura 2 Medidas preliminares; (a) Colocação de elemento para suporte de uma asna; (b) Uso de andaimes para acesso próximo à estrutura de cobertura. A fase seguinte, correspondente ao levantamento e medições, engloba as componentes de: i) medição geométrica dos elementos; ii) identificação da espécie de madeira e condições técnicas; iii) levantamento de danos e defeitos. Na medição geométrica dos elementos é necessário realizar a caraterização das dimensões e variabilidade geométrica de cada elemento, suas respetivas seções transversais, descaio e tipo de método utilizado na serração e colocação dos elementos [5]. Por vezes é igualmente necessário complementar essa informação com desenhos de pormenores construtivos e da interação tridimensional dos elementos. De igual modo, também é medida a presença e extensão de degradação biológica (devido a fungos ou a ataque de xilófagos), de forma visual (camada superficial do elemento) ou através de ensaios semi ou não destrutivos (análise em profundidade) sendo possível, depois, aferir sobre a seção residual (ou efetiva) sem consideração da parte degradada. As medições devem ser feitas em intervalos regulares ao longo dos elementos, dependendo a distância entre medições da variabilidade geométrica do elemento. Posteriormente, estas medições permitirão obter as dimensões da seção transversal (aparente e efetiva), sua respetiva inércia e valores de deformações tanto devido ao carregamento atuante como a defeitos do material (secagem, corte inadequado, entre outros) (Figura 3). 15,4 3,8 12,4 7 1,7 13, ,3 6,35 2,1 4,4 18,8 [cm] Figura 3 Exemplo de medição de duas secções transversais afastadas de 40 cm.

69 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 61 A identificação da espécie de madeira dos elementos em obra é usualmente feita através da inspeção visual do aspeto do fio de madeira, anéis de crescimento, coloração e caraterização dos nós (quantidade, forma, dimensões e espaçamento entre nós), e também pelo toque, recorrendo-se assim à experiência do inspetor (Figura 4). Outras indicações sobre a espécie de madeira provém do conhecimento das madeiras utilizadas na época de construção naquela região e para aqueles fins. Em caso de dúvida, podem ser retiradas amostras para análise microscópica e posterior comparação com bases de dados de espécies de madeira e análise dendrocronológica. Figura 4 Inspeção da camada superficial e anéis de crescimento para determinação da espécie de madeira. Nesta fase, também se procede à medição do teor em água dos elementos, principalmente para zonas que apresentem sinais de humidade ou seja expectável maior valor de teor em água (zonas de apoio de elementos, imediações de aberturas ou de instalações de água, coberturas, entre outras). Medição do teor em água em outros locais e medições das condições ambientais (temperatura e humidade relativa do ar) também devem ser feitas para obtenção de valores de referência e definição de classes de serviço. Estes resultados permitirão aferir sobre o risco de iniciação ou desenvolvimento de fenómenos de degradação biológica. O levantamento de danos e defeitos é feito com base numa inspeção visual mais criteriosa, sendo esta usualmente acompanhada por uso de ensaios não destrutivos ou recolha de pequenas amostras de madeira. Tendo em conta que usualmente a inspeção visual é considerada a fase mais importante na análise e diagnóstico de estruturas existentes em madeira [6], este tema será detalhado de seguida assim como a referência à utilização de ensaios não destrutivos mais comuns Inspeção visual A inspeção visual é utilizada para identificação das principais características dos elementos de madeira, tais como defeitos, sinais de dano ou degradação, utilizando por vezes instrumentos tradicionais ou tecnologicamente mais avançados. Durante a inspeção visual deverão ser caraterizados os fenómenos que estão na origem de eventuais anomalias e estabelecer as relações de causa-efeito futuras. Para esse efeito são caracterizados e inventariados, para posterior relatório: i) defeitos naturais, tais como nós, desvio do alinhamento do fio da madeira, descaio, fissuras de secagem e percentagem de cerne na secção; ii) danos induzidos, tais como deformações, fissuras ou roturas devido ao carregamento; ou iii) degradação biológica.

70 62 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira A inspeção visual deverá ser realizada ao nível do elemento estrutural, no entanto deverá ser também considerada a análise individualizada de segmentos críticos tendo em conta a presença de uma maior concentração de defeitos e/ou por ser uma zona de maior concentração de esforços [7]. Quando não é possível aferir visualmente os elementos de madeira, por estes se encontrarem escondidos por outros elementos, mas as condições do elemento suscitarem dúvidas, poderá ser necessário fazer aberturas ou remover parte de outros elementos para se proceder à inspeção (Figura 5). (a) (b) Figura 5 Acessibilidade a elementos escondidos através de: (a) Abertura de janelas de inspeção; (b) Remoção de elementos vizinhos. No caso de defeitos naturais, os nós e o desvio do alinhamento do fio de madeira são os parâmetros que mais influenciam a resistência e rigidez do elemento e como tal devem ser devidamente observados e medidos (Figura 6). (a) (b) Figura 6 Inspeção e medição de defeitos; (a) Nós; (b) Fissura ao longo do fio. Devido a imperfeições no método construtivo ou devido a diferentes situações de carregamento, as estruturas de madeira podem evidenciar danos mais ou menos significativos, desde a deformação de elementos até à rotura parcial (fissuras) ou total de um elemento (Figura 7.a). No caso de estruturas de madeira, especial atenção deve ser dada também ao estado de conservação das ligações (Figura 7.b), pois o comportamento global da estrutura é grandemente influenciado pelo seu desempenho. No entanto existem poucas referências normativas à inspeção de ligações, maioritariamente devido ao abundante número de tipologias de ligações com especificidades próprias.

71 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 63 (a) (b) Figura 7 Danos e patologias; (a) Rotura de elemento devido à colocação de uma cavilha; (b) Deformação de uma asna com consequência na ligação entre pendural e linha. Por fim, numa inspeção visual é verificado o estado de conservação da estrutura atendendo ao seu nível de degradação (Figura 8), sendo que esta análise é frequentemente acompanhada pelo uso de ensaios não destrutivos, tais como resistência à penetração por impacto e resistência à perfuração controlada. Atendendo aos resultados destes ensaios, deverá ser considerada uma seção transversal residual de forma a avaliar a perda de resistência nesse elemento. De realçar que quando existe degradação dos elementos, devem ser determinados os agentes de degradação e se esta é presentemente ativa. Figura 8 Exemplos de degradação biológica de vigas de madeira. O resultado final da inspeção visual pode ser traduzida em mapas de danos onde são catalogados, identificados e representados os diferentes tipos de danos e patologias (Figura 9). Dessa forma é possível analisar a localização dos danos e sua concentração ao longo da estrutura e avaliar as zonas críticas desta. Essas zonas críticas serão alvo de maior detalhe na análise de segurança e posteriormente no planeamento de intervenções. Apesar da existência de normas estabelecidas para a inspeção visual de elementos de madeira, os limites mencionados para cada defeito variam dependendo da espécie da madeira, uso do elemento e mesmo entre normas de diferentes países. No entanto, a maioria destes limites atende à morfologia do defeito tendo em conta a sua posição no elemento e a proporção com a secção transversal deste. Seguindo estas normas é possível atribuir classes de resistência aos elementos sendo que as classes superiores permitem menos defeitos e de menores dimensões.

72 1 NEW 3 64 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira (a) (b) Figura 9 Exemplos de mapas de danos; (a) Asna de cobertura [8]; (b) Alçado [9]. Em Portugal, existe um número escasso de normas que permitam aferir sobre a classificação visual de elementos de madeira em obra, sendo que por vezes é utilizada a norma NP 4305:1995 [10] destinada para avaliação de elementos de madeira serrada em pinho bravo (Pinus pinaster). Esta norma estabelece duas classes de qualidade, designadas como E (Estruturas) e EE (Especial para Estruturas), que corresponde globalmente às classes C18 e C35 [11]. No entanto, ainda existe escassa regulamentação para espécies de madeira de frondosas (tais como de carvalho e castanheiro) apesar de serem espécies que foram vastamente utilizadas em coberturas, pavimentos e outros sistemas construtivos ao longo do país Ensaios não destrutivos A inspeção visual deve ser, sempre que possível, complementada por ensaios não destrutivos de uma ou mais natureza, com o objetivo de aferir sobre determinada propriedade que poderá ser posteriormente correlacionada com a rigidez e resistência desse elemento. Independentemente da natureza do teste, este deverá ser o menos invasivo possível de forma a preservar a integridade da estrutura e aparência estética dos elementos. Devido à variabilidade, e por vezes natureza somente qualitativa, dos resultados obtidos por ensaios não destrutivos, é necessário considerar diferentes ensaios de forma a complementar as análises. Nas últimas décadas, é notório o desenvolvimento de novos métodos e técnicas não destrutivas na avaliação do estado de conservação de elementos de madeira, substituindo ou complementado as técnicas mais tradicionais. Desses métodos, e devido ao seu uso generalizado, destacam-se: i) resistência à penetração por impacto; ii) resistência à perfuração controlada; e iii) uso de ultrassons (Figura 10). O ensaio de resistência à penetração por impacto funciona através do impacto de uma agulha de metal acionada por uma mola de força constante. A profundidade de penetração é, em teoria, inversamente proporcional à densidade e dureza do elemento em madeira. Devido à sua natureza, este ensaio permite somente uma avaliação superficial do elemento e na sua utilização é necessário ter em conta a variabilidade natural da dureza da madeira. Este ensaio pode ser complementado com o uso ao ensaio de resistência à perfuração, sendo que este último é baseado na resistência providenciada pelo material ao avanço constante de uma broca de pequeno diâmetro. Uma das principais vantagens deste ensaio é possibilitar a deteção de fissuras, vazios ou degradação biológica (superficial e/ou interna), permitindo estimar a secção residual. No entanto, somente permite a obtenção de resultados num ponto específico da estrutura deixando também um pequeno orifício no local do teste.

73 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 65 Por sua vez, o ensaio de ultrassons consiste na medição da velocidade de propagação de ondas mecânicas através de um meio sólido. A partir dessa medição é possível estudar o coeficiente de atenuação do elemento em causa e relacionar esse parâmetro com outras características mecânicas, tais como densidade e rigidez, no entanto é necessário ter em atenção a forte dependência dos resultados com a direção da onda de propagação e o fio da madeira. (a) (b) (c) Figura 10 Ensaios não-destrutivos; (a) Penetração por impacto; (b) Perfuração controlada; (c) Ultrassons Ensaios mecânicos (destrutivos) No caso de ser necessário conhecer com exatidão as propriedades de determinado elemento, poder-se-á considerar a remoção desse elemento da estrutura ou de provetes de menores dimensões para a realização de ensaios mecânicos destrutivos. Estes ensaios, realizados em laboratório, consistem na determinação da rigidez e resistência dos elementos quando sujeitos a carregamento até à rotura. Estes ensaios permitem aferir diretamente sobre as propriedades em estudo, ao contrário dos ensaios não destrutivos que somente podem utilizar correlações empíricas para esse mesmo efeito. Mesmo assim, os resultados obtidos para um elemento poderão não ser extrapoláveis para os restantes devido à variabilidade entre elementos, sendo que estes devem portanto ser complementados com os resultados da inspeção visual previamente realizada. 3. MÉTODOS DE ANÁLISE E AVALIAÇÃO DE SEGURANÇA Após a definição pormenorizada das ligações e dos elementos de madeira, e tendo em conta o seu estado de conservação e desempenho analisados nas fases prévias de inspeção, é possível iniciar uma análise e avaliação de segurança da estrutura. Independentemente do método considerado para análise, quanto mais plausível for a estimativa das propriedades mecânicas da madeira melhor e mais precisos serão os resultados desta, e consequentemente mais substanciado será o planeamento de intervenções. No entanto, mesmo após uma primeira fase detalhada, existirá inevitavelmente algumas incertezas na descrição do material que irá afetar a precisão de qualquer processo analítico. Tais incertezas provém do facto que algumas propriedades poderão ser impossíveis de

74 66 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira obter para o caso de estruturas existentes ou o próprio esquema de carregamento poderá ter-se, inesperadamente, alterado desde a fase inicial de construção da estrutura [12]. Para mitigar essas incertezas, o responsável pela determinação do nível de segurança poderá servir-se de uma análise qualitativa, que irá ter em conta o desempenho de estruturas semelhantes, e aplicá-la no contexto da estrutura em estudo. Isso requer que a história da estrutura e as consequências de eventos passados sejam devidamente conhecidos para determinação precisa das condições atuais da estrutura. No entanto, este método é baseado na experiência do inspetor e poderá não ter em conta eventos não expectáveis que acontecem devido aos danos, defeitos ou degradação da estrutura em estudo. Assim os métodos qualitativos não são um método globalmente aceite, mas no entanto são um importante contributo quando servem de complemento a análises quantitativas. Independentemente do método escolhido para obtenção do possível estado de tensão a que a estrutura está sujeita (tais como modelação numérica, modelação por elementos finitos ou por simulação), a análise qualitativa ou quantitativa do estado de segurança da estrutura existente em madeira é usualmente levado ao nível da unidade estrutural, ou seja ao nível do elemento de madeira ou da ligação. De seguida apresentam-se diferentes métodos para a análise e avaliação de segurança de estruturas de madeira Métodos semi-determinísticos, caso do Eurocódigo 5 Os métodos correntes para avaliação estrutural são baseados no princípio de utilização de coeficientes parciais de segurança, onde o nível de segurança é obtido deterministicamente pois resulta da consideração de valores fixos (determinísticos) de ações e de resistência (valores médios ou característicos). Neste âmbito, os valores de resistência e ações são considerados de forma conservativa, de modo que a resistência seja considerada suficientemente baixa e as ações suficientemente altas para que se garanta um nível adequado de segurança. Na Europa, o Eurocódigo 5 [13] descreve diversos procedimentos baseados no conceito de estados limites (tanto últimos como de serviço) e no uso de coeficientes parciais de segurança, para o dimensionamento de estruturas de madeira. A incerteza nas propriedades do material é considerada através do uso de valores característicos (usualmente o percentil de 5%) e pela aplicação de um coeficiente de segurança para o material, M. Este coeficiente toma em consideração as incertezas do modelo, variações dimensionais e a possibilidade de uma variação desfavorável em relação ao valor característico. No Eurocódigo 5, o valor de dimensionamento para uma propriedade resistente da madeira deverá também ter em consideração o efeito do teor em água e da duração da carga através do uso de diferentes coeficientes parciais de segurança, como evidenciado na Equação (1): X k 1 d X k kh (1) M onde X d é o valor de dimensionamento de uma propriedade material, k 1 é o coeficiente parcial de segurança que considera o efeito da duração de carga e do teor em água que assume os valores de k 1 = k mod para propriedades de resistência ou k 1 = 1/(1 + k def ) para propriedades de rigidez, M é coeficiente de segurança do material, X k é o valor de característico ou médio da propriedade material e k h o factor de escala.

75 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 67 Apesar da sua simplicidade de uso, o Eurocódigo 5 poderá levar a considerações inadequadas quando usado na análise de estruturas existentes, pois estas podem ter sido dimensionadas através de metodologias diferentes. No caso de estruturas históricas é mesmo desaconselhado utilizar tais regulamentos se não for tomado em conta as especificidades da estrutura, do seu projeto inicial e estado atual de conservação. Assim, no caso de elementos de madeira em obra, poder-se-á ter em conta um coeficiente de segurança k con para atender ao efeito de degradação biológica e um coeficiente de segurança k a para atender ao efeito à degradação física e mecânica do material devido ao seu tempo em serviço [14], tal como apresentado na Equação (2). X k 1 d X k kh kcon ka (2) M Nesse âmbito e com um procedimento análogo ao Eurocódigo 5, em [14] é combinada a avaliação das propriedades mecânicas da madeira com fatores de modificação (Figura 11). Avaliação das propriedades mecânicas Espécie da madeira Classificação visual Classificação de resistência Classe de resistência Valor característico ou médio da propriedade de referência de resistência ou rigidez X k Dano ou perigo de degradação Fatores de modificação Geometria dos elementos Teor em água Figura 11 Fatores correntes para a definição de propriedades mecânicas de elementos de madeira em obra [14] Métodos probabilísticos de fiabilidade, o caso do Probabilistic Model Code Nas últimas décadas, é visível um interesse acrescido na análise de fiabilidade estrutural tendo em conta a possibilidade que estes métodos têm de atender e comportar diferentes níveis de incerteza nos modelos [15]. O conceito básico de fiabilidade prende-se com a avaliação da probabilidade de um determinado estado limite não ser cumprido, em função das distribuições de resistência e de ações. Para o caso de estruturas de madeira, o JCSS (Joint Committee for Structural Safety) concebeu um documento para a avaliação e dimensionamento probabilístico de elementos de madeira, designado por Probabilistic Model Code [16]. Nesse documento são propostas as distribuições de probabilidade e correlações entre propriedades mecânicas para a análise

76 68 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira de elementos de madeira. Informação sobre as propriedades mecânicas em termos de valor são requeridas explicitamente para as propriedades de referência (módulo de elasticidade à flexão, resistência à flexão e densidade), sendo que as restantes são obtidas implicitamente através de correlações empíricas. A utilização desta metodologia depende, portanto, do conhecimento destas propriedades de referência, e assim é verificada a importância da fase inicial de inspeção para a análise de estruturas existentes. Os modelos dados por este código são meramente genéricos e como tal podem, e devem, ser atualizados atendendo às informações recolhidas previamente, tais como através de inspeção visual ou de ensaios em amostras de pequenas dimensões [17]. 4. DIFICULDADES O processo de inspeção, diagnóstico e avaliação da segurança de estruturas existentes em madeira é um processo multidisciplinar que, por incontáveis situações, encontra diversas dificuldades. Uma delas depreende-se com o uso de códigos e regulamentos atuais para tentar avaliar estruturas que foram construídas muito antes de estes existirem. Por outro lado, existe ainda uma considerável falta de formação relativamente à reabilitação de estruturas em madeira e às técnicas de construção neste material, sendo também difícil atualmente encontrar em Portugal mão-de-obra especializada para este fim. Outra situação perante uma obra de reabilitação de uma estrutura de madeira, e porventura aquela que maiores dificuldades apresenta, é a correta atribuição de valores de resistência aos elementos, assim como a definição do seu estado de conservação/degradação. De mencionar também que por vezes o sistema de carregamento poderá não ser óbvio ou intuitivo numa primeira análise, e alterações durante a vida útil da estrutura poderão fortemente influenciar o desempenho atual da estrutura. Da metodologia de inspeção e diagnóstico de estruturas em madeira, apresentada anteriormente, deve ser salientado que embora as técnicas tradicionais referidas (inspeção visual e ensaios não destrutivos) puderem ser utilizadas facilmente por pessoal menos especializado, a caraterização da estrutura e de zonas críticas, compreensão do funcionamento estrutural e planeamento das intervenções a efetuar só serão possíveis através da análise de pessoal técnico especializado. Na fase de verificação de segurança, é comum verificarem-se dificuldades e erros na modelação dos elementos e da interação destes, como por exemplo admitir que as ligações funcionem de uma forma quando estas, devido à sua tipologia e configuração, não permitem transmitir determinados esforços. Assim, por muitas vezes, a dificuldade reside em modelar a estrutura tendo em conta o observado em obra, e não assumindo indiscriminadamente premissas baseadas em códigos ou normas. 5. CONCLUSÕES Este trabalho apresentou uma metodologia de inspeção e diagnóstico de estruturas existentes em madeira, salientado a importância de diferentes fases de análise. Especial atenção foi dado à fase de diagnóstico por inspeção visual e ensaios não destrutivos, por se tratarem de prática corrente, apesar de por vezes os seus fundamentos serem mal interpretados e empregues erroneamente. A partir dos resultados de cada uma das fases de análise foi referido como aferir o nível de segurança da estrutura, através de diferentes métodos de avaliação. Por fim, foram enumeradas algumas das dificuldades usualmente sentidas no processo de avaliação de segurança de uma estrutura existente de madeira, que deverão ser mitigadas

77 Hélder S. Sousa, Jorge M. Branco, Paulo B. Lourenço 69 através do uso de processos metódicos, como o mencionado neste trabalho, de forma a diminuir a possibilidade de intervenções com baixa eficiência ou durabilidade. 6. REFERÊNCIAS [1] ICOMOS, Principles for the preservation of historic timber structures. International Council on Monuments and Sites, Outubro [2] Yeomans D., The Engineer as Detective. The Mortise and Tenon, n.º 27, pp. 8-11, [3] Kasal B., Tannert T., In situ assessment of structural timber. RILEM state of the art reports, n.º 7, [4] Cruz H., Yeomans D., Tsakanika E., Macchioni N., Jorissen A., Touza M., Mannucci M., Lourenço, P.B., Guidelines for the on-site assessment of historic timber structures. International Journal of Architectural Heritage, doi.org/ / , [5] Lourenço P.B., Sousa H.S., Brites R.D., Neves, L.C., In situ measured cross section geometry of old timber structures and its influence on structural safety. Materials and Structures, n.º 46, pp , [6] Kasal B., In Situ Assessment of Structural Timber: State-of-the-Art, Challenges and Future Directions. Advanced Materials Research, n.º 133, pp 43-52, [7] UNI 11119, Cultural Heritage - Wooden artifacts - Load-bearing structures - On site inspections for the diagnosis of timber members. UNI, Milão, [8] Medeiros P. Sousa H.S., Lourenço P.B., Ferreira F., Plano de reconhecimento e inspecção do futuro Centro Interpretativo do Tapete de Arraiolos - Arraiolos. Relatório 10-DEC/E-17, Universidade do Minho, 95 pp., [9] Branco J.M., Sousa H.S., Silva C.V., Inspeção e diagnóstico estrutural do armazém da estação de Foz Tua. Relatório 11-DEC/E-28, Universidade do Minho, 58 pp., [10] NP 4305, Madeira serrada de Pinheiro Bravo para estruturas. Classificação visual. Instituto Português da Qualidade, [11] EN 338, Structural timber strength classes. European Standard, CEN, Bruxelas, [12] Yeomans D., Saving Structures. Journal of Architectural Conservation, n.º 10(3), pp , [13] EN , Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings. European Standard, CEN, Brussels, Novembro [14] Machado J.S., Lourenço P.B., Palma P., Assessment of the structural properties of timber members in situ: a probabilistic approach, SHATIS 11 - International Conference on Structural Health Assessment of Timber Structures, 16-17/06/2011, Lisboa, Portugal, [15] Brites R.D., Neves L.C., Machado J.S., Lourenço P.B., Sousa H.S., Reliability analysis of a timber truss system subjected to decay. Engineering Structures, n.º 46, pp , [16] JCSS, JCSS Probabilistic Model Code, Part 3: Resistance models Properties of Timber. Probabilistic Model Code, Joint Committee on Structural Safety, Internet Publication: [17] Sousa H.S., Branco J.M., Lourenço P.B. Prediction of global bending stiffness of timber beams by local sampling data and visual inspection, European Journal of Wood and Wood Products, doi.org/ /s , 2014.

78 70 Da inspeção à avaliação de segurança na reabilitação de estruturas de madeira

79 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 71 Reforço de elementos existentes de madeira Jorge M. Branco ISISE, Departamento de Engenharia Civil, Universidade do Minho, Guimarães SUMÁRIO É objetivo deste trabalho definir quais as melhores soluções para reabilitação ou reforço adequados aos diferentes problemas estruturais, nos diversos elementos construtivos. Existem várias técnicas de reabilitação e reforço, sendo importante fazer a sua distinção e avaliar as situações mais adequadas para a sua utilização. PALAVRAS-CHAVE: ANOMALIAS, REFORÇO, PAVIMENTOS, COBERTURAS 1. INTRODUÇÃO As técnicas de reabilitação estrutural são, habitualmente, divididas em dois grupos: as técnicas de reparação ou consolidação e as técnicas de reforço. As técnicas de reparação ou consolidação têm como objetivo a reposição das capacidades resistentes dos vários elementos, enquanto as técnicas de reforço pretendem diminuir ou limitar as deformações e aumentar a capacidade de carga dos mesmos [1]. A escolha das técnicas de reabilitação ou reforço a utilizar deve ser resultado de uma análise completa à estrutura. Para qualquer tipo de problema estrutural existem inúmeras técnicas de intervenção. A necessidade de reparação ou reforço estrutural e as técnicas e materiais a aplicar devem ser ponderadas em função dos objetivos da intervenção, custo, grau de degradação, características do edifício e vantagens e desvantagens de cada uma das técnicas perante o elemento a reabilitar [1-2]. Em pequenas intervenções, quando a estrutura apresenta um bom estado de conservação e não se prevê uma alteração de uso do edifício, é razoável repor as condições de segurança originais e reparar apenas os elementos deteriorados. Contudo, se for necessária uma intervenção profunda ou se estiver prevista uma alteração do uso, é exigência habitual que o edifício recuperado obedeça aos regulamentos em vigor [2]. Na implementação de soluções de reabilitação ou reforço é importante assegurar a manutenção da autenticidade original das estruturas de madeira [3]. Desta forma, [4] faz as seguintes recomendações: Sempre que se usarem materiais e soluções modernas, deve respeitar-se o passado preservando, tanto quanto possível, os materiais existentes. Não se deve intervir de uma forma destruidora, a melhor solução é a que implica o menor número de alterações; Deve aceitar-se a necessidade de intervenções futuras, respeitando também as intervenções precedentes e o seu contexto; Deve ser preparado um plano de monitorização e manutenção para a construção em fase de utilização, que assegure o adequado acompanhamento da estrutura;

80 72 Reforço de elementos existentes de madeira A intervenção deve ser exaustivamente documentada de forma a permitir, no futuro, uma atuação compatível com as decisões tomadas em cada contexto. O mesmo autor, [4], refere ainda alguns cuidados a ter aquando a reabilitação de estruturas de madeira: Antes das ações de reabilitação devem eliminar-se todas as causas existentes de degradação, tais como humidade ou ataque por agentes biológicos; Deve assegurar-se a ventilação dos apoios dos elementos estruturais evitando o contacto da madeira com materiais que retenham humidade ou impeçam a ventilação; É conveniente manter as estruturas num nível adequado de esforço mecânico; Deve manter-se, sempre que possível, o nível existente de restrições ao deslocamento e de condições de apoio, evitando mudar a forma como os diversos elementos estruturais se encontram em serviço em relação ao esforço; Deve verificar-se a estabilidade, nível de degradação e deformabilidade dos elementos de suporte das estruturas de madeira antes da intervenção; Sempre que possível deve possibilitar-se a visualização das estruturas intervencionadas, de forma a permitir a realização de inspeções periódicas Anomalias em pavimentos As principais anomalias em pavimentos de madeira relacionam-se com a presença da água e consequentes efeitos sobre a construção. A humidade de precipitação afeta os pavimentos a partir de infiltrações que ocorrem através da caixilharia exterior, paredes e cobertura, afetando principalmente as entregas dos vigamentos de madeira nas paredes resistentes e criando, desta forma, condições propícias para o desenvolvimento de agentes biológicos. As ações dos agentes biológicos conduzem à destruição dessas zonas dos pavimentos, podendo, sem o respetivo tratamento e manutenção, expandir-se até que todo o pavimento esteja afetado. Estes ataques provocam a redução da secção útil das peças e eventual destruição nos apoios, resultando em movimentos de deslocação verticais e rotações, acompanhados da redistribuição de esforços da estrutura. Como resultado, é possível observar uma deformação acentuada do pavimento, com grandes flechas a meio vão e deslocamentos verticais, junto às paredes, indiciando a destruição total dos apoios e vibrações acentuadas dos pisos. Embora o foco sejam os edifícios antigos, é possível já terem ocorrido obras de alteração, manutenção ou reparação, afetando os pavimentos com a humidade de construção. O caso mais frequente diz respeito à adaptação dos edifícios para instalação de redes de água e esgotos e respetivas instalações sanitárias e cozinhas. A humidade do terreno tem pouca expressão, quer pelo contacto direto dos elementos de madeira, quer pela ascensão da humidade por capilaridade, através das paredes. Uma outra anomalia tem origem exterior aos pavimentos, podendo estar relacionada com anomalias em paredes resistentes ou com o uso indevido dos pavimentos. Algumas deficiências observadas em pavimentos de madeira têm origem no projeto e construção iniciais. O projeto foi-se simplificando, resultando em pavimentos mais leves e económicos, o que é possível observar, por exemplo, em edifícios construídos no século XVIII e ampliados nos séculos XIX e XX. A qualidade da madeira decresce, tal como as dimensões dos vigamentos, enquanto aumenta o seu espaçamento; perdem-se hábitos e técnicas construtivas.

81 Jorge M. Branco Anomalias em coberturas As coberturas dos edifícios antigos são, provavelmente, o elemento de construção que apresenta um quadro mais generalizado de anomalias. A maioria dos problemas tem a sua causa em deficiências de projeto e execução, nomeadamente, na construção de estruturas com secção insuficiente, por desconhecimento das características reais de resistência e deformabilidade dos materiais. A cobertura encontra-se exposta, de forma contínua, à ação da água da chuva, poluição, variações de temperatura, entre outros. Tradicionalmente é constituída por elementos de madeira deficientemente selecionada e protegida em relação aos agentes biológicos mais comuns. A ação da água da chuva é especialmente gravosa em coberturas, provocando infiltrações quando esta não desempenha a sua função. As estruturas de madeira deformam-se naturalmente e os efeitos de fluência do material podem ser suficientes para explicar deformações excessivas. Deste modo, a alteração da configuração geométrica da estrutura provoca movimentos de adaptação do próprio revestimento da cobertura, facilitando a infiltração de água da chuva. Um caso particular de anomalias em coberturas está relacionado com as asnas de madeira, em que a deterioração do material atinge a ligação nos apoios entre a barra da linha e das pernas. Quando se rompe esta ligação, perde-se o efeito de asna, passando as paredes a receber impulsos horizontais, devido ao peso da cobertura, transmitido pelas asnas. A danificação das redes de drenagem de águas pluviais é mais uma causa para as anomalias mencionadas, quer seja por entupimento devido a causas fortuitas, quer seja por falta de manutenção. Nos casos em que os tubos de queda se encontram embebidos nas paredes, a sua rotura dará origem a que grandes quantidades de água penetrem nas paredes, danificando estes elementos e, consequentemente, pavimentos e paredes interiores. 2. MEDIDAS DE REFORÇO Foram selecionadas algumas técnicas para reabilitação de pavimentos e coberturas, tendo como base os critérios estabelecidos pelo (ICOMOS) Comité Científico Internacional para a Análise e Restauro de Estruturas do Património Arquitetónico [5]. Desta forma, e para permitir uma leitura mais direta, foi executada uma tabela (ver Tabela 1), contendo todas as técnicas de reabilitação selecionadas e respetivos problemas estruturais associados Problemas estruturais De seguida, é apresentada uma descrição dos principais problemas estruturais, presentes em estruturas de pavimentos e coberturas. Secção insuficiente Este problema é detetado quando se verificam deformações excessivas ou quando são visíveis roturas locais na estrutura do pavimento. Pode ocorrer devido ao ataque de agentes biológicos, a um aumento da capacidade de carga ou a um aumento das sobrecargas associadas a mudanças de uso.

82 Encurvadura Deficiências de contraventamento Falhas nas uniões Empenamentos e fendas Problemas nos apoios Deformação Excessiva Secção insuficiente 74 Reforço de elementos existentes de madeira Tabela 1 Técnicas para reabilitação de pavimentos e coberturas, e respetivos problemas estruturais [6]. Técnicas Aumento de secção dos elementos Reconstrução das vigas pela utilização de varões de reforço selados com resina epoxídica Reforço pela introdução de resinas epoxídicas com peças metálicas ou materiais compósitos Aplicação de chapas metálicas Aplicação de tirantes metálicos Reparação de fendas em elementos de madeira Consolidação de nós nas estruturas de madeira com reforço com chapas coladas Colocação de novas estruturas de suporte Reforço da ligação pavimento-parede Colocação de novas vigas a dividir os vãos Substituição de elementos estruturais Introdução de uma lajeta de betão Introdução de um novo soalho sobre o existente Cruzes de Santo André Escoras de boneca

83 Jorge M. Branco 75 Deformação excessiva Este problema tem origem em efeitos de fluência, colocação de peças ainda verdes em obra, presença de defeitos na madeira ou a secção insuficiente dos elementos, podendo resultar em roturas a longo prazo. Estas patologias podem ser limitadas ou eliminadas pela adoção de algumas medidas preventivas: Secagem da madeira antes da colocação em obra; Controlo do grau de humidade e das condições de serviço previstas; Dimensionamento efetuado tendo em conta os estados limite de utilização; Isolamento térmico. Nos pavimentos, é na zona de meio vão que se deteta maior apetência para o aparecimento de anomalias, devido a esforços de flexão. Estas deformações podem ter origem em patologias do material, variação da intensidade ou da aplicação das cargas, espaçamento exagerado entre vigas e falha no dimensionamento das secções e tarugamento em projeto. As deformações excessivas podem provocar danos graves na estrutura do pavimento, afetando a sua utilização e aspeto. Problemas nos apoios As zonas de apoio são zonas favoráveis a sofrerem patologias. São zonas sujeitas a elevados níveis de humidade que consequentemente propiciam o ataque de agentes biológicos. Desta forma, são frequentes as reduzidas secções dos elementos, existindo roturas ao corte ou deficiente apoio dos elementos. É fundamental intervir quando se detetam degradações, uma vez que são zonas fundamentais para o funcionamento da estrutura. Empenamentos e fendas As fendas e empenamentos nos elementos de madeira de edifícios antigos têm a sua origem em processos de secagem não controlados, assimetria de cargas ou transmissão de esforços entre elementos não previstos no dimensionamento da estrutura. A existência de fendas provoca uma redução da capacidade resistente dos elementos, podendo culminar no colapso da estrutura. Facilita, também, o ataque de agentes biológicos e infiltração de humidade com a consequente degradação dos elementos. Os empenamentos podem provocar deficiência de apoio de alguns elementos e, consequentemente, má distribuição de esforços no pavimento, levando à sobrecarga de elementos que não foram dimensionados para tal. A forma mais frequente de tratamento e eliminação destes problemas consiste na utilização de resinas epoxídicas e de elementos metálicos, que permitem a selagem das fendas e a redução ou eliminação dos empenamentos. Falha nas uniões A falha nas uniões ou a rotura dos ligadores em estruturas de cobertura podem ocorrer devido a um mau dimensionamento, desenho incorreto ou excesso de esforços na ligação, por carga excessiva ou alteração do funcionamento da estrutura. As ligações são pontos críticos, embora não tenham um peso preponderante no dimensionamento da estrutura. As coberturas antigas são frequentemente constituídas por

84 76 Reforço de elementos existentes de madeira configurações e ligações complexas que obrigam a uma elevada compreensão da sua constituição e comportamento. O dano nas ligações pode modificar o comportamento global do edifício [7]. Deficiências de contraventamento Deformação no plano normal ao da estrutura ou elemento estrutural. Acontece normalmente nos elementos submetidos à compressão e pode levar à rutura do elemento estrutural ou ao colapso progressivo da estrutura. A forma de evitar estas deformações passa pela colocação de elementos ou sistemas no plano normal da estrutura, denominados elementos ou sistemas de contraventamento, que impeçam o desenvolvimento das mesmas. Encurvadura A encurvadura dos elementos comprimidos é frequentemente originada pelo excesso de esbelteza das peças de madeira, ou por solicitações excessivas e não previstas Técnicas para reabilitação de pavimentos e coberturas Neste ponto, é feita uma análise das técnicas selecionadas para reabilitação de pavimentos e coberturas. Aumento de secção dos elementos O aumento de secção transversal dos elementos é feito pela fixação de novas peças de madeira aos elementos originais, através de chapas ou cintas metálicas e pregos, pernos ou parafusos protegidos contra a corrosão, colocados numa zona sã do elemento degradado, de forma a unir os dois elementos [1]. É uma solução geralmente utilizada na reabilitação de elementos com secção insuficiente para suportar as cargas atuantes, com fendas de grande dimensão, roturas localizadas e degradação por ataque de agentes biológicos ou ambientais. É importante referir que os novos elementos de madeira devem ter um teor de humidade semelhante ao da madeira existente. As Figuras 1 e 2 ilustram formas de aplicação deste método. Figura 1 Aumento de secção transversal adicionando novos elementos (adaptado de [8]).

85 Jorge M. Branco 77 Figura 2 Reparação do apoio através de empalmes com novas peças de madeira (adaptado de [8]). A introdução de elementos de madeira é uma opção de reforço adequada e pouco intrusiva, uma vez que consiste na adição de um material com características semelhantes ao existente. No entanto, é de referir que os elementos de madeira adicionados devem ser tratados uma vez que ficarão em contacto com peças de madeira deterioradas, passando, assim, a estar sujeitos a ataques de agentes biológicos [3]. Uma variante desta técnica consiste na aplicação de empalmes denteados, através de varões de reforço, colocados no elemento degradado oblíqua ou transversalmente, e colados com resina epoxídica (Figura 3). Figura 3 Aplicação de empalmes denteados (adaptado de [8]). Reconstrução das vigas pela utilização de varões de reforço selados com resina epoxídica Uma das soluções mais utilizadas em zonas afetadas por podridão ou pelo ataque de insetos consiste na substituição da parte degradada do apoio da viga por uma resina epoxídica ou por um novo elemento de madeira, que se ligam à madeira sã por varões de reforço de aço inox ou de fibras, normalmente de vidro. Este método consiste na reconstrução da parte degradada da madeira, utilizando resina epoxídica e varões, de forma a garantir a correta ligação à madeira sã, utilizando cofragens perdidas que, no futuro, servirão de proteção ao fogo. Se a zona degradada for muito extensa, é feita a sua substituição por um novo elemento de madeira, ligado à parte sã da madeira existente através de varões de aço ou material compósito, deixando uma junta de contacto posteriormente preenchida com resina epoxídica [1].

86 78 Reforço de elementos existentes de madeira Esta solução é normalmente mais utilizada nos apoios, embora possa ser utilizada em qualquer outro elemento. Os procedimentos habitualmente adotados são os seguintes: 1. Escoramento da viga ou do elemento em que se vai intervir, para posterior remoção da parte degradada; 2. Determinação das zonas da madeira que necessitam de substituição. Remoção de zonas degradadas, até chegar à madeira sã, fazendo-lhe uma impregnação com resina epoxídica. Se a zona degradada for extensa, deve-se substituir o segmento degradado por um novo em madeira (Figura 4); 3. Realização de furos e entalhes na parte sã da madeira, para o alojamento dos varões de reforço (Figuras 4 e 5); Figura 4 Corte da zona degradada da viga e execução de furos (adaptado de [8]). Figura 5 Furação a partir das faces laterais da viga (adaptado de [8]). 4. Limpeza de furos com jato de ar ou aspirador para remoção de poeiras e sujidade, para que a aderência não seja prejudicada; 5. Preenchimento dos furos com resina epoxídica; 6. Introdução de varões ou cavilhas de FRP pultridas imprimindo um movimento de rotação, de forma a evitar bolhas de ar (Figura 6); 7. Caso a opção seja a substituição do elemento por resina epoxídica, faz-se a montagem de uma cofragem de madeira para reconstrução dessa zona (Figura 6); Figura 6 Introdução de varões e execução da cofragem (adaptado de [8]). 8. Aplicação de resina epoxídica na cofragem, de módulo de elasticidade semelhante ao da madeira, de modo a obter uma melhor compatibilização das deformações (ver Figura 7); 9. Preenchimento dos furos existentes com cola (ver Figura 7); 10. Remoção do escoramento após polimerização dos materiais epoxídicos.

87 Jorge M. Branco 79 Figura 7 Aplicação de resina epoxídica na cofragem e nos furos (adaptado de [8]). Em coberturas, todas as ligações podem ser reforçadas recorrendo a este método. É uma solução de moderada intrusividade e mecanicamente eficaz (Figura 8). Figura 8 Reparação e reforço de ligações e apoios em coberturas (adaptado de [7]). Reforço pela introdução de resinas epoxídicas com peças metálicas ou materiais compósitos Há três formas de executar esta solução: pela introdução de barras de reforço; pela aplicação de placas de reforço internas; ou pelo envolvimento da peça com mantas, tecidos ou laminados FRP. A introdução de barras de reforço consiste na ligação de duas partes separadas de um elemento por meio de varões de reforço em aço inox ou FRP, através de uma resina epoxídica. A rigidez do elemento reforçado aumenta, diminuindo as suas deformações. A aplicação de placas de reforço internas seladas com resina epoxídica, conferem uma grande rigidez à ligação. Este método consiste na execução, a partir da face superior, de aberturas para alojamento das placas, com posterior aplicação da resina epoxídica e introdução das placas de reforço, normalmente em aço, mas podem ser também em materiais compósitos (ver Figura 9). Os procedimentos a seguir neste método são os seguintes (ver Figura 9): 1. Eliminação da parte degradada da madeira ou consolidação com uma resina epoxídica; 2. Execução das aberturas para alojamento das placas, com o cuidado de assegurar uma profundidade regular e de evitar desvios;

88 80 Reforço de elementos existentes de madeira 3. Colocação de uma chapa de apoio sobre a parede para que a carga concentrada das placas não provoque o seu corte ou esmagamento local. Introdução das placas de reforço, de aço ou de materiais compósitos; 4. É possível colocar peças de madeira ou resina a recobrir as placas, com dupla função, estética e contra o fogo. Figura 9 Reforço com placas internas seladas com cola epoxídica (adaptado de [8]). O envolvimento do elemento a reforçar com mantas, tecidos ou laminados FRP consiste num reforço por cintagem, em que o compósito, mais frequentemente fibra de vidro, é colado em torno do elemento a reforçar, de forma aumentar a capacidade resistente da madeira e de confinar a secção que apresente fendas ou outros defeitos [9]. Esta é uma técnica muito utilizada para reforçar localmente as zonas de ligação mecânica das estruturas de madeira, que são normalmente executadas com recurso a chapas metálicas fixadas por cavilhas, pregos ou parafusos de porca [10]. Aplicação de chapas metálicas Esta é uma solução muito usada no reforço ou reabilitação de estruturas de madeira. É um método de fácil aplicação, de moderada intrusividade, e que não exige a remoção da madeira degradada. As chapas ou perfis metálicos são fixados à parte sã do elemento deteriorado através de pernos ou parafusos de porca, evitando a remoção do material degradado (Figura 10). Esta solução dá origem a uma viga mista com capacidades superiores à solução previamente existente. Contudo, ao longo do tempo, perde capacidade de carga e pode sofrer grandes deformações. É um método que provoca algum impacto visual sendo por isso usado na maioria dos casos quando os elementos não se encontram à vista. Figura 10 Reforço de peças recorrendo a chapas e perfis metálicos (adaptado de [8]). Gattesco [11] sugere uma outra forma de aplicação desta solução, que consiste em fixar à face superior de cada viga uma chapa metálica, separada pelo soalho e fixa por ligadores metálicos (ver Figura 11).

89 Jorge M. Branco 81 Figura 11 Colocação de chapas metálicas sobre as vigas (adaptado de [11]). Esta solução pode ser complementada com uma treliça horizontal, fornecendo ao pavimento uma maior rigidez no plano. Esta estrutura é obtida pela fixação de uma cantoneira metálica às paredes de alvenaria que, por sua vez, se liga às vigas de madeira e às chapas metálicas do pavimento. Posteriormente, um sistema de chapas diagonais é soldado à cantoneira metálica perimetral, de forma a completar a treliça. Este sistema de reforço é usualmente coberto por um novo soalho (Figura 12). Figura 12 Esquema da treliça horizontal (adaptado de [11]). Aplicação de tirantes metálicos Este método é utilizado em pavimentos de forma a reduzir as deformações excessivas em vigas ou barrotes de grande vão, no entanto, não é uma técnica com aplicação frequente. No caso de coberturas, é aplicado quando estas sofrem deformações excessivas ou secção insuficiente, sendo essencialmente aplicado a pernas e madres. A colocação de tirantes metálicos na parte inferior das peças permite aumentar a sua inércia e melhorar o estado de tensão da madeira, ficando o elemento estrutural comprimido e o tirante tracionado (ver Figura 13). Segundo Arriaga [8], é um método que não aumenta consideravelmente a capacidade resistente do elemento. A grande dificuldade surge na colocação dos tirantes nas extremidades dos elementos, exigindo, por vezes, o seu desmonte. As soluções que utilizam varões e chapas de ancoragem de aço são pouco intrusivas na estrutura existente, contudo, requerem mão-de-obra especializada, grandes espaços, e esteticamente podem não ser as mais apelativas, ou seja, a sua aplicação não é sempre possível. É uma técnica reversível, com alguma complexidade e custo elevado [3].

90 82 Reforço de elementos existentes de madeira Figura 13 Aplicação de tirantes metálicos para reforço estrutural (adaptado de [8]). Uma outra possível aplicação desta técnica, consiste na colocação de tirantes de aço através dos barrotes existentes no pavimento. As barras de aço são fixadas aos cantos das divisões e postas em tensão por meio de esticadores localizados a meio-vão, entre os barrotes (Figura 14). É uma técnica bastante usada na reabilitação, principalmente em áreas reduzidas. O procedimento a adotar para a aplicação deste sistema é o seguinte: Levantamento do soalho e abertura de orifícios nos barrotes para a passagem dos varões; Colocação de perfis e outros elementos metálicos juntos às paredes, para permitir uma devida ancoragem; Colocação de varões e dos respetivos esticadores; Colocação do soalho. Figura 14 Reforço do pavimento com tirantes de aço (adaptado de [1]). Reparação de fendas em elementos de madeira É possível reparar fendas em elementos de madeira recorrendo a resinas epoxídicas e varões de reforço; chapas e perfis metálicos e parafusos de porca. As resinas epoxídicas e os varões de reforço, em aço inox ou materiais compósitos, são colocados transversalmente às fendas, permitindo a sua devida selagem. É feita a limpeza da fenda e injeção de resina epoxídica. Posteriormente, são executados furos transversais à fenda, nos quais se introduzem os varões de reforço e resina epoxídica (ver Figura 15).

91 Jorge M. Branco 83 Figura 15 Reparação de fendas com cola epoxídica e varões de reforço (adaptado de [7]). A utilização de chapas metálicas tem como objetivo principal reduzir e evitar a propagação de fendas existentes no elemento de madeira. As chapas são colocadas paralelamente ao plano da fenda nas faces opostas do elemento a reforçar, e ligadas por parafusos de porca (Figura 16). Esta solução permite uma maior continuidade do elemento e um aumento da sua rigidez. Com a aplicação de chapas de maior dimensão é possível reforçar mais que um elemento estrutural ao mesmo tempo. É um método com algum impacto visual, podendo ser inconveniente em pavimentos que estejam à vista. Para que o sistema funcione é importante apertar com regularidade os parafusos, o que se torna pouco prático [3]. Figura 16 Reparação de fenda recorrendo a chapa metálica exterior (adaptado de [8]). Os perfis metálicos são utilizados na mesma perspetiva que as chapas metálicas, embora sejam colocados lateralmente aos elementos de madeira, provocando um aumento da secção útil das peças. São ligados ao elemento de madeira através de parafusos ou pernos (Figura 17). Figura 17 Reparação de fenda recorrendo a perfis metálicos (adaptado de [8]). Em alguns casos é possível utilizar simplesmente parafusos de porca perpendicularmente ao plano das fendas, de forma a diminuir a sua abertura [1]. As desvantagens desta solução estão relacionadas com a necessidade regular de ajuste dos parafusos, o elevado impacto visual e a redução de secção resistente dos elementos. No entanto, é uma solução rápida e de fácil aplicação, efetuada em obra conjuntamente com a aplicação de resinas epoxídicas, para permitir uma maior rigidez e eficácia da intervenção. Consolidação de nós nas estruturas de madeira com reforço com chapas coladas A utilização de chapas como elemento de reforço, apesar de menos frequente, é também uma técnica possível. Consiste na construção de peças de aço inoxidável, colocadas em negativos feitos na asna, os quais são preenchidos com resina epoxídica (ver Figura 18).

92 84 Reforço de elementos existentes de madeira Esta solução permite o reforço e a consolidação de nós de estruturas de madeira danificados, fissurados ou com reduzida rigidez face aos esforços aplicados. É preferencialmente aplicável em ligações perna-linha e pendural-perna [7]. Figura 18 Reforço de nós nas estruturas de madeira com chapas coladas (adaptado de [8]). Reforço da ligação pavimento-parede Um dos problemas frequentemente encontrados nos edifícios antigos é a degradação da ligação entre as estruturas dos pavimentos e das paredes. Esta é particularmente importante no travamento horizontal das paredes estruturais e este reforço pode ser feito recorrendo a ferrolhos, chapas ou tirantes metálicos. Os ferrolhos são introduzidos na parede estrutural à qual estão ligados outros componentes metálicos. São solidarizados ao elemento de madeira através de parafusos de porca. As chapas ou vergalhões de aço são aplicadas sob o soalho, fixadas diagonalmente às vigas do pavimento e chumbadas às paredes transversais (e não às paredes de apoio do vigamento), paralelas às vigas de madeira (Figura 19). Figura 19 Aplicação de vergalhões de aço, em planta, à esquerda, e em corte, à direita (adaptado de [1]). A introdução de tirantes permite ligar os panos de parede de alvenaria opostos, o que, no caso das empenas soltas, paredes orientadas na direção das vigas do pavimento, se torna fundamental [3]. Colocação de novas vigas a dividir os vãos Esta técnica é bastante utilizada quando a estrutura do pavimento apresenta grandes deformações. Consiste na introdução de novas vigas de madeira, que dividem o vão do pavimento em dois ou mais, permitindo a redução da deformabilidade do pavimento.

93 Jorge M. Branco 85 É uma solução eficaz, no entanto aumenta a espessura do pavimento, não sendo de possível aplicação em todos os casos. A nova viga de reforço passa a receber grande parte da carga do pavimento, provocando a necessidade de reforço nos apoios desta na parede de alvenaria. É possível usar perfis metálicos em vez de vigas de madeira. Os perfis são colocados transversalmente às vigas do pavimento e apoiados nas paredes ou em outros perfis colocados paralelamente às vigas. Introdução de uma lajeta de betão Por vezes surge a necessidade de substituir todo o pavimento. No entanto, e para manter o valor patrimonial do edifício, mantém-se o pavimento antigo, apenas com função estética, e faz-se a alteração funcional do edifício, pela instalação de uma lajeta de betão. A substituição funcional recorrendo a uma lajeta de betão armado é aplicada quando se quer conservar a vista inferior da estrutura, mesmo que as vigas do pavimento se encontrem degradadas e com grandes flechas. Consiste na construção de uma lajeta de betão armado, com espessura entre os 8 e os 15 cm sobre o pavimento de madeira, utilizando o soalho como cofragem perdida (Figura 20). Segundo Branco [12], as principais vantagens desta solução são o aumento da capacidade de carga em relação ao original, aumento da rigidez à flexão e o aumento do funcionamento como diafragma. Aumenta, também, a espessura do pavimento, no entanto, o nível de vibrações diminui, o isolamento térmico e acústico aumentam de forma considerável, tal como a resistência ao fogo. É um método fácil e económico de implementar em obra. As principais desvantagens estão relacionadas com o significativo aumento de peso e altura do pavimento e com a complexidade na execução das ligações entre a laje e a parede e entre o betão e a madeira. A questão das ligações é fundamental, na medida em que a sua má execução pode provocar danos graves na estrutura do pavimento, da mesma forma que, se não houver solidarização estrutural, a lajeta de betão funcionará apenas como massa adicional, não contribuindo para a resistência do conjunto. Figura 20 Colocação de lajeta de betão sobre pavimento de madeira (adaptado de [8]). Introdução de uma camada de soalho sobre a existente Esta solução, descrita por Appleton [13], consiste na aplicação de um novo soalho perpendicularmente ao existente. No entanto, para facilitar a aplicação, o soalho existente tem de estar devidamente nivelado. É um método que melhora o desempenho estrutural do pavimento, embora só seja possível aplicar em alguns casos, uma vez que aumenta a cota do pavimento.

94 86 Reforço de elementos existentes de madeira 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS Foram analisadas diversas soluções de intervenção, recorrendo a diferentes materiais, como madeira, metal e compósitos, tendo em conta o grau de intrusividade das técnicas, bem como a sua reversibilidade. Foi dado especial destaque, por um lado, às técnicas inovadoras, que permitem a manutenção dos elementos construtivos originais ou, em alternativa, aos métodos que, sendo intrusivos, se servem dos materiais originalmente existentes. 4. AGRADECIMENTOS Este trabalho insere-se nos objetivos do comité RILEM TC 245 RTE Reinforcement of Timber Elements in Existing Structures. Não posso ainda deixar de agradecer aos meus alunos pela cedência de imagens. 5. REFERÊNCIAS [1] Costa L.F.S., Tipificação de soluções de reabilitação de pavimentos estruturais em madeira em edifícios antigos. Relatório de projeto submetido para satisfação parcial dos requisitos do grau de mestre em Engenharia Civil Especialização em Construções Civis, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, [2] Cruz H.M., Inspeção, avaliação e conservação de estruturas de madeira. 1as Jornadas de Materiais de Construção, [3] Dias T.I.M.P., Pavimentos de madeira em edifícios antigos. Diagnóstico e intervenção estrutural. Tese de Mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, [4] Faria J.M., Reabilitação de coberturas em madeira em edifícios históricos. A intervenção no Património: Práticas de Conservação e Reabilitação, [5] ICOMOS, Recomendações para a análise, conservação e restauro estrutural do património arquitectónico. (D.d. Universidade do Minho, Ed., & T.p. Oliveira, Trad.) [6] Silva S.M.D., Reabilitação estrutural da casa burguesa do Porto. Tese de Mestrado. Mestrado Integrado em Arquitetura, Universidade do Minho, [7] Lopes M.C., Faria J.A., Tipificação de soluções de reabilitação de estruturas de madeira em coberturas de edifícios antigos. PATORREB, 3º Encontro sobre Patologia e Reabilitação dos Edifícios, [8] Arriaga F., Intervencion en estruturas de madera. Madrid: AITIM, [9] Silva S.P.L., Juvandes L.F.P., Técnicas avançadas de reforço de estruturas de madeira com compósitos reforçados com fibras (FRP). CIMAD 04. 1º Congresso Ibérico. A madeira na construção, [10] Cruz H.M., Machado J.S., Moura J.P., Silva V.C., Reforço local de elementos estruturais de madeira por meio de compósitos., [11] Gattesco N., Macorini, L., Strengthening and stiffening ancient wooden floors with flat steel profiles. Structural analysis of historical constructions. New Delhi, [12] Branco J.M., Cruz P.J.S., Lajes mistas de madeira-betão, in Revista de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil, Universidade do Minho, n.º 15, 2002, pp. 5-18, URL: [13] Appleton J., Reabilitação de edifícios antigos. Patologias e tecnologias de intervenção. 1ªed. Amadora: Orion, ISBN

95 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 87 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora Análise de alguns exemplos de recuperação Filipe Ferreira AOF [email protected] SUMÁRIO A madeira tem feito parte das construções, ao longo dos tempos. Como material natural e acessível que é, tem sido aplicada nos vários elementos construtivos e com as mais variadas funções, desde a função estrutural, à de compartimentação de espaços, à decorativa, entre outras. Na época em que nos encontramos, numa grande sensibilização para os problemas ambientais e de sustentabilidade é importante refletir sobre o tipo de intervenção a fazer e os materiais e técnicas a utilizar, desde as tradicionais às novas tecnologias. Numa construção deve ser analisada a sua génese construtiva, decidindo, a partir daí, o tipo e grau de intervenção a fazer, seja de manutenção dos sistemas pré-existentes, seja recorrendo a outras técnicas. Para isso é fundamental o conhecimento das técnicas tradicionais de construção em madeira e da sua aplicabilidade, a par das novas tecnologias, com respeito pelo definido nas cartas internacionais em vigor. Contudo, para que uma intervenção seja bem sucedida é necessária uma equipa de profissionais qualificados, que abarquem todas as especialidades em causa, desde os projetistas aos que executam o trabalho com o seu saber, passando por arqueólogos e historiadores. Essa equipa deverá interagir entre si, de forma a garantir que o processo corra bem. O projeto de execução é, a este nível, o começo de todo o processo. Durante os trabalhos de intervenção, surgem frequentemente muitos dados novos, muitas surpresas, que irão condicionar a solução final. Apresentam-se neste artigo alguns casos de estudo, de intervenções em alguns edifícios representativos portugueses. PALAVRAS-CHAVE: ESTRUTURAS DE MADEIRA, TABIQUE, REABILITAÇÃO, DEFICIÊNCIAS EQUIPAS MULTIDISCIPLINARES 1. CONTEXTO BREVE ABORDAGEM DO TEMA Uma grande parte das construções do nosso património forma feitas empregando madeira, sendo muitas delas, quase exclusivamente constituídas por este material. A sua aplicação teve a ver com vários fatores, como a disponibilidade de materiais de construção existentes numa região, a sua facilidade de transporte, o tipo de edifício e a classe social dos proprietários, o grau de conhecimento, entre outros fatores. Na intervenção em edifícios confrontamo-nos muitas vezes com situações limite, em que é necessário optar por uma solução. Muitas vezes estamos na presença de operações simples

96 88 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora de manutenção, o que não oferece dificuldade, dado bastar limitarmo-nos a afinar ou substituir algum elemento ou revestimento. Muitas vezes basta uma pintura com uma tinta de protecção. O problema começa a surgir quando houve dano e a recuperação da estrutura passa, por exemplo, pela substituição de algumas partes da sua estrutura ou, no caso limite, na reformulação de toda a sua estrutura com eventual substituição integral. Outro fator a ter em conta tem a ver com as eventuais alterações à arquitetura dos edifícios, que poderá implicar a utilização de um sistema construtivo diferente. Um problema frequente nos nossos dias é o das estruturas em betão armado, existentes nos nossos edifícios antigos, executadas no século passado. A grande intrusividade dessas estruturas traduziu-se numa enorme perda patrimonial, com a supressão dos sistemas tradicionais de madeira, e num grande problema para os edifícios, dado o comportamento muitas vezes incompatível com o dos outros elementos, como por exemplo as ações estruturais sobre as estruturas primitivas e a sua pouca durabilidade ao nível das armaduras, bem como a degradação acelerada que provocam nos outros materiais, como por exemplo nas madeiras. As várias tentativas pensadas para a sua remoção e substituição por estruturas semelhantes às primitivas terão de ser cuidadosamente ponderadas, dados os estragos que poderão originar no edificado. Teremos portanto de considerar a possibilidade de encarar essas estruturas como uma fase mais na vida do edifício, passando a fazer parte da sua história e adaptá-las às funções atuais. São estas e outras reflexões que se farão nos exemplos a apresentar. 2. ALGUMAS CASOS DE UTILIZAÇÃO DE MADEIRA NAS CONSTRUÇÕES A madeira tem vindo a ser utilizada em várias partes dos edifícios. O tipo de madeira, bem como as secções, tem variado, ao longo do tempo, em função dos locais de proveniência. No caso das estruturas de madeira, as mais correntes em estruturas são o pinho, eucalipto, castanho e o carvalho. Em síntese, poderão enumerar-se os seguintes tipos de aplicação, ver Tabela 1. Tabela 1 Alguns casos de aplicação de madeira em edifícios antigos. Parte do edifício Fundações Estrutura Paredes exteriores e divisórias Coberturas Vãos Sistema construtivo Estacaria Vigamentos, colunas, travamentos Gaiola Taipa de rodísio Taipa de fasquio Estrutural (Asnas, madres, barrotes) Revestimento (soletos) Caixilharias (portas e janelas) Gradeamentos Numa intervenção deverão ser analisadas as as formas de aplicação, as suas caraterísticas, para, se escolher o melhor critério de intervenção, de forma a preservar a identidade do edifício, seja ela arquitetónica, estrutural, artística ou simbólica. No caso das estruturas de madeira importa refletir sobre a sua geometria e sobre a geometria dos seus constituintes, como na Figura 1.

97 Filipe Ferreira 89 (a) (b) Figura 1 Exemplos da geometria de estruturas de madeira e dos seus constituintes; (a) e (b) Perspetivas de estruturas de cobertura de madeira, com as várias partes que a compõem. Muitas vezes verificam-se geometrias complexas, de desenho apurado, de grande qualidade e dimensões, que nos fazem refletir sobre as dificuldades de que se terá revestido a sua execução, como no caso da estrutura da cobertura da Escadaria Nobre do Palácio da Bolsa, Porto, conforme se poderá verificar na Figura 2. Figura 2 Estrutura da cobertura da Escadaria Nobre do Palácio da Bolsa. O desenho das estruturas e dos seus acessórios é fundamental, tendo chegado aos nossos dias exemplares de grande qualidade.

98 90 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora 3. AS LIGAÇÕES Ao longo dos tempos tem havido vários tipos de conexão entre as várias peças de madeira, desde as ligações madeira/madeira, até às peças metálicas. Na sua essência os sistemas em si mantêm-se, para além dos novos pormenores, resultado da evolução do conhecimento e da investigação em novas técnicas (Figuras 3 e 4). (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 3 Exemplos; (a) a (e) Ligações madeira/madeira; (f) Ligações metálicas.

99 Filipe Ferreira 91 Figura 4 Exemplos de ligações contemporâneas. 4. ALGUMAS DEFICIÊNCIAS ENCONTRADAS NAS INTERVENÇÕES Quando analisamos em pormenor uma construção, particularmente no caso de coberturas de madeira, observamos várias anomalias, típicas da degradação como a fluência, a degradação biológica e as consequências das ações termo-higrométricas, com predominância de umas ou outras, caso a caso, em função dos vários fatores existentes, resultantes da especificidade da construção, ver Tabela 2 e Figura 5.

100 92 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora Tabela 2 Anomalias mais usuais em estruturas tradicionais de cobertura em madeira. Anomalias Podridões Deformações Fungos Possíveis causas Insetos xilófagos Presença de água Má qualidade das madeiras Elementos estranhos em contacto (BA) Secção mal dimensionada Assentamentos, rotações do edifício Ocorrência de danificações Ligações deficientes entre as peças Presença de água Contacto com o ambiente exterior Falta de manutenção (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Figura 5 Exemplos de anomalias mais usuais encontradas em estruturas de coberturas em madeira; (a), (b), (f) e (h) Podridões; (c) Deformações; (d) Fungos; (e) Ligações deficientes; (g) Fraturas.

101 Filipe Ferreira OPÇÕES E METODOLOGIA DE INTERVENÇÃO A intervenção neste tipo de estruturas poderá ser feita em vários níveis, consoante o seu estado de conservação ou alteração, as características arquitetónicas e a sua autenticidade. De uma forma geral, poder-se-ão considerar vários níveis de intervenção, desde a menos intrusiva, como reparação pontual de uma pequena parte, até à substituição integral, em casos extremos de degradação, ver Tabela 3. Numa intervenção deste tipo, muitas vezes não há uma única solução. Tabela 3 Níveis de intervenção em estruturas de madeira em coberturas. Níveis de intervenção: 1. Reparação pontual de elementos degradados 2. Substituição pontual, com materiais e técnicas tradicionais 3. Substituição integral com materiais e técnicas semelhantes às existentes 4. Reforço de estruturas existentes com recurso à aplicação de elementos novos de outra natureza 5. Substituição integral por uma nova solução estrutural com recurso eventual a novos materiais e novas técnicas Nas intervenções de reabilitação quer no património classificado, quer no Património corrente, deverá ser seguida uma metodologia que salvaguarde as características do edifício. Essa metodologia deverá compreender várias fases, ver Tabela 4. Tabela 4 Metodologia a seguir para uma intervenção. Intervenções de conservação, reparação e recuperação - Fases: 1. Recolha de informação de avaliação da capacidade de desempenho da construção 2. Determinação das causas da existência de danos 3. Avaliação correta da importância e extensão das degradações 4. Escolha de medidas corretivas menos intrusivas e melhor adaptadas 5. Definição atempada e planeada das intervenções 5. Monitorização do comportamento, após as intervenções Contudo, como foi já referido neste texto, os trabalhos de intervenção definitivos são sempre pensados na fase de obra, com uma equipa multidisciplinar, que entenda o Património e os seus problemas e responda com boas soluções aos imprevistos que sempre surgem nestas intervenções (Figura 6), ver Tabela 5.

102 94 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora Tabela 5 Passos para o tratamento in loco das estruturas em madeira. Fases da intervenção: 1. Trabalhos preliminares de proteção; 2. Remoções faseadas; 3. Aspiração e limpeza; 4. Mapeamento das anomalias e definição do plano de intervenção; 5. Remoção manual das partes não funcionais de madeira; 6. Desinfestação dos madeiramentos e do coroamento das paredes; 7. Substituição total ou parcial das partes disfuncionais; 8. Tratamento dos elementos em betão armado; 9. Fornecimento e aplicação de reforços em aço inoxidável; 10. Aplicação de parafusos autorroscantes em aço inoxidável; (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 6 Alguns aspetos do tratamento das estruturas de madeira; (a) Medição do teor de humidade; (b) Desbaste de podridões; (c) Pulverização com produto xilófago; (d), (e) e (f) Injecção com produto xilófago. 6. ALGUNS CASOS DE ESTUDO Serão abordados de seguida alguns casos de estudo. A abordagem não será exaustiva, abrangendo a totalidade das intervenções. Serão focados, em cada caso, apenas alguns casos de realce, tendo sido escolhidos vários contextos diferentes. Serão analisadas, sumariamente, as possíveis causas das anomalias, o enquadramento arquitetónico e histórico e as soluções encontradas, ver Tabela 6.

103 Filipe Ferreira 95 Tabela 6 Casos de estudo escolhidos. Casos de Estudo Caso apresentado Casa Barbot, V. N. Gaia Reabilitação de uma parede de tabique Parque da Boavista Paredes de tabique 6.1. Casa Barbot Trata-se de uma antiga residência unifamiliar, erguida em 1904, da autoria do arquiteto Ventura Terra, ", o escultor Alves de Sousa, o mestre estucador Domingos Baganha, e o pintura Veloso Salgado, responsável pela decoração de algumas divisões. Encontra-se classificado como Imóvel de Interesse Público desde 1982, pertencendo à Câmara Municipal de Gaia onde instalou a Casa da Cultura, e área destinada a exposições e à promoção de eventos como debates, colóquios, seminários, workshops, lançamento de livros e momentos musicais. É o único exemplo de arte nova em V.N. de Gaia. A intervenção apresentada foi feita numa parede de tabique, onde se verificava uma deformação acentuada para fora do plano vertical, motivada pelas infiltrações de água, numa época anterior da casa, do esgoto de uma banheira no andar superior. O projeto d arquitetura foi executado pela arquiteta Cristina Costa, da C. M. Gaia e o projeto de estruturas esteve a cargo do Prof. Aníbal Costa e da Engª Esmeralda Paupério, do NCREP. A intervenção compreendeu o acesso à estrutura pela face mais acessível, revestida a azulejo, visto a outra face estar revestida a estuque, com ornamentos, e pintura mural. Essa face foi protegida com escoramento almofadado e aplicação de um faccing, para proteção desses revestimentos. A infiltração continuada de água provocou o apodrecimento de grande parte dos madeiramentos, quer dos pranchões, quer do fasquio. Tratava-se de uma parede de tabique, com fasquio por ambas as faces e duas camadas de pranchões de madeira de pinho, uma vertical e outra inclinada a em X. As peças com podridão foram substituídas pontualmente, com a colocação de próteses do mesmo tipo de madeira, com tratamento preventivo em autoclave. As ligações metálicas, em ferro, entre a parede de tabique e a parede de alvenaria pedra exterior foram tratadas com remoção das partes em degradação e aplicação de um conversor de ferrugem. Forma colocados ligadores novos, em aço inoxidável AISI 316, nas ligações em X. Por fim, foi feito um reboco, em argamassa de cal extinta e areia, semelhante ao primitivo, e foi reaplicado o azulejo, também com recurso a argamassa de cal (Figura 7).

104 96 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) (j) (l) (m) (n) (o) (p) (q) Figura 7 (a) Casa Barbot; (b) e (c) Escoramentos; (d) Faccing na face de pintura mural; (e) e (f) Escoramentos; (g), (h) e (i) Estrutura de madeira, após remoção do revestimentos, na face revestida a azulejo; (j) Ligador após tratamento; (l) e (m) Ligadores em aço inoxidável; (n) e (o) Estrutura da parede após intervenção; (p) e (q) Revestimentos pelas duas faces.

105 Filipe Ferreira Parque da Boavista, Braga O edifício em causa, concluído em 1910, sofreu um grande incêndio na primeira metade do século passado, que lhe destruiu a maior parte das coberturas e revestimentos de tectos, com, por exemplo estuques. A posterior reconstrução da cobertura apresentava uma má solução construtiva. Nos trabalhos de reconstrução do edifício, a opção foi a de manter as estruturas e compartimentação pré-existentes, sendo apenas alterada a cobertura, recriando a inicial, sendo esta última a opção escolhida pela equipa, constituída pelos Arq.tos Francisco Azeredo, L. Costa e Teresa Ferreira. Esta opção foi tomada por razões de coerência do desenho inicial e por razões funcionais, para evitar a constante entrada de águas das chuvas no edifício (Figuras 8 e 9). (a) (b) (c) (d) (e) Figura 8 (a) Parque da Boavista; (b), (c) e (d) Cobertura antes da intervenção; (e) Reconstituição da cobertura primitiva. (a) (b) Figura 9: (a) e (b) Compartimentação antes e após a intervenção.

106 98 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora As divisórias interiores, em tabique, foram reabilitadas, com aplicações pontuais de próteses do mesmo tipo de madeira, substituição do fasquio e tratamento das ligações metálicas (Figura 10). (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Figura 10: (a) a (d) Antes da intervenção; (e) e (f) Durante a intervenção; (g) e (h) Compartimento antes e depois da intervenção.

107 Filipe Ferreira REFERÊNCIAS [1] Cóias V., Inspeçoes e Ensaios na Reabilitação de Edifício, Lisboa, IST Press, [2] Cóias V., Reabilitação Estrutural de Edifícios Antigos, Lisboa, Argumentum/GECoRPA, [3] Appleton J., Reabilitação de Edifícios Patologias e Tecnologias de Intervenção Lisboa, Edições Orion, [4] Paula R.F., Cruz H., Reabilitação pouco intrusiva de vigas de madeira um caso de estudo, 2º PATORREB, Porto, 2006 [5] Cruz P.J., Negrão J.H., Branco J.M., A Madeira na Construção. CIMAD 04 1º Congresso Ibérico A Madeira na Construção, 25-26/03/2004, Guimarães, Portugal, [6] Adam J.P., La Construction Romaine, matériaux et techniques, [7] Chudoba, M., On Wood Joints in Construction. Meri-Lappi Institute, University of Lapland & University of Oulu

108 100 As estruturas tradicionais de madeira antes e agora

109 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 101 Intervenções no património edificado Castelo dos Mouros, Sintra Ricardo Miranda UBIQUIDADE Arquitectura e Multimédia, Lda. Lisboa [email protected] SUMÁRIO Estudo de caso sobre a metodologia de abordagem ao nível do projecto de arquitectura da intervenção efectuada no Castelo dos Mouros em Sintra. Trata-se da instalação de um centro de apoio ao visitante no interior do cerco de muralhas no lugar das antigas cavalariças, que tem como principais características a utilização de madeira na sua construção, particularmente a madeira de acácia, e a preservação do património arquitectónico e arqueológico. PALAVRAS-CHAVE: INTERVENÇÕES, PATRIMÓNIO, CASTELO, MOUROS 1. INTERVENÇÕES NO PATRIMÓNIO EDIFICADO - CASTELO DOS MOUROS, SINTRA Figura 1 Centro de Apoio ao Visitante do Castelo dos Mouros Parques de Sintra Monte da Lua. A criação do núcleo de apoio ao visitante decorreu da inexistência de qualquer estrutura de apoio no interior do castelo e à necessidade da musealização do conjunto de modo a

110 102 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra proporcionar uma experiência de visita mais completa, que se limitava à utilização do castelo como miradouro, ignorando todo o potencial histórico, arqueológico e arquitectónico. A intervenção tem como premissas a preservação do património construído e arqueológico, a acessibilidade e a sustentabilidade, mas marcada por um carácter próprio e contemporâneo e que seja uma mais valia na experiência da visita ao Castelo dos Mouros. Tendo em conta a importância patrimonial, arqueológica e ambiental do recinto, optou-se por criar uma solução de total reversibilidade, sendo as opções formais e materiais reflexo dessa intenção, sobretudo através da utilização de madeira local, proveniente de abates de limpeza das matas dos Parques de Sintra. A criação de construções sobrelevadas procura reduzir a pegada no solo e permitir a fruição e utilização dos espaços das ruínas. Procurouse ainda a utilização de materiais não agressivos com o ambiente e soluções construtivas que procuram não interferir com as estruturas existentes (Figura 1) O Castelo dos Mouros [1] O Castelo dos Mouros, construído no topo de um dos cumes rochosos mais altos da Serra de Sintra, localiza-se no interior da Paisagem Cultural de Sintra, classificada pela UNESCO como Património Mundial (1995), e é um dos símbolos mais significativos da ocupação muçulmana da Península Ibérica. Figura 2. Figura 2 Vista aérea sobre o castelo dos mouros. Classificado como monumento nacional em 1910, foi sempre um dos locais mais visitados da região de Lisboa, devido à sua relação simbólica com o passado histórico da região e pelo sítio, de onde é possível admirar uma espectacular vista panorâmica da costa, da vila de Sintra e até Mafra. O Castelo, construído no século X, foi considerado uma das principais estruturas militares do Gharb al-andalus, funcionando como defesa da Costa Atlântica e do acesso marítimo à cidade de Lisboa.

111 Ricardo Miranda 103 Apresenta duas cinturas irregulares de muralhas em alvenaria de granito, sendo a interior constituída por cinco torres principais e várias pequenas torres de forma quadrada ou circular, encimadas por caminhos de ronda e ameias. Figura 3. Figura 3 Infografia: Anyforms Design. Integra uma Alcáçova, que alberga a Torre de Menagem, ruínas de dois edifícios antigos adjacentes às muralhas comumente identificados como Antigas Cavalariças uma Cisterna com 100m2 e encimada por duas clarabóias de pedra, e agrega ainda, entre as duas cinturas de muralhas, as ruínas da Igreja de S. Pedro de Canaferrim (século XII). Figura 4.

112 104 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra (a) (b) (c) (d) Figura 4 (a) Alcáçova; (b) Antigas cavalariças; (c) Cisterna; (d) Igreja S. Pedro Canaferrim. Na muralha exterior existem duas portas: a que permite o acesso através da Calçada da Pena e a que dá acesso para quem vem a pé da vila de Sintra por Santa Maria O desafio arquitectónico do projecto do castelo dos Mouros O desenvolvimento de um projecto de arquitectura é a busca da resolução de um conjunto alargado e variado de problemas (técnicos, estéticos, económicos, financeiros, emocionais, entre muitos outros) e a sua descodificação num objecto formal/espacial. Na elaboração do núcleo de acolhimento ao visitante do Castelo dos Mouros essa teia de questões tornou-se ainda mais complexa pela delicadeza da envolvente patrimonial histórica e natural, precisamente o objecto da missão da Parques de Sintra Monte da Lua, S.A. responsável pela gestão, recuperação e conservação do património histórico e natural da Paisagem Cultural de Sintra, classificada como Património da Humanidade pela Unesco. A abordagem a este local único e tão imbuído de carga histórica e simbólica determinaram a singularidade desta projecto onde se pretendia a preservação do património, mas ao mesmo tempo criar um objecto arquitectónico marcado por um carácter próprio e contemporâneo.

113 Ricardo Miranda 105 Num contexto de intervenção em estruturas já existentes é sempre adicionado um elevado grau de incerteza ao projecto, as soluções apresentadas buscaram integrar em si mesmas um factor de elasticidade de modo a puderem enfrentar os imponderáveis próprios da incerteza tomar parte em algo que à partida não se consegue determinar, ao contrário das situações típicas de construção onde o processo ocorre de forma linear (a envolvente é perfeitamente determinada e se trabalha do chão para cima ), no campo da reabilitação, e por diversos motivos, é normalmente impossível proceder às escavações e demolições numa fase anterior ao desenvolvimento do projecto. A descoberta do conjunto de vestígios e objectos na zona de implantação das construções a erigir e a sua importância obrigaram a rever todo o projecto desde a sua fase mais inicial o programa base -, obviamente com implicações e alterações nas fases subsequentes, mas a agilidade da abordagem permitiu encontrar soluções no seio do próprio projecto e resolver o novo programa sem comprometer a abordagem e o desenho desenvolvidos até aí O projecto A criação núcleo de acolhimento ao visitante decorre da inexistência de qualquer estrutura de apoio ao visitante no interior do castelo e à necessidade da musealização do conjunto de modo a proporcionar uma experiência de visita mais completa, que se limita actualmente à utilização do castelo como miradouro, ignorando todo o potencial histórico, arqueológico e arquitectónico. A análise à experiência de visitação do castelo revelou que esta estrutura tinha um poder de atracão enorme sobretudo pela localização acima da Vila e era demonstrada nos números de visitantes. A recuperação dos caminhos pedonais de acesso ao castelo, sobretudo o acesso por Santa Maria, reforçaram a ligação directa entre a vila e o castelo. A chegada de visitantes não se restringia agora apenas a um único ponto de acesso como anteriormente e o esquema de funcionamento das bilheteiras do Castelo tornara-se ineficaz. Existia uma grande deficiência na informação ao público sobre as estruturas construídas e naturais, sobre a história do local e dos seus ocupantes, quer por ausência de meios físicos de informação quer porque simplesmente ainda não haviam sido estudados. Era necessário criar um núcleo de acolhimento no interior da muralha do Castelo dos Mouros, que contivesse os serviços de recepção, bilheteira, loja, cafetaria e áreas de apoio às diversas actividades a desenvolver, nomeadamente a possível utilização da praça de armas como recinto para eventos. O local escolhido é o das duas antigas cavalariças dentro do perímetro da Cerca Interior da Muralha, junto à sua entrada, delimitado pela Muralha do Castelo e pelos paramentos das ruínas das cavalariças. O desafio principal deste projecto foi o contacto entre as novas estruturas e o património edificado, a ligação entre o antigo e o novo e modo como essa relação seria estabelecida. Como garantir a preservação de uma herança patrimonial milenar ao introduzir elementos e programas contemporâneos? Em resposta a esta questão procuramos uma solução holística que definisse a nossa abordagem. Esta atitude deveria ver-se reflectida em todas as vertentes da intervenção. A palavra chave foi assim a reversibilidade, que se tornou numa premissa básica ao longo de todo o processo de desenvolvimento do projecto. Quer ao nível da abordagem ao património edificado, quer ao natural ou ambiental a escolha foi a de um respeito pelo existente e a busca pela criação de uma construção transitória no tempo.

114 106 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra Obviamente o conceito de transitório é alterado por uma visão mais alargada do tempo, ou por um entendimento não relacionado com a escala humana desse mesmo tempo. A realidade ou o tempo correm em ritmos diferentes, esta percepção leva-nos a entender que o tempo do programa definido para este espaço funciona num ciclo temporal que embora se considere longo em termos humanos será muito breve quando comparado com o tempo de vida do castelo, ou com os ciclos naturais mais longos. Esta ideia de transitório foi materializada pela utilização de componentes e métodos construtivos que não agredissem a envolvente e que fossem passíveis de remoção e reciclagem. A procura de minimizar ao máximo os pontos de contacto foi também um factor importante. A opção tomada foi a de criar um conjunto de edificações sobrelevadas sobre estacas e interligadas por passadiços acima do solo, constituídos sobretudo por rampas de modo a permitir a acessibilidade de um modo mais abrangente e fluído. A ideia da utilização na construção de madeira proveniente dos abates de limpeza das matas dos Parques de Sintra surgiu numa das visitas ao local quando se procedia a esse trabalho e veio reforçar conceptualmente e materialmente a ligação ao local que se pretendia. A materialidade dos objectos construídos seria uma reinterpretação da envolvente natural. Um momento em particular revelou-se crítico neste processo e pôs à prova todas as nossas opções. Foi, curiosamente, na data combinada para a entrega do projecto de execução que fomos informados dos achados nas escavações arqueológicas. Entre eles encontravam-se os silos e o paramento de alvenaria de pedra que nos retiravam o chão na zona da cavalariça Norte. Surgia no entanto a oportunidade perfeita para dar ao visitante um local onde se pudesse assistir à génese da existência do Castelo, onde as diferentes camadas que o compõem e que mostram as distintas ocupações ao longo dos tempos eram visíveis, uma câmara onde se viajasse no tempo e onde o visitante poderia vislumbrar a História. A primeira consequência foi a que o conjunto de estruturas situadas na cavalariça Norte perdia a localização dos pilares que as sustentavam porque conflituava com a localização dos achados, a segunda foi que a fragilidade da rocha onde se situavam os silos obrigava a que o local fosse abrigado dos elementos, sobretudo das águas pluviais que poderiam levar à completa desagregação dos silos. Perante este cenário vimo-nos obrigados a fazer desaparecer todos os elementos que constituíam o piso 0 da cavalariça norte para dar lugar ao novo espaço expositivo. A solução encontrada foi a de literalmente seccionar esta zona e introduzir uma plataforma que servisse de cobertura a essa área. Por baixo correria um passadiço que permitiria a visitação a este novo espaço. Estes achados colocaram ainda um outro desafio que até agora tinha sido evitado, a criação de uma cobertura completa numa das áreas da intervenção, que implicava um contacto linear continuo com a muralha para a recolha das águas da chuva. Esse contacto tinha ficado limitado até então a um único ponto. A solução encontrada passa pela introdução um rufo de zinco inserido nas juntas dos blocos de pedra que constituem as muralhas evitando qualquer dano permanente às alvenarias, sendo que as massas das juntas também irão passar por um processo de reabilitação. Esta abordagem quase cirúrgica foi a forma encontrada de garantir que as muralhas não seriam perfuradas.

115 Ricardo Miranda Considerações finais As premissas consideradas de raiz estiveram presentes ao longo do projecto e também na resolução desta alteração. Tomar a sustentabilidade e de um modo mais específico a reversibilidade como estratégia de abordagem às preexistências históricas e naturais revelou-se uma estratégia muito preciosa no projecto do núcleo de acolhimento ao visitante do Castelo dos Mouros pois permitiu fazer face a todas as demandas que surgiram ao longo do processo e integrar na construção (de diversas formas) partes desse próprio património. Acreditamos que as opções tomadas serão uma mais valia e que o núcleo de acolhimento ao visitante irá potenciar a experiência da visita ao Castelo dos Mouros. Figura 5. (a) (b) (c) (d) (e)

116 108 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra (f) (g) Figura 5 (a) Centro de apoio ao visitante vista geral; (b) Acolhimento e loja; (c) Passadiços e volumes; (d) Vista geral; (e) Antigas cavalariças; (f) Igreja S. Pedro Canaferrim vista geral; (g) Interior. 2. AGRADECIMENTOS Um agradecimento particular ao Prof. António Lamas. Muito agradeço ao Engº Jorge Branco pelo convite a participar no seminário. Quero agradecer a toda a equipa que participou na intervenção: - Proprietário do imóvel Parques de Sintra Monte da Lua, S.A. - Gestão / coordenação da intervenção Eng. Daniel Silva, PSML Eng.ª Vanessa Ferreira, PSML Dr.ª Maria João Sousa (Responsável Arqueologia), PSML - Financiamento Parques de Sintra Monte da Lua, S.A. (2,6 milhões de euros) PIT - Programa de Intervenção do Turismo (600 mil euros) - Empresa de construção AOF Eng. Filipe Ferreira Eng. Pedro Santos Eng. Pedro Sarmento Apoio na execução de estruturas em madeira lamelada PORTILAME Apoio na recuperação e restauro de muralhas IN SITU HENUTAL SOTECNOGAIO

117 Ricardo Miranda 109 Serração e Tratamento de madeira de acácia MARTO E OLIVEIRA FRANCISCO SARAIVA Enquadramento paisagístico IDEALJARDINS Grua-teleférico de carga LEDESCHER CABLECRANE SYSTEMS SOVEPER - Arquitetura Arq. Ricardo Miranda Arq. Miguel Fevereiro (Anteprojecto, Execução e 3D) UBIQUIDADE - Paisagismo Nuno Oliveira Diretor Técnico para o Património Natural da Parques de Sintra Monte da Lua SA Inês Castro Caldas Arquiteta Paisagista da Parques de Sintra Monte da Lua SA - Projecto de Engenharia Estruturas de Madeira Prof. Aníbal Costa Eng. Tiago Ilharco Eng. Walter Lopes FEUP / NCREP Estruturas Metálicas Prof. Augusto Gomes Prof. Francisco Virtuoso Eng. André Silva CIVILSER Especialidades Eng. Luís Ribeiro (IE e Iluminação Cénica) Eng. Paulo Sampaio (IE) Eng. António Dias (IM) Eng. Vítor Ribeiro (IH) ECA PROJECTOS Parceiros do Projecto IST Instituto Superior Técnico UNL Faculdade de Ciências Sociais e Humanas 3. REFERÊNCIAS [1] Sousa M.J., Castelo dos Mouros, Revista Património, n.º 2, 2014.

118 110 Intervenções no património edificado - Castelo dos Mouros, Sintra

119 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 111 Construções em madeira Vantagens plásticas na reabilitação António Monteiro Guedes Monteiro Guedes, Arquitectura, Lda., Porto SUMÁRIO Questões que importam na decisão de reabilitar, problemas de princípio e questões de ordem plástica, artística e sensorial PALAVRAS-CHAVE: REABILITAÇÃO, HABITAÇÃO, ASPECTOS PLÁSTICOS 1. PONTO PRÉVIO Vivo numa casa do final do século XIX, no Porto que reabilitei em Confesso que na questão da construção e particularmente da habitação tenho uma envolvente muito conservadora onde as casas vão passando de antepassados para as novas gerações que por sua vez fazem todos os esforços para transmitir esse legado às gerações vindouras. O artigo que aqui apresento, longe de ser um artigo académico, é uma reflexão sobre a minha experiência na área de Restauro e Reabilitação de Edifícios. Figura 1 Casa Almendra e Guedes (Porto 2008) Detalhe da escada central.

120 112 Construções em madeira - Vantagens plásticas na reabilitação 2. INTRODUÇÃO Faço a ressalva quanto à questão da habitação porque entendo que, como profissionais e principalmente como teóricos, nos princípios que defendemos, é fácil distanciarmo-nos do verdadeiro objectivo do nosso trabalho, a construção de espaços eficazes, em equilíbrio com os seus habitantes. Figura 2 Casa Almendra e Guedes (Porto 2008) Sala de Estar. O facto de residir numa casa restaurada de acordo com os princípios que defendo trouxeme não o posso esconder algumas surpresas, (nem todas boas) mas reforçou no essencial a postura que tenho em relação a estes edifícios. São edifícios que, seguindo um plano de manutenção indicado, resistem muito bem ao envelhecimento. Por outro lado os seus problemas são facilmente detectáveis através de sinais claros que a própria construção nos transmite sem recurso a equipamento especializado. Grande parte das suas peças são substituíveis e raramente corremos o risco de serem descontinuadas ou haver rotura de stock. São ainda construções facilmente adaptáveis em termos construtivos às necessidades reais da habitação actual. 3. REABILITAÇÃO QUESTÕES FREQUENTES (FAQ) A Reabilitação coloca-se geralmente como uma alternativa em contraponto com a construção, uma equação na qual pesam uma série de argumentos esgrimidos por várias partes intervenientes na obra com interesses muitas vezes distintos. É inegável a facilidade com que hoje podemos controlar tecnicamente vários factores de forma a aproximar uma construção tradicional dos standards e normas actuais.

121 António Monteiro Guedes 113 Figura 3 Teatro Cinema de Fafe (Fafe 2003/09) Vista da Plateia. Entendo, que a reabilitação passa essencialmente por um problema de consciência 1. Numa vertente global na medida em que os recursos de que dispomos não são infinitos, 2. Consciência sobre a paisagem uma vez que a sua diversidade está inversamente relacionada com a quantidade de construção que produzimos. 3. Económica na medida em que começando pelo valor do solo até aos recursos que são aplicados na construção de uma habitação nova a diferença de custo é geralmente significativa. 4. Histórica na medida em que cada construção contém um património histórico indissociável, contado pela sua localização, construção ou uso conhecido e passível de ser lida nos elementos construtivos que a compõem. Lembro aqui a importância que ultimamente têm ganho os centros históricos das cidades que se revelam Museus abertos à custa da reabilitação cuidada do seu parque imobiliário e que Guimarães é um exemplo pioneiro no nosso país. 5. Cultural, uma vez que a construção está intimamente ligada ao quotidiano dos seus habitantes, é por eles criada e transformada de acordo com a sua cultura contemporânea.

122 114 Construções em madeira - Vantagens plásticas na reabilitação 4. REABILITAÇÃO QUESTÕES PLÁSTICAS Além destas questões incontornáveis existe uma mais-valia significativa na reabilitação - aqui permitam que me estenda a outras artes da construção de ordem plástica. Figura 4 Casa Raquel Guimarães (Guimarães 2005/13) Acessos durante a Obra e após a intervenção. Antes de mais, pela capacidade que temos hoje de recuperar edifícios em elevado estado de degradação, com técnicas apuradas trazendo-os para a actualidade em todo o seu esplendor artístico e construtivo. Este só por si poderia ser um argumento determinante, mas durante a minha prática profissional tenho experimentado algumas formas de intervenção com alguma surpresa enquanto aos seus resultados. A utilização de métodos tradicionais de construção permite recriar sobre o original, ambientes, texturas e mesmo sensações que contribuem para o ambiente geral da Obra. Trata-se muitas vezes de aspectos que não são reproduzíveis por fotografias, mas apenas pela experiência tridimensional e acima de tudo sensorial. Falo da aplicação ou restauro de materiais tradicionais que imprimem na obra um aroma ou um determinado equilíbrio higrométrico muito distinto (não quero aqui fazer distinções de valor). Por exemplo a aplicação de tintas à base de óleo de linhaça, cujo aroma permanece por alguns anos realça a expressividade do edifício através de um sentido pouco comum (ou pouco estudado) na área técnica: O olfacto. Mas os exemplos não param aqui. A madeira

123 António Monteiro Guedes 115 de riga imprime nas construções também um aroma característico e mesmo o pinho com o seu aroma a resina seca é capaz de despertar a memória de alguma casa antiga acabada de reparar por onde passamos. Por outro lado as estruturas tradicionais de madeira revelam-se muito equilibradas permitindo a transferência de vapores e temperaturas dentro do edifício resultando num ambiente muito uniforme. A própria superfície de uma parede em tabique com uma pintura caiada pode revelar texturas inusitadas que se deformam com o tempo através de pequenas intervenções ou do próprio movimento do edifício criando dessa forma a sua própria narrativa. Figura 5 Casa Raquel Guimarães (Guimarães 2005/13) Acessos. A minha perspectiva de reabilitação plástica de um edifício não se reduz no entanto ao uso de materiais tradicionais. Retomando a questão do início deste texto, entendo que a manutenção destas estruturas passa pela sua actualização e reparação. Na minha prática tenho tentado criar uma gramática de intervenção que me tem servido de orientação em edifícios de habitação. Trata-se de um princípio de verdade da construção. Chamei-lhe assim na última comunicação que realizei porque resume bastante bem o conceito e o resultado do trabalho. Trata-se essencialmente de estabelecer uma regra sob a qual todos os elementos transparecem a sua identidade, idade e método construtivo e aplica-se essencialmente a elementos danificados onde a questão se coloca entre a substituição ou um certo tipo de imitação para aproximação à envolvente. As novas peças por falta de oxidação ou pela contemporaneidade do desenho, começam por assumir um aspecto dissonante se vistas em pormenor mas acabam por integrar-se pela forma repetida do conjunto e pela sua evolução física. A questão plástica, para além da perspectiva física e sensorial que acabei de descrever engloba ainda o projecto e a forma de intervir.

124 116 Construções em madeira - Vantagens plásticas na reabilitação Figura 6 Casa Jorge Pedrosa (Abrunheira 2007) Detalhe de pavimento. 5. O PROJECTO SEGUNDO UMA MAIS-VALIA PLÁSTICA Definitivamente o que mais me entusiasma no início de um trabalho é a possibilidade de evoluir a partir de uma base complexa onde estão invariavelmente pré-definidas estruturas programáticas, físicas e métodos construtivos. A possibilidade de criar ou recriar espaços e ambientes complexos, cheios de informação, memórias e sensações. Essa é a mais-valia plástica no processo criativo. No nosso trabalho tentamos que ela seja visível nos detalhes e na complexidade do edifício sem fugir à responsabilidade de datar as nossas intervenções mas aproveitando as capacidades que obra e materiais têm para oferecer. O trabalho toma a dimensão de uma equação com infinitas variáveis, o que a meu ver aumenta exponencialmente as possibilidades de soluções e consequentemente o prazer em descobri-las. Figura 7 Casa Jorge Pedrosa (Abrunheira 2007) Sala de Jantar.

125 António Monteiro Guedes AGRADECIMENTOS Aos proprietários das habitações descritas no artigo e durante o seminário nas pessoas da Prof. Dra. Raquel Guimarães e Prof. Dr. Jorge Pedrosa. 7. REFERÊNCIAS [1] Fotografia do Teatro Cinema de Fafe FG+SG

126 118 Construções em madeira - Vantagens plásticas na reabilitação

127 Seminário Intervir em construções existentes de madeira 119 Restoration of historical timber structures Criteria, innovative solutions and case studies Giorgio Croatto, Umberto Turrini ICEA, Department of Civil, Environmental and Architectural Engineering, University of Padua, School of Engineering ABSTRACT The topic of the restoration of historical timber structures is actually very important and it is still susceptible to possible improvements and enhancements, especially considering the numerous mistakes that were made in the past years as a result of a certain superficiality and also of the enthusiasm created by the advancement of knowledge in the field of chemicals products such as epoxy resins or resin shotcretes. From an initial experimentalism, not properly governed by appropriate standards, specific rules have been created together with the definition of new concepts concerning wood restoration, especially with regard to the fields of reversibility and compatibility of materials. The designers, both as regards to the timber floors and roofs, now have several possibilities of intervention such as substitution, restoration, collaboration between existing structures, but specific rules and criteria are needed with the aim of satisfying modern structural safety requirements and conservative restoration principles. KEYWORDS: RESTORATION, WOOD STRUCTURES, TIMBER TRUSSES, HISTORICAL MONUMENTS 1. INTRODUCTION Problems related to the recovery of historical elements, buildings or parts of them, draw attention to which should be the main criteria to be taken as a basis for planning interventions. Is it correct to think of replacing parts with new ones, preserving or integrating them? And how could they relate the preexisting? In the restoration of historical timber as in historical building, actually, the main criteria to follow should be the conservation. Some general values concerning the building such as the original design concept or the construction techniques are cultural values to be preserved especially for monument or building with recognized artistic value. The maintenance of such values has become a topic of considerable interest, so much that the focus of the regulations has gradually moved towards this area. This also was made with the aim of putting a limit to the empirical experimentalism of the half of the last century that caused extensive damage, often associated with the use of inappropriate materials of which designers and contractors did not yet know the full extent of use.

128 120 Restoration of historical timber structures Many damages have been done between the seventies and eighties by the use of resins on stones and sculptures without any prior verification or survey; resins that are now difficult or in some cases impossible to remove. These issues introduce concepts of reversibility and compatibility of materials that today can not be underestimated. The mandatory regulations have introduced the concepts of preservation following this direction and have formulated criteria for intervention that highlight the survey phases of the building, giving them the necessary importance. Is worth pointing that the best recovery, for the purpose of durability, is not always that of the act if the necessary preliminary studies established the possibility of maintaining the "status quo" unchanged. The issue of recovery of the wooden elements came back to this field and should be approached with the same premises. Even in this field the initial experimentalism led to interventions that in many cases caused the lost of the original signs of the historic building or element. Just think of the widespread use of implants made with epoxy resin to rebuild heads trusses or deteriorated head beams. In these cases we have lost not only the original formal identity but have also failed criteria of material compatibility and future reversibility. The issue of the recovery of timber structures is intrinsically linked to three factors: the material, the structure and the construction details. The joint of these three elements contributes to the creation of the work itself, which can be found used together in structural wooden floors or roof structures such as trusses. While in many traditions of northern Europe and of overseas countries such as United States or Canada, wood fully contributes to the definition of the building as it is present both in vertical and horizontal structures, in Italy, where the traditional use of the masonries, beginning from the Roman period, is of prime importance; the wood has always been mainly used for horizontal structures as floors or roofs. This is especially true as one considers monumental buildings or with artistic value where significant structural capacity of wood, related to the specific weight, have always been used with success. A frequent occasion for upgrading timber structures is now offered by the need of seismic strengthening. In case of wooden roofs, with or without wooden trusses, the problem of the intervention on the nodes is considerably complex, both from a structural and formal point of view especially considering the future reversibility. Even in the context of the recovery of wooden structures one may unfortunately notes that the above experimentalism of the seventies, eighties led to the loss of a significant cultural heritage due to complete replace of deteriorated elements. The complete replacement of parts of the wooden elements was due to several factors: the shortcomings of laws, lower cost of operation due to substitution with respect to the restoration but especially the lack of knowledge, sensitivity and cultural heritage of designers and owners. At present, much remains to be done; assessment of existing wood is a big issue, and it's not completely solved especially with regard to reinforcement methods that are not purely aimed at obtaining the mere structural performance but also oriented to concepts of compatibility and reversibility. It's also necessary to include the possibility of a static downgrade of the structural element (floor or beam) if this contributes to the preservation of the same. In conclusion, the assessment of existing wooden structures appears as a delicate search for a compromise among affordability, historical, artistic and technical. In this paper, criteria that can be used as rules of interventions of assessment will be analyzed together with the main restoration systems of historic floors and roofs in full compliance with prior discussions.

129 Giorgio Croatto, Umberto Turrini NORMATIVE FRAMEWORK In conservation, maintenance and restoration of historical timber as structures belonging to in historical buildings, actually, the main criteria to follow should include the topics of compatibility and reversibility: too many interventions have been executed in the past without any attention to the compatibility of materials and to the possibility of bringing back the element or restoring to its original aspect. Considering the history of the process of restoration, starting from the beginning of the twentieth century, we can find many connections to the modern concept of reversibility; the Athens Charter of 1931 [1], for example, established, for the first time, the fundamental principles of restoration. The contribution given to the development of a vast international movement has been remarkable. Consequently, specific documents have been developed in various countries, in which sensitivity and critical thinking have been applied to increasingly complex and multiple problems. From the fundamental principles of the Charter one can notice the need to preserve the evidence, avoiding total reconstructions and respecting the historical and artistic works of the past in its entirety. It is important to note that by this time the reversibility emerges as a constraint in the restoration, but it was with the publication of Brandi's Theory of Restoration, in 1963 [2], which took place the first encoding of the concept of reversibility in the form of "singularity of the removal" Brandi claims that the work of art, the product of human activity, is the result of ingenuity and imagination of theoretical, practical and manual skills, and so it shows an historic, artistic and aesthetic message through its material nature that must be entirely respected. A further application of these criteria to the historic buildings and structures in ruins were examined by Paul Philippot, particularly in his writings and in his lectures ICCROM (Philippot, 1976) [3]. Brandi, on the basis of this, formulated three principles: 1. The integration should always be easily recognizable, even if, observed from a distance, the integration must not disturb the unity that was intended to restore; 2. The material that forms the image is not replaceable only when it is a part of the appearance and not of the structure; 3. Restorations should not prevent future interventions for conservation, but rather facilitate them. The last topic is significantly important, because confirms the need to think about a restoration compatible with the existing but also with what could be proposed in the future. In other words, it officially introduces the concept of reversibility of the conservation. The fundamental concept of reversibility, which specifies that the restoration should not be definitive, but must permit, if necessary, further actions, is clearly set out in the subsequent Italian Charter for the Restoration (1972) [4]. This document lists historic and artistic buildings to preserve and underline the concept that the building has artistic value both as an object in itself and as an object in its context. In addition, it defines the first guidelines in the selection of products and methodologies to be used in restoration. A detailed analysis of the twelve articles of the Italian Charter for the Restoration, shows that the opinion of Brandi has been fully implemented. The article n 8 declares: "Any intervention on the element or even near it (..) should be performed in such a manner and with such techniques and materials to be able to permit that the future will not make impossible a possible new intervention or restoration ". This statement contains implicitly the need for action to avoid changes that would result in irreversible changes of the product. The discussion relating to this requirement was further continued and developed together with the scientific research carried out in the field of physics and chemistry, however, making more progress in the field of preservation of materials.

130 122 Restoration of historical timber structures Aware of the fact that the restoration project is based on a balance between use and conservation, the subsequent Restoration Charter of Krakow 2000 [5] widened the purposes and principles of the restoration by developing new conceptual tools for the transmission of cultural heritage respecting its authenticity and extending them to multidisciplinary fields. Section 10 of the Charter of Krakow reports: "The role of the techniques in the field of conservation and restoration is closely related to interdisciplinary scientific research on specific materials and technology specifications used in the construction" (..) The intervention selected must comply with the original function and ensure compatibility with the materials, textures and architectural values (..) When the application of new techniques in situ is particularly important for the preservation of the original element, it is necessary to provide a continuous monitoring of the results obtained, taking into account their behavior over time and the possibility of any subsequent reversibility". The complete reversibility of the products applied or of the interventions are also reiterated in the latest standards of the Italian Ministry for Cultural Heritage "Risk Map of Cultural Heritage" in 1995 and Legislative Decree 22/11/2004 n 42, "Code of cultural heritage and landscape" which define guidelines, technical standards, criteria and intervention models for programmed maintenance of cultural heritage. Summarizing, the objective of restoration is to operate on the historical building in such a way that what is done at a certain time for a recovery may be subsequently removed - avoiding as much as possible too innovative techniques and excessive changes - for further interventions. This concept of restoration and reversibility is indeed substantially similar to what was declared in the directives expressed by 'Institutional Council on Monuments and Sites (ICOMOS)[6] at the conference "Principles for the conservation of ancient wooden structures", which states that interventions should be or completely reversible or at least not such as to impair or prevent further action in the future when they become necessary again. From these principles it is clear the opportunity to define gradually reversibility in both the design phase as operational phases. While it is true that the objective which you tend is not easily accessible, on the other hand it is essential to evaluate, for each action, the level of reversibility that is reasonably achievable [7]. Furthermore, the Italian Standard UNI 11138:04 [8], presents criteria for the preliminary evaluation, planning and possible execution of conservation, and maintenance and restoration of wood structures in buildings of cultural, historical, and artistic interest. In cases where we should not expect to get a total intervention of recovery or restoration,, or also preliminary to the intervention itself, it is useful to consider the UNI 11119:04 [9] concerning structural diagnosis of the timber elements which gives information related to the assessment of the conservation status of the artifact and guidelines on how to achieve the necessary knowledge of the damaged or decayed elements. Completing the context, also the other Italian Standards UNI 11118:04 [10] and UNI 11161:05 [11] should be considered. They establish, respectively the criteria for the classification of wood species and guidelines for the conservation, restoration and maintenance of wooden element. Moreover, with reference to the possible types of restoration available for a specific element or building, surely the designer must correlate the structural safety of the element together with it's historic value which usually is preserved by restrictions imposed by the supervisors for the cultural heritage.

131 Giorgio Croatto, Umberto Turrini IDENTIFYING POSSIBLE CRITERIA FOR INTERVENTIONS A possible methodological approach to the problem of recovery is provided by the above mandatory regulations that summarize the basic steps that a designer should follow in order to reach a proper recovery of the wooden historical elements. In particular, main criteria should be: preliminary evaluation of the state of conservation, planning of the intervention, criteria for controlling the efficiency of an intervention, methodology and techniques in the execution of an intervention and, finally, periodic inspections. The phase of preliminary evaluation of the state of conservation establishes the importance of a correct phase of investigation in order to determine the characteristics of the elements as well as their state of preservation; the historical survey, the characterization of the material, the geometric survey, the detection of degradation, and the structural analysis are all essential steps through which can be achieved the preliminary knowledge of the element. The historical survey is executed to permit the dating of the material as well as to provide knowledge of construction techniques used at that time in that specific geographical area. For the characterization of the material it may be useful to consider the additional codes such as Italian Standards UNI 11119:04 [12], comparing the measurements obtained among different survey methods necessary due to the high levels of uncertainty present. The geometric survey should include the relief of degradation and structural deformations, both at a general and particular level of detail. Particular attention should be devoted to exactly highlight and distinguish wherever the level of deformations of materials are due to stresses applied to the structure or to inadequate static sections. These defects must be considered when one performs static analysis realizing a structural model that should consider defects and dimensional changes of the sections that in real cases are never constant. The detection of damages and decays should consider the possible interaction between decays and environmental conditions such as microclimate that may have influenced the development of the same. Finally, the general static conditions are assessed by mean of a structural analysis that should evaluate both the general static of the building and the details of the single timber elements and nodes. Considerations, that could be performed planning interventions and possible criteria to be adopted, involve different topics that need to be considered. Specifically, the following ones could be mentioned : I) Compatibility, traceability and reversibility; these three criteria should coexist in a recovery intervention; the compatibility should preliminary be related to material but also should refer to static structural models of computation which must be as close as possible to the original structural scheme, especially considering the security levels as defined by the standards; the traceability of the intervention is the need to not hide what designer has done, but to harmonize it with the existing context; the reversibility is a goal to be pursued knowing that it is intimately linked to concepts of permeability of the intervention with the existing one. The more new materials will be blended to existing elements, the less will be the level of reversibility expected for the intervention. II) As far as possible the study of the stability of the building should join the new structural requirements with the original schemes. The study of joints has to be done maintaining as much as possible the original stiffness, unless it can be demonstrated that the stiffness values present are responsible for the failures detected. A typical case of wrong application

132 124 Restoration of historical timber structures of this rule is the reinforcement of heads of trusses realized applying a metal cage with steel bars ad bolts that increases the stiffness and capacity but block rotations of the element. III) The partial or total replacement of a deteriorated wooden element can be carried out if no artistic value is present. In this case designer should use wooden prosthesis of the same wood species as the existent one. The current practice of past years of using concrete and epoxy resins, as already indicated in the introduction, should be avoided. For this reason, the use of epoxy resins is to be expected only to allow the anchoring of the prosthesis to the existing wood with steel of fiber bars (Figure 1). (a) (b) Figure 1 Example of replacement of deteriorated wooden element; (a) Resin prosthesis; (b) Steel bars ready for the wooden prosthesis. IV) Complete replacement of the element should be performed only in cases of real structural inefficiency and realized using only materials compatible with the deteriorated ones, according to the results of the surveys and analysis carried out in previous actions. 4. ACTIONS FOR RECOVERY The restoration works that could be performed on a wooden structure can be summarized as: - Reinstatement of material; - Restoration of structural continuity; - Restoration of structural functionality; - Strengthening of structures with mixed structures (timber-concrete or timber-timber). Generally, the reintegration of material and structural continuity should be performed with materials similar to existing ones, restoring the original joints using traditional structural models. For this purpose, it is desirable to use, as much as possible and according to the static actions, simple connections using wooden or metal elements, as the traditional ones. The use of resins should be admitted specifically in seismic contexts and limited to specific adhesives for wood. In this area of intervention one of the most used technique is the replacement of decayed items with wooden prosthesis connected to the existing ones by means of fiber, carbon or steel bars. The types of interventions are the most varied: connections can be lateral sides, upper / lower sides, internal or external, all as regards to floor beams or trusses (Figure 2).

133 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 125 (a) (b) Figure 2 Example of interventions using connections; (a) Lateral side; (b) Inside the section. The bars are inserted into the wood in the same manner in which they are embedded in reinforced glulam. They usually are positioned at the upper and at the bottom side of the section, so as to fully restore it and delegating to the bars the function of restore the structural continuity of the element. Although the technique is widely used, there are aspects that still need to be investigated further. The behavior of the glue, for example, introduces a structural elastic-brittle in the ultimate behavior of the section whilst the reversibility and compatibility has yet to be studied at all. With regard to the restoration of the functionality of the wooden structure, it is necessary to analyze it in the same original structural context, because it can considerably contributes to the overall static of the entire building. The analysis should define the contribution offered to the global static by the investigated element, both in the actual state but especially in the future arrangement, also considering the global actions that will be present in the future and defining appropriate interventions such as supplementary connection of the wooden structure to the perimeter walls with metal connections and wall-plates. Interventions that use mixed structures mainly concern the wooden floors [12]. In this area, the strengthening of timber structures is more documented. The reinforcement is normally reached adding a slab to the beams. The slab can be realized using concrete, wood or plywood that are joined to the underlying beams by means of metal connectors and epoxy resin (Figure 3). (a) (b) Figure 3 Example of interventions using mixed structures (slabs); (a) Concrete slab; (b) Plywood slab.

134 126 Restoration of historical timber structures This strengthening intervention, widespread in the past, today must be carefully assessed if one consider the new mandatory regulations, as it induces increases in stiffness and suspended masses, especially in the case of reinforced concrete, which can be deleterious to the global static in the case of seismic actions. At present, research is evaluating alternative solutions of the mixed structure with particular regard to the compatibility of materials with existing structures even at the expense of the absolute performances technically achievable by the system. 5. CASE HISTORY : THE "PIEVE" IN CAVALESE: THE RECOSTRUCTION OF THE TIMBER ROOF AS A RESULT OF A FIRE History The church of "Santa Maria Assunta", called "Pieve", is located in Cavalese (Trento) and is considered, from the local citizens one of the most important historic buildings of the region. The building has a symbolic role: it is the place that preserves the memory of the historical events of the community in the valley (Figure 4). Figure 4 External views of the Church. The parish church is built in The church has been altered several times during the years, leading to the formation of an architectural complex in which individual elements reflect different styles. Everything comes from an original nucleus of the twelfth century, the remains of walls reveal the seniority of a rectangular room without apse and consists of three aisles by pillars. Between the fifteenth and sixteenth centuries were performed substantial interventions as a result of which the building took on the Gothic connotation still present. A polygonal apse with buttresses was added to the church. The Chapel of the Rosary is of late Gothic and is plastered with baroque stucco. In 1610 the fourth aisle was built on the north side. Of the same period is the sacristy, the volume of which protrudes from the northern prospect. The belfry was built later and is realized on a building dating back to previous centuries. The sacristy, located south, was built in the same period. The current plant is characterized by an important building. One can find a large hall, an apse, two chapels, one bell tower and two vestries.

135 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 127 The plant consists of a nave with cross-vaulted ceiling, two aisles symmetrical with acute ribbed vault and a span with additional vault. There are also two side chapels covered by a dome. On the opposite side is located the choir with the organ. Of the same period is the minor sacristy, the volume of which protrudes from the northern prospect. The present apse was built in the eighteenth century, built to replace the old one. The belfry was built later and is built on a building dating back to previous centuries. The sacristy, built in the same period, is located south (Figure 5). Figure 5 Historical plan of the Church The destructive event On April 29, 2003 the church was affected by a disastrous event which resulted in the total destruction of the wooden roof. In addition to that, also the static ad architectural arrangements of the building has been significantly altered consequently to a large fire. The original trusses, together with the roof structures such as tables and wooden mantle, went entirely destroyed, collapsing on the vaulted structures below. This fact has led to a considerable heating and consequent damage of the masonries. The structural stability of the building was altered, as well as the integrity of architectural elements such as paintings or frescoes (Figure 6). (a) (b) Figure 6 The progression of the fire; (a) The roof; (b) Firemen in action.

136 128 Restoration of historical timber structures As usual in these events, it has been activated a set of preliminary investigation and surveys that highlighted the need to put in place temporary structures in order to avoid possible collapses of the walls. Simultaneously specific scaffolding and a provisional cover were prepared with the dual purpose, firstly to allow a thorough investigation and inspection of damaged elements and secondly to provide a shelter of the vaulted structure below the roof destroyed in order to avoid further damage due to the arrival of the winter season (Figure 7). (a) (b) Figure 7 Preliminary actions; (a) Provisional cover; (b) Suspended scaffolding The reconstruction of the roof As a result of the fire the entire wooden roof of the building has been lost, with the exception of the roof of the tower, too high to be affected by the flames. The operations of the reconstruction of the wooden roof, designed in a critical way, had to be aimed at the restoration of the identity of the building as well as to the initial impact of architectural figurative, restoring, as far as possible, the original core values. This meant, for example, a critical selection of possible technical solutions, trying to keep the distinctive historical and aesthetic characteristics and following the criteria of reversibility, compatibility and minimum intervention probable. All these things aimed at sustainability and conservation of wooden structures. Operating in this way it was possible to restore the original form of the old roof and ensure compatibility with the historical artifact Preliminary surveys Most of the preliminary analysis has been devoted to the study of materials and their nature and deterioration, as well as the determination of the geometry of the roof construction that has been lost. Preliminarily the main characteristics of the wooden elements of the roof have been identified. The remaining original wooden beams of the trusses were analyzed by dendrochronological investigations according to UNI 11141:04 [13]. This survey, based on the study of the growth rings of wood, covered 19 wheels, chosen among the samples in better condition.

137 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 129 The wood species identified were three: Larch (Larix decidua), Spruce (Picea abies) and pine (Pinus sylvestris section). Using the analysis of the samples it was possible to determine the date of felling of trees which happens to be between 1544 and 1607 A.D. (Figure 8). (a) (b) (c) (d) Figure 8 Dendrochronological investigations; (a) The remaining original wooden beams after the fire; (b,c) Testing phases; (d) The result of the analysis The geometry The next step involved the determination of the geometry of the original nave's trusses. There were no geometric surveys and the only sources were some photographs of the interior of the roof. An extensive geometrical and typological survey was conducted on the surrounding churches of the same period to identify similarities. (a) (b) (c) Figure 9 Different typologies of trusses analyzed in churches in the nearby areas; (a) Nostra Signora in Egna; (b) Santi Martiri in Sanzeno; (c) San Giovanni in Vigo di Fassa.

138 130 Restoration of historical timber structures As different geometries have been found, the research did not exhausted the doubts, but, in spite of this, the survey allowed designers to verify the details of the structural nodes and the overall structural configuration. Tree roofs of churches were analyzed: Nostra Signora in Egna (second half of the 15th century, first half of the 16th century), Santi Martiri in Sanzeno (15th century) and San Giovanni in Vigo di Fassa (latter half of the 15th century) (Figure 9). In Sanzeno and in Vigo di Fassa, scissors braced trusses are used to cover the vaulted nave, while in Egna the rafters are braced only by collar beams. All the trusses are closely spaced (about cm). The spatial bracing system is provided either by boarding or by wind braces in the plane of the roof. In "Pieve di Cavalese" two type of trusses are designed: the first, called "type A", in which the rafters are connected with three horizontal beams in order to reduce the sagging. The structure is then completed by perimeter structures, in the form of triangles, providing support to the lateral walls. The second typological truss, called type B, is a scissor truss. Horizontal beams are also present at two levels. Scissor trusses were commonly used in roof framing to accommodate interior vaulting, domes and coves, or whenever the center of the ceiling beneath was designed to rise higher than the wall plates of the building (Figure 10). (a) (b) Figure 10 Different typologies of trusses; (a) Type "A"; (b) Type "B". A third truss completes the series of the main trusses. It rests on the horizontal beams and on wooden pillars and supports the longitudinal bracing system (Figure 11). (a) (b) Figure 11 Roof schemes; (a) Assembly of three type of trusses; (b) General view of the roof.

139 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 131 Different scales of analysis were adopted to define such intervention. In particular, concerning the trusses of the nave, the static of the single element has been studied, and then, at a global scale, the interaction of many trusses with adjacent structures such as perimeter walls (Figures 12 & 13). (a) (b) Figure 12 Static analysis of the new roof; (a) Specific; (b) Global. (a) (b) Figure 13 Realizing the new roof: (a,b) Construction phases. During the research concerning the realization of the wooden trusses, historical demands combined with current needs were considered. On one hand the new trusses should not modify the loads originating on the pre-existing walls and on the other hand they had to be adapted to the new building technologies in order to meet the safety criteria required by today's standards. New carpentry joints were chosen following this criteria and considering the historic survey previously mentioned. During the preliminary analysis of the roofs of the neighboring churches, nodes of the trusses were also studied. Elements common to all of them are precisely details of the nodes. In particular, the half laps are especially used at the diagonal crossing of in-plane continuous members. The dovetails and the birdsmouth joints are used when one of the two connected members terminates at the joint. The

140 132 Restoration of historical timber structures traditional carpentry joints are always reinforced by double-threaded screws, in order to maintain the functionality of the joint in adverse and unpredictable conditions. In fact, the traditional internal joints generally work "at gravity". Stability is obtained by simple wood cavities, thanks to the correct positioning and the mutual clamping, relying on the action that each wooden element exerts on those with which it is in contact. For these reasons, these connections are not generally able to withstand reversals efforts, such as those caused by seismic events and so screws are used in order to avoid splitting along the grain in lapped joints (Figure 14 & 15). (a) (b) Figure 14 Designing the new joints: (a,b) The traditional carpentry joints reinforced by double-threaded screws. (a) (b) Figure 15 Realizing the new joints; (a,b) Construction phases The material The material used for the new trusses is duo-glued timber, that can be considered and graded as massive wood. This material is obtained using two or three sections of a wooden beam glued together as it is done with a glulam. Using this solution, the external part of the original beam, correctly dried (12% U.R.), is rotated and positioned inside the section of the new element permitting to the core of the beam, now positioned on the external side, to reach a correct drying as the internal one did. The advantages of this material are: stability against humidity variations, absence of cracks in time, general high quality due to a very

141 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 133 accurate production. The same species of the original timbers, that is Larch (Larix decidua Mill.), as proven by the dendrochronological analysis, has been used. The choice of this species, one of the ones with the higher mechanical properties and durability, has been realized also for the importance of the original roof of the building. The presence of some elements in spruce and pine, as some wall-plate beams, let assume that these species, less valuable, they were used for elements of "sacrifice", which precisely those in contact with the masonry and thus more easily perishable. The roof partly rests on the central pillars and partly on the external walls. In these areas a wall-plate is needed for static reasons and with the aim of connecting all structures together. Traditionally this element is made of wood but, in this case, it performs the only function of connecting element between the truss and the vertical wall and it is not able to reacts effectively to horizontal stresses due, for example, to an earthquake. For this reason, today, concrete castings are used (where permitted) or metal structures made of stainless steel profiles positioned so as to offer maximum strength in the direction perpendicular to the plane of the walls. The connection of these metallic elements with the underlying masonry is realized with metal connectors anchored with epoxy resins. In this recovery, a kind of innovative wall-plate has been experienced. It consists of wall-plates realized with Armalam trusses. Such material is made by inserting steel or carbon rods within a section of glulam arranging them at the sides of the reagent section so as to significantly increase the load bearing capacity of the element (Figure 16). (a) (b) Figure 16 Armalam trusses: (a,b) Example of elements. (a) (b) Figure 17 Wall-plates: (a) Use of Armalam trusses for wall-plates of the dome; (b) Use of Armalam trusses for wall-plates on the walls of the aisles.

142 134 Restoration of historical timber structures The trusses rest on Armalam wall-plates, placed on the top of the wall with their sections rotated by 90 degrees with respect to the classical use as floor beams and so as to offer maximum resistance to any static and seismic action with perpendicular direction to the masonry. Also in this case the wall-plate is connected to the underlying masonry by metal connectors and epoxy resin. As completion of the intervention, walls below the wall-plate are injected with natural lime to strengthen them and to permit a perfect contact each other (Figure 17). 6. CONCLUSION The knowledge of techniques and materials, today, allow the definition of restoration and conservation projects oriented to maintain and preserve the original characters of the historic building, whether architectural or structural. The recovery, indifferently directed to the building or to the single element, should use techniques and methods representative of the highest level of technological knowledge available in the temporal context in which the intervention is made. High levels of compatibility and reversibility are permitted by evolution and technological innovation in this particular field of interest and in the light of criteria and guidelines provided by mandatory regulations aimed at safeguarding and preserving the historic heritage. The recovery of timber structures, analyzed in this context, must not be considered only a simple act of restoring the original structural features, but also a re-appropriation of the evidences and of the common knowledge related to typological and constructive traditions. Floors and especially wooden roofs are built not only to fulfill practical needs, but also to summarize, in themselves, the specific characteristics related to the shape and to the final image of the entire building. The recovery of them must, as far as possible, consider these characteristics and allow to point out the proper meanings and the original values, as well as give shape again to what is visible but especially to what it is not, because concealed by architectural harness; all must contribute to the recreation of the identity of the primitive artefact. Very often one can see restorations that cannot be considered philologically correct as they do not use techniques consistent with the historical ones. This, although such techniques propose solutions for recovery or reconstruction of deteriorated elements that visually and aesthetically return a semblance of the original element. Of course it would be wrong to propose the reuse of historic building techniques "tout court", without a critical analysis looking at the modern wealth of scientific and technological experiences. One can think of a joint of a truss that, if repeated using traditional techniques, would not be able to meet the static and dynamic performances required by mandatory regulations; it is more correct to propose, instead, a formal approach to the topic that includes the search for synergy between old constructive methodology and contemporary manufacturing techniques. ( ) the use of technologies that may be considerably different from those present in the building to be recovered, requires the verification of the features offered and of the executive logics in order to avoid creating incompatibility with the Technological System of the building [14]. In the context of the joints of timber elements, for example, it is correct to assume their execution using traditional carpenters techniques, such as "halfwood" or scarf joints, but improving their static performances by the use of the most advanced current techniques, such as double treaded screws, metal bars with epoxy resin of fish plates and through bolts.

143 Giorgio Croatto, Umberto Turrini 135 The project for the recovery of "Pieve di Cavalese" follows this conceptual methodology. Designers reproduced the architecture of the past, now lost due to the fire, providing the necessary formal completion of the building together the stereotyped image, historically established; at the same time, the project has allowed the achievement of the required parameters of the new static regulations. The synergy between traditional techniques and new technologies can meet conditions required by institutions responsible for preservation of monuments; this synergy recovers, although not entirely, traditional and cultural architectural values as well as traditional constructive knowledge of the site. Not least, the issue concerning the building site is noticeably affected by the contribution given by new construction techniques; manual skill and accuracy of the carpenter regain strength in the execution of the joints by the use of the most advanced technologies which also considerably influence the phases of building site. The wooden elements, which historically were assembled on site, or directly built "in place" for the lack of sophisticated lifting systems, can now be directly assembled outside the work site or "at ground", near it. The building site changes as a result of modern technological developments. In this context, it is clear that the construction technique, when applied to contemporary architecture, could offer benefits unimaginable until a few years ago. But no one can refrain from reflecting on the role of technology in the world of contemporary buildings and on the role of recovery in topics where more and more frequently technique is replaced by unnecessary technicalities. This fact, forgetting that one can hide a bad picture but a wrong restoration may impair centuries of history that no one can ever give back. 7. REFERENCES [1] The Athen Charter, International museum office, [2] Brandi C., Teoria del restauro, Edizioni di Storia e Letteratura, Einaudi, Roma, [3] International Centre for the Study of the Preservation and Restoration of Cultural Property (ICCROM), Philippot, [4] Italian Charter for the Restoration, Ministero della Pubblica Istruzione, Circ.n 117,1972. [5] De Naeyer A., Arroyo Sp., Blanco Jr., Restoration Charter of Krakow - principles for conservation and restoration of built heritage, Bureau Krakov,2000. [6] ICOMOS. Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. [Online], [7] Cf.: Franchini F., Turrini U., Parametri di reversibilità nel recupero architettonico e strutturale, pp.1-4, Ed. Libreria Progetto, Padova, Italy, [8] UNI 11138: Cultural heritage - Wooden artefacts - Building load bearing structures - Criteria for the preliminary evaluation, the design and the execution of works. UNI Milano, [9] UNI 11119: Cultural Heritage - Wooden artifacts Load-bearing structures On site inspections for the diagnosis of timber members. UNI Milano, [10] UNI 11118: Cultural heritage - Wooden artefacts - Criteria for the identification of the wood species. UNI Milano, [11] UNI 11161: Cultural heritage - Wooden artefacts- Criteria for conservation, restoration and maintenance, UNI Milano, [12] Turrini G., Piazza M., Il comportamento statico della struttura mista legno calcestruzzo. in Recuperare, [13] UNI 11141: Cultural heritage - Wooden artefacts- Criteria for dendrochronologic analysis, UNI, Milano, 2004.

144 136 Restoration of historical timber structures [14] Caterina G., Prefazione, in M.R. Pinto, Il riuso edilizio. Procedure metodi ed esperienze, UTET, Torino, 2004, pag. VIII. 8. BIBLIOGRAPHICAL SYNTHESIS - The Athen Charter, International museum office, Brandi C.: Teoria del restauro, Edizioni di Storia e Letteratura,Einaudi, Roma, Italian Charter for the Restoration, Ministero della Pubblica Istruzione, Circ.n 117, International Centre for the Study of the Preservation and Restoration of Cultural Property (ICCROM), Philippot, Turrini G., Piazza M.: Il comportamento statico della struttura mista legno calcestruzzo. in Recuperare, De Gotzen S.,Laner F.: La chiglia rovesciata, Ed. F. Angeli, Milano, Del Bufalo A.: Conservazione edilizia e tecnologia del restauro, Edizioni Kappa, Roma, De Naeyer A., Arroyo Sp, Blanco Jr: Restoration Charter of Krakow - principles for conservation and restoration of built heritage, Bureau Krakov, ICOMOS. Recommendations for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage. [Online], Carbonara G.: Restauro architettonico, Utet, Torino, UNI : Structural timber - Visual strength grading: terminology and measurement of features. UNI Milano, UNI : Structural timber - Visual strength grading rules and characteristic values for Italian structural timber population. UNI Milano, Scarzella P., Zerbinatti M.: Recupero e conservazione dell'edificio storico, Alinea Editrice s.r.l., Firenze, UNI 11138: Cultural heritage - Wooden artefacts - Building load bearing structures - Criteria for the preliminary evaluation, the design and the execution of works. UNI Milano, UNI 11119: Cultural Heritage - Wooden artifacts Load-bearing structures On site inspections for the diagnosis of timber members. UNI Milano, UNI 11118: Cultural heritage - Wooden artefacts - Criteria for the identification of the wood species. UNI Milano, Caterina G, Prefazione, in M.R. Pinto, Il riuso edilizio. Procedure metodi ed esperienze, UTET, Torino, 2004, pag. VIII. - UNI 11141: Cultural heritage - Wooden artefacts- Criteria for dendrochronologic analysis, UNI, Milano, UNI 11161: Cultural heritage - Wooden artefacts- Criteria for conservation, restoration and maintenance, UNI Milano, CNR DT-206/2007: Istruzioni per il Progetto, l'esecuzione e il Controllo delle Strutture di Legno, CNR, Cf.: Franchini F., Turrini U., Parametri di reversibilità nel recupero architettonico e strutturale, pp.1-4, Ed. Libreria Progetto, Padova, Italy, 2012.

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