degradação de madeira a linguagem das anomalias · fogo madeira é má quanto a reacção ao fogo...

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Laboratório Nacional de Engenharia Civil

Patologia e reabilitaPatologia e reabilita çção de estruturas de ão de estruturas de madeiramadeira

Degradação de madeira a linguagem das anomalias

Helena Cruz, LNEC


civil ’0429 de Abril de 2004

Os agentes atmosféricos(luz solar, chuva) provocam degradação superficial, que se traduz na tonalidade cinzenta da madeira “velha”

Variações ambientais (secagem /humedecimento) conduzem ao desenvolvimento de fendas, (geralmente sem implicações para a resistência)

Factores de degradação da madeira

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pouco sensível a ambientes quimicamente agressivos

(pH<3 e pH>11)

Fogo

� madeira é má quanto a reacção ao fogo – combustível

� estruturas de madeira podem ter boa resistência ao fogo

carbonização acima de 280ºC

mantém propriedades abaixo da camada carbonizada

Factores de degradação da madeira


causa mais frequente de deterioração das estruturas de madeira

• fungos– cromogéneos– de podridão

• insectos– térmitas– carunchos

• xilófagos marinhos

Degradação biológica

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Fungos de podridão


Fungos de podridão

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Fungos de podridão

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

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

• cerne - classe de durabilidade:

– 1 - muito durável– 2 - durável – 3 - moderadamente durável– 4 - pouco durável– 5 - não durável


Fungos de podridão

• identificação do agente

• gravidade (nível de degradação)

• possibilidades de erradicação

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Térmitas

Térmita subterrânea Reticulitermeslucifugos

� tem origem em colónias no solo (reprodutores, obreiras e soldados)

� ataca madeira com teor em água > 20%, mas não saturada, especialmente em pisos térreos, junto ao solo


Térmitas

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Térmitas


Térmitas




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Carunchos

• Hylotrupes bajulus (caruncho grande) (10-30mm)– normalmente só ataca o borne de Resinosas

• Anobium (2-4mm)– normalmente só ataca o borne de Folhosas e Resinosas

• Lyctus (4-5mm)– só ataca o borne de algumas Folhosas

cerne = D (durável); borne = D /ou S (susceptível)madeira aplicada em exteriores e interiores


Carunchos

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Carunchos


Carunchos

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Carunchos


Carunchos

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Carunchos


Eventual susceptibilidade de uma madeira ao ataque por agentes biológicos depende da espécie de madeira em causa (durabilidade natural)

NP EN 350-2: Durabilidade de madeira e de produtos derivados.Guia da durabilidade natural da madeira e da impregnabilidade de espécies seleccionadas pela sua importância na Europa

Durabilidade e impregnabilidade da madeira

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

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

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

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

NP EN350-2

p24MS-2540-650

590EuropaCastanho

Castaneasativa

TérmitasAnobium

n/d

S

SH

S

S

Largura do borne

ImpregnabilidadeDurabilidade natural

p12-3S-4650-790

700América

do NCarvalho

americanoQuercus

rubra

p14M-2670-760

710Europa

Carvalho comum

Quercus robur

x3v3-4SSH4440-470

460Europa

Espruceeuropeu

Piceaabies

p-m13-4SS3-4500-540

520EuropaCasquinha

Pinussylvestris

g13-4SS3-4530-550

540S e SW Europa

Pinho bravo

Pinuspinaster

BorneCerneHylotrupesFungos

Massa volúmicaOrigem

Nome comum

Nome científico


O desenvolvimento de cada um desses agentes implica a existênciade condições favoráveis

EN335-2: Durabilidade da madeira e de produtos deriv ados. Definição das classes de risco de ataque biológico

Classes de risco de aplicação de madeira maciça

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

Classes de risco

Situações gerais de serviço

Exposição àhumidade

Teor de água da madeira

Principais ag. biológicos

1 sem contacto com o solo, sob coberto (pavimentos)

nenhuma 20% no máximocarunchos

2 sem contacto com o solo, sob coberto mas com risco

de humidificação(estruturas de cobertura)

ocasional ocasionalmente >20% carunchos

térmitaspod. castanha

3 sem contacto com o solo, não coberto (caixilharia)

frequente frequentemente >20%

carunchostérmitas

pod. castanhapodridão branca

4 em contacto com o solo ou água doce

(fundações)

permanente Permanentemente >20%

carunchostérmitas

pod. castanha pod. brancapod. mole

5 na água salgada(pontões)

permanente Permanentemente >20%

CR 4 +xilóf. marinhos


Patologia e reabilitação de estruturas de madeira .

Inspecção de edifícios correntes

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Objectivos de uma intervenção:

→ minimizar a degradação dos materiais

→ manter ou repor o nível de desempenho

→ quantificar as suas condições de segurança


1ª fase – inspecção preliminar

1. Deformações (telhado,...)

2. Madeira exposta em mau estado

3. Telhas partidas / em falta

4. Algerozes e caleiras danificados / entupidos

5. Telhado pouco saliente

6. Remates ineficazes

7. Crescimento de vegetação

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8. Manchas de humidade

9. Fendas em paredes

10. Rebocos desagregados ou fissurados

11. Caixilharia deteriorada

12. Falta de faixa impermeabilizante

13. Canteiros adjacentes

14. Aberturas de ventilação obstruídas


Interior - Pontos críticos:

junto às fachadas

remates da cobertura

zonas de lavagens

com condensações

pouco ventiladas

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Sinais de alerta

� história de carga severa anterior ou esforços inadequados (alterações)

humidade elevada amplia os fenómenos de fluênciada madeira

� empenos devidos a secagem em obra� perda de secção por ataque por caruncho� rotação dos apoios por podridão ou térmitas� arrancamento do tecto (degradação superficial de vigas ou fasquiado)

� canais de terra� serrim� cheiro a “mofo”� manchas na madeira ou revestimentos

� deformação excessiva de tectos ou pavimentos


� Deve ser tanto quanto possível global

� Acesso visual aos elementos de madeira

(promover o acesso directo, se necessário)

� Informação sobre a idade e a história do edifício (construção, ocupação, alterações, manutenção, reparações, tratamentos)

� Ter em conta aspectos particulares de interesse histórico ou ambientais

2ª fase: Inspecção detalhada -Quantitativa

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Equipamento básico para inspecções


� Raios Gama (Radiological Density Scaning) - perfil dens.

� Pylodin (dureza na direcção transversal)

� Emissão acústica (actividade biológica)

� Ultra-sons (Sylvatest, Pundit) - (vel.→ m.v. → MoE)

� Vibrações (freq. própria → → → MoE)

Meios auxiliares de diagnóstico

- outros

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Meios auxiliares de diagnóstico

- perfurador



Avaliação da segurança

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Decisão fácil…

- irrecuperável


Casos em que nada há a decidir

- Importa repor o estado inicial, mediante eventuaisreparações pontuais / manutenção

Estrutura correcta e em bom estado – não se prevê alteração de uso

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Quando a estrutura apresenta danos obvios

… requer ponderação


… quando se pretende a alteração do uso

remoção de paredes resistentes ou pilaresnos pisos subjacentes

acrescento de pisos ou paredes

Transformação de edifício de habitação em espaço público

requer ponderação

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Quando não há acesso visual à estrutura … ou quando não se co nseguecircular com segurança

decisões podem ser difíceis


Avaliação

1.Compreender a estrutura original;

2.Identificar eventuais alterações à estrutura origi nal e julgar os seus efeitos;

3.Compreender o funcionamento das ligações e as con sequências de eventuais erros ou danos;

4.Reconhecer degradação biológica e os seus efeitos ;

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

6.Avaliar as secções residuais dos elementos, repre sentativas da generalidade da estrutura;

7.Ponderar a gravidade de problemas locais (danos m ais severos ou qualidade inferior aos assumidos para a generalidad e dos elementos).

Situações pontuais mais críticas podem ser alvo de atenção especial;

Elementos com tensões elevadas devem ser verificado s para confirmar qualidade da madeira (escolha criteriosa da madeira na construção pode ter resultado em elementos de excepcional qualidade nos pontos críticos)

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Considerações estruturais

Estruturas antigas por vezes complexas e difíceis de inte rpretarEstruturas antigas nem sempre são correctas:

» Elevado grau de improviso» Erros básicos de concepção» Má pormenorização e/ou má execução» Alteradas, sem respeito pela segurança


Erros / problemas correntes

Em estruturas de cobertura:• Geometria incorrecta• Excentricidade de aplicação de carga nos apoios• e devido à aplicação das madres fora dos nós estruturais• Falta de contraventamento entre asnas• Elementos em falta devido a intervenções anteriores

Em pavimentos:• Comprimento insuficiente do apoio das vigas nas paredes• Falta de contraventamento (ou contrav. solto) entre vi gas• Remoção de apoios ou introdução de paredes divisórias int ermédias

Em ligações:• Corrosão• Falta de aperto dos ligadores• Fendas ou esmagamento da madeira• Chapas ou parafusos em falta• Distâncias ou espaçamentos insuficientes dos ligadores• Anilhas diminutas• Folgas entre os elementos que deviam estar em contacto nos e ntalhes

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• Os problemas estruturais devem requerer atenção.

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

restringir a utilização) independentemente da importân cia

histórica ou arquitectónica do edifício.


Propriedades mecânicas da madeira

Amostragem– Envolvendo um pequeno nº de elementos (a substituir);– Ou envolvendo amostras pequenas retiradas:

• De madeira limpa• Ou de madeira com degradação biológica

Só permite identificação da espécie, densidade, teor em á guae ver se a madeira limpa tem valores dentro da gama normal

Devido à elevada variabilidade natural da madeira a amost ragem não érepresentativa da globalidade da madeira em obra

Amostragem não contempla a influência dos defeitos e da e ventual degradação biológica local, aspectos determinantes para a resistência da madeira

>>>> NÃO FORNECE VALORES DE RESISTÊNCIA

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Ensaios de carga estática

– Carga é aplicada à estrutura. Mede-se a flecha resultant e, que écomparada com as previsões obtidas pela modelação da estr utura

As propriedades mecânicas dos elementos e ligações (rig idez) necessárias para o modelo são calibradas para que o modelo dêresultados próximos da realidade.



Classificação visual da madeira aplicada

– Identificação da espécie– Classificação (avaliação dos defeitos) dos elementos i ndividuais

– Atribuição de classe de qualidade à generalidade dos ele mentos– Após análise preliminar, pode-se fazer uma classificaçã o mais

cuidadosa dos elementos cuja importância ou elevadas tens õesjustifiquem atenção extra.


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Degradação biológica e secção transversal residual

Ataque por fungos

Efeitos globais e pontuais da degradação mecânica na resis tência e na rigidez devem ser avaliados

O volume afectado pode ser estimado com faca ou outras TN D


Secções seriamente afectadas por podridão têm contribuiçã o nula para a resistência

Nos casos em que a degradação parede ser apenas ligeira e s uperficial

…… ponderar face ao eventual sobredimensionamento da secçã o

Fungos


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Ataque por carunchos

Perda de resistência resulta de perda de secção

Frequentemente apenas a camada superficial de borne é c omida



A profundidade da camada aatacada pode ser avaliada por TN D

Uma secção reduzida equivalente pode ser estimada – secção essa a considerar naverificação da estrutura

Uma redução semelhante da secção transversal pode ser ass umida para todos oselementos da estrutura

Seguido de uma avaliação mais cuidada no caso dos element os cujas tensões elevadas o justifiquem



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Ataque por insectos pode assumir uma forma difusa

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




Tratamento e reforço

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– secagem da madeira

– limpeza

– tratamento preservador insecticida/fungicida da madeira que permanece no local (pincelagem / pincelagem + injecção)

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

Suster a degradação e impedir a recorrência de prob lemas


Tratamentos químicos

• Com produtos insecticidas, termiticidas ou fungicidas de eficácia reconhecida por entidade competente, adequadas à Classe de Risco x

• Acção curativa e acção residual – preventiva de novas infestações

• Respeitar normas de segurança, recomendações e eventual período de secagem dos solventes

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• Substituição de elementos danificados ou insuficientes

• Reparação de peças danificadas

• Adição de novos elementos ou materiais

• Reorganização dos sistemas estruturais

Diferentes níveis de intervenção


Substituição pontual – método tradicional

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Consolidação de fendas por cintagem


Injecção de fendas

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Injecção de fendas


Reparação do apoio

colas/pastas epoxídicas

e varões aço / FRP

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• Aumento da resistência e rigidez de vigas

Tourand Creek BridgeManitoba, Canada


Alteração da solução de apoio

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Aplicação de tirantes


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Criação de apoios intermédios


Pavimentos mistos madeira-betão

80

160

7025

700 (D50)500 (C18)

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Pavimentos mistos


devem obedecer à geometria original

possuir características mecânicas iguais ou superiores às originais

possuir durabilidade porventura superior à original

ELEMENTOS DE SUBSTITUIÇÃO

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

– Verificado com a utilização de humidímetro portátil

– Mediante a colheita de amostras sujeitas a ensaios laboratoriais

• Tratamentos preservadores com soluções aquosas aumentam o teor em água

– Necessário secar a madeira antes da aplicação

TEOR EM ÁGUA DA MADEIRA


humidímetros

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

Caso sejam inevitáveis, - tratar por pincelagem ou imersão as superfícies expostas antes da aplicação

A madeira tratada em profundidade pode ser cortada ou furadasem re-tratamentopode requerer secagem após tratamento (produtos aquosos)

MONTAGEM – madeira tratada


• Contraventamento

• Solidarização da estrutura de cobertura à respectiva estrutura de suporte (acções verticais e horizontais)

REFORÇO GERAL

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Consolidação das ligações


• Reparação de canalizações• Reparação de caixilharia• Revisão de caleiras e algerozes• Reparação dos telhados e restante envolvente• Criação de condições de acesso e inspecção regular• Remoção de pesos desnecessários• Redução/protecção de cabos eléctricos• Meios de detecção, protecção e combate ao fogo*

• Plano de inspecções periódicas, limpeza e manutenção

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