Alexandre - DCC · 24/11/2016 1 PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE MADEIRA Alexandre Martins Bruno Rezende Giovana Campos Guilherme Trentini Lucas Rolin Pedro Castro Pedro Mantovani

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PATOLOGIAS EM PATOLOGIAS EM PATOLOGIAS EM PATOLOGIAS EM

ESTRUTURAS DE ESTRUTURAS DE ESTRUTURAS DE ESTRUTURAS DE

MADEIRAMADEIRAMADEIRAMADEIRA

Alexandre Martins

Bruno Rezende

Giovana Campos

Guilherme Trentini

Lucas Rolin

Pedro Castro

Pedro Mantovani

Composição molecular da madeiraComposição molecular da madeiraComposição molecular da madeiraComposição molecular da madeira

Composição molecular (Quoirin; Nilton, 2004):

• Celulose:

• Constitui 60% da madeira;

• Confere a resistência;

• Hemiceluloses:

• Constitui entre 20 e 35% da madeira;

• Contribui para a elasticidade;

• Lignina:

• Constitui entre 15 e 35% da madeira;

• Preenche vazios e impermeabilização;

Composição interna da madeiraComposição interna da madeiraComposição interna da madeiraComposição interna da madeira

Composição interna (Quoirin; Nilton, 2004):

• Casca:

• Parte mais externa;

• Protege de fatores externos;

• Câmbio:

• Responsável pelo crescimento radial;

• Floema:

• Transporte da seiva elaborada;

• Xilema:

• Transporte da seiva bruta;

• Alburno:

• Células vivas e não resistentes;

• Cerne:

• Células mortas e resistentes;

Figura 01: Estrutura interna de uma árvore (Nilton, 2009).

Tipos de madeiraTipos de madeiraTipos de madeiraTipos de madeira

• Angiospermas (semente + fruto)

• Monocotiledônea (um cotilóide)

• Dicotiledônea (mais de um cotilóide)

• Produzem madeira → Folhosas

• Gimnospermas (semente sem fruto)

• Cicadáceas

• Ginkgos

• Gnetófitas

• Coníferas

Tipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: Folhosas

• Hardwoods;

• Consideradas plantas mais evoluídas;

• Vasos condutores de água (células especializadas)

Figura 02: Detalhe da estrutura de uma madeira folhosa

Tipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: FolhosasTipos de madeira: Folhosas

Figura 03: Eucalyptus alba (Eucalipto)

Figura 04: Swietenia macrophylla (mogno)

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Tipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: Coníferas

• Softwoods;

• Não possuem elementos de vaso;

• Condução de água desempenhada pelas traqueídes

Figura 05: Detalhe da estrutura de uma madeira de conífera

Tipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: ConíferasTipos de madeira: Coníferas

Figura 06: Pinus Taeda (pinus) Figura 07: Cedrela fissilis (cedro)

Colapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: Histórico

Tokio - Japão - 20/09/1807 - 1400 mortos

Figura 08: Ilustração da época tentando recriar a catástrofe

Figura 09: Ponte Eitai-Bashi atualmente

Figura 10: Templo Eitai-Ji

Colapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: HistóricoColapso de Estruturas: Histórico

Bradford - Reino Unido - 11/05/1985 - 56 mortos

Figura 11: Foto tirada com as arquibancadas ainda em chamas

Figuras 12 e 13: Estádio após o incêndio e escudo do time

Patologia: do grego pathos - doença, e logia - ciência, estudo .

As principais causas da deterioração da madeira são:

Patologias em Estruturas de MadeiraPatologias em Estruturas de MadeiraPatologias em Estruturas de MadeiraPatologias em Estruturas de Madeira

Agentes Bióticos

Agentes Abióticos

Bactérias

Fungos

Insetos

Perfuradores Marinhos

Agentes Físicos

Agentes Químicos

Agentes Atmosféricos

Danos devido ao fogo

Arriaga et al (2002) descrevem que

os danos detectados em um

determinada estrutura de madeira

podem ter três principais origens:

agentes bióticos, agentes abióticos

e oriundos de anomalias

estruturais.

Tabela: Brito (2014)

Agentes Abióticos: A. Agentes Físicos Agentes Abióticos: A. Agentes Físicos Agentes Abióticos: A. Agentes Físicos Agentes Abióticos: A. Agentes Físicos

Patologias de origem

estrutural:

● Instabilidade;

● Remoção de elementos

estruturais;

● Fraturas Incipientes;

● Movimentação de ligações e

distorções;

● Deformações, deslocamentos e

flechas;

● Defeitos naturais da madeira.

Figura 14: Remoção parcial do banzo inferior , BRANCO et al (2012)

“A introdução de esforços inadequados devidos a modificações intencionais

(adaptações, alteração de áreas) ou acidentais (cedência de apoios, etc) do

funcionamento estrutural tem sido uma frequente causa de danos.” CRUZ (2001)

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Agentes Abióticos: A. Agentes FísicosAgentes Abióticos: A. Agentes FísicosAgentes Abióticos: A. Agentes FísicosAgentes Abióticos: A. Agentes Físicos

Figura 15: Desencaixe de uma emenda em banzo de treliça em função do erro de concepção de ligação, MACHADO et al (2009)


INDICAR CARREGAMENTOS EXCESSIVOS

ESTRUTURAS ANTIGAS: FLUÊNCIA OU SECAGEM DE

MADEIRA VERDE

Figura 16 e 17: Deformações excessivas em treliças de telhados: Flechas excessivas no meio dos vãos e deslizamentos de ligações, ALVIM et al (2011)


Danos Mecânicos:

Segundo Mendes (1988), os danos mecânicos ocorrem em dormentes, escadas,

pontes, blocos de madeira usados em pavimentação de cais.

Os danos mecânicos são causados por:

De acordo com Ritter e Morrel (1990), Bigelow et al (2007) e Brashaw et al (2012)

Deteriorações por abrasão acabam danificando a barreira química do tratamento

preventivo ou favorecem que empoçe água que conduzem à Biodeterioração

Abrasão Mecânica Longa exposição à SOBRECARGAS

Detritos no fluxo do rio


Danos Mecânicos:

Figura 18: Abrasão Mecânica no tabuleiro de ponte BRASHAW et

al (2012)

Figura 19: Transversina rompida em ponte, BRASHAW el al (2012)

Agentes Abióticos: B. Agentes QuímicosAgentes Abióticos: B. Agentes QuímicosAgentes Abióticos: B. Agentes QuímicosAgentes Abióticos: B. Agentes Químicos

Figura 20: Manchas na madeira por corrosãoSHUPE et al (2008).

Contato com produtos químicos:

• Bases fortes atacam a hemicelulose e lignina, deixando a

madeira com coloração esbranquiçada (Ritter; Morrell, 1990);

• Ácidos fortes atacam a celulose e hemicelulose, ocasionando

perda de peso e resistência (Ritter; Morrell, 1990);

Efeito da corrosão na madeira:

• As estruturas de madeira podem sofrer degradações

principalmente em ambientes marinhos e áreas industriais

(NAPPI et al, 2012);

• Segundo Leandro Brito (2014) a corrosão começa quando a

umidade na madeira reage com o ferro de uma ligação

metálica;Figura 21: Deterioração na madeira por

corrosão (HIGHLEY e SCHEFFER (1989); RITTER e MORRELL (1990).

Agentes Abióticos: B. Agentes Agentes Abióticos: B. Agentes Agentes Abióticos: B. Agentes Agentes Abióticos: B. Agentes QuímicosQuímicosQuímicosQuímicos

Corrosão nas ligações:

• Os elementos metálicos ficam sujeitos à corrosão devido à

presença de água e oxigênio na composição da madeira (Brito;

Leandro, 2014);

• A composição química de certos produtos preservativos pode

levar à corrosão (Ritter; Morrell, 1990);

Figura 22: Corrosão de parafusos metálicosembutidos na madeira (Brito, 2013).

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Agentes Abióticos: C. Agentes Agentes Abióticos: C. Agentes Agentes Abióticos: C. Agentes Agentes Abióticos: C. Agentes AtmosféricosAtmosféricosAtmosféricosAtmosféricos

Os agentes atmosféricos, provocam alterações de cor e textura, que se

traduzem na chamada madeira “ha”. Estas alterações, são decorrentes pela

radiação ultra-violeta, no entanto, a uma deterioração meramente superficial, sem

outras consequências além das estéticas.

Figura 23: Madeira deteriorada por agentes atmosféricos.


Em ambientes externos, a madeira fica exposta à:

● Ação da chuva (lixiviação)

● Ação da radiação solar (ultra-violeta)

● Ciclos de secagem e umidificação

Figura 24: Madeira em ambiente externo.


Outro agente que deteriora a madeira é o intemperismo, porém, sem que a

capacidade estrutural da madeira seja afetada. O que ocorre é a alteração na

coloração da madeira, podendo ficar mais clara ou escura. Os agentes que

normalmente agem nesse intemperismo são fungos apodrecedores.

Figura 25: Madeira com coloração alterada. Figura 26: Madeira com fungos apodrecedores.


Em diversas localidades do Brasil, situações de acidentes decorrentes da ação

do vento. Isso se deve ao fato do aumento na intensidade das tempestades cada

vez mais, em grande parte do país, devido às mudanças climáticas do efeito estufa.

Figura 27: Ponte de madeira desaba em função do vento, no MS.

Agentes Abióticos: D. Danos devido Agentes Abióticos: D. Danos devido Agentes Abióticos: D. Danos devido Agentes Abióticos: D. Danos devido ao fogoao fogoao fogoao fogo

Madeira é um material combustível e medianamente inflamável. O fogo é o

processo de degradação mais rápido que a madeira pode sofrer. Isto se deve à

própria constituição da madeira, que é à base de carbono e hidrogénio.

Figura 28: Casa, com parte da estrutura de madeira, em chamas, na cidade de Curitiba-PR.

Agentes BióticosAgentes BióticosAgentes BióticosAgentes Bióticos

A madeira pode ser degradada por três tipos principais de agentes bióticos:

BACTÉRIAS FUNGOS

INSETOS

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Agentes Bióticos: A. BactériasAgentes Bióticos: A. BactériasAgentes Bióticos: A. BactériasAgentes Bióticos: A. Bactérias

• As bactérias atacam em condições anaeróbicas, normalmente quando

a madeira se encontra enterrada ou submergida. (HIGHLEY, 1999)

• Como resultado dos ataques por bactérias, a madeira fica “perfurada”

e tem sua higroscopicidade aumentada. (HIGHLEY, 1999)

• Caracteriza-se em alguns casos pelo aparecimento de manchas e

torna a madeira amolecida. (HIGHLEY, 1999)

Agentes Bióticos: B. FungosAgentes Bióticos: B. FungosAgentes Bióticos: B. FungosAgentes Bióticos: B. Fungos• A madeira e outros materiais lignocelulósicos são constituídos por três polímeros

principais, a celulose, a lignina e a hemicelulose (HIGUCHI, 1997).

• Os fungos que decompõem a madeira possuem um potente arsenal enzimático

capaz de degradar a lignina e também a celulose, que são compostos bastante

resistentes e necessitam de enzimas poderosas para sua decomposição.

(ERIKSSON, 1990; MARTINEZ, 2005).

• Os Basidiomicetos e os Ascomicetos são os principais responsáveis pelo

apodrecimento da madeira (CARLILE, 1996).

PODRIDÃO BRANCA

PODRIDÃOPARDA

PODRIDÃO MOLE

Fungos: Podridão BrancaFungos: Podridão BrancaFungos: Podridão BrancaFungos: Podridão Branca

• Podridão branca é comum em madeira rígida de

angiospermas (CARLILE, 1996).

• Segundo Coleman, a madeira assume uma

aparência “fibrosa” e tende para uma cor

ligeiramente mais clara. Não existe a fractura

cúbica como nas podridões castanhas.

Figura 29: Podridão Branca. (MODES, Karina Soares,2008)

Fungos: Podridão PardaFungos: Podridão PardaFungos: Podridão PardaFungos: Podridão Parda

• Os fungos de podridão parda são comuns na

natureza atacando árvores coníferas e, em alguns

casos, são responsáveis pelo apodrecimento de

madeira em construções. (CARLILE, 1996).

• Estes fungos são predominantemente

Basidiomicetos da família Coniophoraceae.

(SCHWARZE, 2000; ZABEL, 1992)

• A madeira sofre encolhimento, enrijece e ocorre o

aparecimento de fissuras transversais e longitudinais

que eventualmente se juntam quebrando em farelos

cúbicos e escuros. (COLEMAN, G. R., 1999)

Figura 30: Podridão Parda (OLIVEIRA, Prof. Aline Fernandes de, )

Fungos: Podridão MoleFungos: Podridão MoleFungos: Podridão MoleFungos: Podridão Mole

• Ascomicetos e Deuteromicetos

• O ataque se restringe a superfície da madeira.

• Quando em estado úmido, a madeira apresenta superfície amolecida. Ao

secar, a superfície adquire uma coloração escurecida e várias fissuras no

sentido das fibras são formadas. (SAVORY, 1954).

Figura 31: Podridão Mole (MORESCHI, Prof. Dr. João Carlos, 2013)

Agentes Bióticos: C. InsetosAgentes Bióticos: C. InsetosAgentes Bióticos: C. InsetosAgentes Bióticos: C. Insetos

• Segundo Cruz, os agentes biológicos são a causa mais frequente de deterioração

das estruturas de madeira. Destacando-se os fungos de podridão, as térmitas e

os carunchos.

• Esse ataque só se verifica se existirem condições favoráveis ao seu

desenvolvimento, como sejam temperatura ambiente, ar e humidade em

quantidades adequadas a cada um deles. (CRUZ,2001)

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Insetos: Térmitas(cupins)Insetos: Térmitas(cupins)Insetos: Térmitas(cupins)Insetos: Térmitas(cupins)

• Os cupins podem ser divididos em três grupos:

cupins subterrâneos, de madeira úmida e de

madeira seca.(MENDES,1988)

• Segundo Mendes, os cupins abandonam o ninho

em certas épocas do ano. Nesse período ocorre o

vôo nupcial, onde as térmitas agrupam-se em

pares e instalam-se em aberturas no solo ou em

peças de madeira apodrecida.

• A colônia dos cupins é dividida normalmente em

três castas.(MENDES,1998)

Figura 32: Tipos de ‘’castas’’ de cupins.No alto: reprodutores.No meio: operárias.Em baixo: soldados.

Insetos: CarunchosInsetos: CarunchosInsetos: CarunchosInsetos: Carunchos

• Os carunchos são insectos de ciclo larvar, que

atacam a madeira geralmente seca(CRUZ,2001)

• Segundo Cruz, ovos do inseto são postos em

fendas ou poros da madeira, dando origem as

larvas. Quando o período larvar se aproxima do

término, a larva imobiliza-se próximo da

superfície da madeira, transforma-se em pupa e

finalmente em inseto adulto, que sai para o

exterior dando origem ao orifício de saída .

Figura 33: larva.

Figura 34: inseto adulto

Agentes Bióticos: D. Perfuradores Agentes Bióticos: D. Perfuradores Agentes Bióticos: D. Perfuradores Agentes Bióticos: D. Perfuradores MarinhosMarinhosMarinhosMarinhos

• Segundo Kollman, os perfuradores marinhos formam o terceiro grande

grupo dos degradadores biológicos da madeira.

• Segundo Mendes, os organismos marinhos que causam danos a madeira

podem ser divididos em duas categorias: moluscos e crustáceos.

• Os Teredos são os mais conhecidos, entre os moluscos.

• A Limnoia é o crustáceo xilófago mais difundido no mundo

Como prevenir patologias ?Como prevenir patologias ?Como prevenir patologias ?Como prevenir patologias ?

Os produtos mais utilizados para prevenção são:

Protetores naturais: Substâncias que provêm da dilatação da hulha. Destaca-se

pela sua grande capacidade de fixação e proteção perante agentes xilófagos.

Protetores hidrossolúveis: Produzidos a partir de sais de diferentes metais com

funções fungicidas e fixadoras na madeira. Melhor solução protetora quando a

madeira está em contato com solos ou elementos úmidos.

Protetores orgânicos ou oleosos: Formulações complexas que possuem funções

fungicidas e inseticidas.

Além desses, existem tratamentos específicos perante diferentes agentes como:

umidade, ação do fogo e ação do sol.

Como reparar?Como reparar?Como reparar?Como reparar?

Ritter (1990) subdivide o processo de recuperação em duas categorias:

Categoria 1: a degradação existente não afeta o desempenho estrutural da

madeira. As possíveis técnicas utilizadas são: fumigação, injeção, aspersão e

pincelamento.

Como reparar?Como reparar?Como reparar?Como reparar?Categoria 2: envolve a restauração da capacidade de carga requerida para a

estrutura de madeira, bem como das condições iniciais.

De acordo com Mettem & Robinson (1991) as técnicas mais utilizadas para se

fazer estas recuperações são:

Método tradicional - a estrutura de madeira é reforçada com novas peças, de

dimensões e tamanhos semelhantes às originais.

Método mecânico - os reparos estruturais são feitos utilizando conectores

metálicos.

Método adesivo - são utilizadas variações de resinas epóxi combinadas com

peças metálicas, para realizar os reforços.

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Referências BibliográficasReferências BibliográficasReferências BibliográficasReferências Bibliográficas

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Figura 12: Police identify Australian man whose dropped cigarette 'started the Bradford City fire'. Disponível em:<http://www.telegraph.co.uk/news/uknews/law-and-order/11598546/Police-identify-Australian-man-whose-dropped-cigarette-started-the-Bradford-City-fire.html>. Acesso em 15 nov. 2016.

Figura 13: Police identify Australian man whose dropped cigarette 'started the Bradford City fire'. Disponível em:<http://www.telegraph.co.uk/news/uknews/law-and-order/11598546/Police-identify-Australian-man-whose-dropped-cigarette-started-the-Bradford-City-fire.html>. Acesso em 15 nov. 2016.

Figura 14: BRANCO, F,; BRITO, J.; FLORES, I.; GASPAR.;SANTOS, S,; PAULO,P.; CAMPOS,J,; ALEXANDRE,J.; (2012). Diagnóstico e Patologia de construções em madeira. Curso de Inspeção e Reabilitação de Construções, Módulo IR2. Instituto Superior Técnico. Lisboa

Figura 15: MACHADO, J. S.; DIAS,A.; CRUZ,H.; CUSTÓDIO, J.; PALMA,P. (2009). Avaliação, Conservação e Reforço de Estruturas de Madeira. 1a Edição, ISBN:978989642659. Editora Verlag Dashofer. Portugal.

Figura 16:ALVIM, R. C.; VELOSO. L. A. C. M.; ALMEIDA, P. A. O.; ALVIM, R. A. A. (2011) Metodologia para avaliação da segurança de estruturas do tipo Hauff em coberturas de grande porte de madeira no Brasil. Anais CIMAD 11, 7-9/06/2011, Coimbra, Portugal.

Figura 17: ALVIM, R. C.; VELOSO. L. A. C. M.; ALMEIDA, P. A. O.; ALVIM, R. A. A. (2011) Metodologia para avaliação da segurança de estruturas do tipo Hauff em coberturas de grande porte de madeira no Brasil. Anais CIMAD 11, 7-9/06/2011, Coimbra, Portugal.

Figura 18: BRASHAW. B.: VATALARO, R.;, WACKER, J.: ROSS, R.; WANG, X., (2012). Inspection Techniques to Assess Timber Bridges. University of Minnesota Duluth e United States Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. United States

Referências das ImagensReferências das ImagensReferências das ImagensReferências das ImagensFigura 19: BRASHAW. B.: VATALARO, R.;, WACKER, J.: ROSS, R.; WANG, X., (2012). Inspection Techniques to Assess Timber Bridges. University of Minnesota Duluth e United States Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. United States

Figura 20: Danos químicos na madeira, causados por corrosão de parafusos metálicos, em regiões circunvizinhas de furos.Fontes: a) SHUPE et al (2008); b) HIGHLEY e SCHEFFER (1989); RITTER e MORRELL (1990). Acesso em: 13 nov. 2016.

Figura 21: Danos químicos na madeira, causados por corrosão de parafusos metálicos, em regiões circunvizinhas de furos.Fontes: a) SHUPE et al (2008); b) HIGHLEY e SCHEFFER (1989); RITTER e MORRELL (1990). Acesso em: 13 nov. 2016.

Figura 22: Corrosão de parafusos metálicos na região interna à madeira, nas ligações dos elementos estruturais de madeira deEucalyptus citriodora tratada com CCA, do módulo m13 das treliças da Passarela Pênsil de Piracicaba, detectados na inspeçãodetalhada realizada em 9 de agosto de 2013. Fotos: BRITO (2013). Acesso em: 13 nov. 2016.

Figura 23: TEXTURA madera desgastada. Disponível em: <https://es.fotolia.com/id/87012369>. Acesso em: 15 nov. 2016

Figura 24: SAIBA como escolher o deck ideal. Disponível em: <http://www.pisosparana.com.br/saiba-como-escolher-o-deck-ideal/>. Acesso em: 15 nov. 2016.

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Referências das ImagensReferências das ImagensReferências das ImagensReferências das ImagensFigura 28: TRêS jovens são salvos por PMs após casa pegar fogo em Curitiba. Disponível em: <http://noticias.uol.com.br/cotidiano/ultimas-noticias/2013/09/05/policiais-militares-salvam-tres-jovens-de-casa-pegando-fogo-em-curitiba.htm>. Acesso em: 15 nov. 2016.

Figura 29: MODES, Karina Soares. RESISTÊNCIA NATURAL DE TRÊS POSIÇÕES MEDULA-CASCA DA MADEIRA DE EUCALYPTUSGRANDIS AO FUNGO APODRECEDOR PYCNOPORUS SANGUINEUS. Disponível em:<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfar8AE/trabalho-conclusao-curso-karina-soares-modes?part=2>. Acesso em: 12 abr.2008.

Figura 30: OLIVEIRA, Prof. Aline Fernandes de. Manutenção e Restauro de Obras. Disponível em:<http://docplayer.com.br/6264370-Prof-aline-fernandes-de-oliveira-arquiteta-urbanista-2010.html>. Acesso em: 16 nov. 2016.

Figura 31: MORESCHI, Prof. Dr. João Carlos. Biodegradação da Madeira. Disponível em:<http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasmoreschi/BIODETERIORACAO.pdf>. Acesso em: 16 nov. 2016.

Figura 32: MENDES, Alfredo de Souza; ALVES, Marcus Vinicius da Silva. Adegradação da madeira se sua preservação. Brasília: Ministério da Agricultura, 1988.

Figura 33: CRUZ, H. (2001). Patologia, avaliação e conservação de estruturas de madeira. II Curso Livre Internacional de Patrimônio. Associação Portuguesa dos Municípios com centro histórico. Forum UNESCO Portugal. Santarém, Fevereiro/Março de 2001.

Figura 34: CRUZ, H. (2001). Patologia, avaliação e conservação de estruturas de madeira. II Curso Livre Internacional de Patrimônio. Associação Portuguesa dos Municípios com centro histórico. Forum UNESCO Portugal. Santarém, Fevereiro/Março de 2001.

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Alexandre - DCC · 24/11/2016 1 PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE MADEIRA Alexandre Martins Bruno Rezende Giovana Campos Guilherme Trentini Lucas Rolin Pedro Castro Pedro Mantovani