DECivil CONSTRUÇÕES EM MADEIRA - civil.ist.utl.ptjoaof/ad/07 - Madeira-patologia e inspecção... · construtivo, utilizando as regras de cálculo para as estruturas metálicas,

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DIAGNÓSTICO E PATOLOGIA DE CONSTRUÇÕES EM MADEIRA 1/132

DIAGNÓSTICO E PATOLOGIA DE

CONSTRUÇÕES EM MADEIRA

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EQUIPA TÉCNICA

Coordenação:• Prof. Fernando Branco• Prof. Jorge de Brito

Conteúdos:• Eng.ª Inês Flores• Eng.º Florindo Gaspar• Arq.ª Sandrina Santos

E-learning:• Eng.º Pedro Paulo• Eng.º João Campos• Eng.º Joel Alexandre

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PROGRAMA

1. INTRODUÇÃO1.1. A construção em madeira1.2. Campo de aplicação1.3. Vantagens1.4. Desvantagens1.5. Durabilidade da madeira1.6. Conclusões do capítulo

2. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS2.1. Introdução2.2. Anomalias (acção humana)2.3. Anomalias (acções naturais)2.4. Anomalias (acções de acidente)2.5. Conclusões do capítulo

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PROGRAMA

3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.1. Introdução3.2. Ensaios não-destrutivos (TND) tradicionais3.3. Ensaios não-destrutivos (TND) não-tradicionais3.4. Ensaios destrutivos3.5. Conclusões do capítulo

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CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO

MADEIRA

Sub-capítulos:

1.1 A construção em madeira

1.2 Campo de aplicação

1.3 Vantagens

1.4 Desvantagens

1.5 Durabilidade da madeira

1.6 Conclusões do capítulo

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1. INTRODUÇÃO

1.1 A construção

em madeira

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É um material natural com enormes potencialidades na indústria da construção e que se comporta muito bem quando aplicada em edifícios se estes forem projectados, construídos e mantidos de forma adequada.

1. INTRODUÇÃO

A madeira é um dos mais antigos materiais de construção,juntamente com a terra crua, a pedra natural e as fibras vegetais.

1.1 A construção em madeira

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1. INTRODUÇÃO1.1 A construção em madeira

Em Portugal, as madeiras mais utilizadas são o pinho bravo, pinho manso, acácia, azinho, carvalho roble, casquinha, castanho, choupo, cipreste buçaco, criptoméria, eucalipto, freixo, nogueira, plátano, ulmo, entre outros.

O nosso país dispõe abundantemente de “pinho bravo” que, pela sua distribuição geográfica e pelas suas características, pode responder a variadas exigências construtivas impostas pelo desenvolvimento industrial.

Pinho bravo

Pinho manso

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1. INTRODUÇÃO1.1 A construção em madeira

Folhosa (Teixo)

Borne e cerne, folhosas e resinosas

Resinosa (Pícea / Espruce)

Resinosa (Bishop pine)

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1. INTRODUÇÃO


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1. INTRODUÇÃO

Desde cedo, o Homem percebeu que podia utilizar a madeiracomo elemento estrutural.


• A mais simples estrutura de cobertura:

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• Ligações por samblagem:

Ligações com sambladuras tradicionais

Ligação com tacos de madeira

1.2 Campo de aplicação1. INTRODUÇÃO

O engenho dos antigos carpinteiros permitiu que na IdadeMédia se atingisse um desenvolvimento, embora baseado emconhecimentos empíricos, que se traduzia na adopção desoluções simples e eficientes.

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As ligações por samblagem não deram resposta aodesenvolvimento industrial, estando associadas à crise damadeira. Surgiram assim as ligações por meio de parafusos deporca, de pregos ou ainda outros tipos de ligadores metálicos.

Soluções de ligação de elementos de madeira: A) pregos; B) parafusos

• Ligações pregadas e aparafusadas:

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Por volta de 1930, adoptaram-se também os ligadores metálicosem forma de anel.

• Ligadores metálicos em forma de anel:

Ligações com anéis metálicos de embeber

Este tipo de ligadoraumentou em cercade 100% a eficiênciados nós da madeira.

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Surgiram também, com o desenvolvimento da construçãometálica, sistemas triangulados de funcionamento claro e defácil dimensionamento.

Asna clássica de madeira

A possibilidade de adaptar a madeira ao novo sistemaconstrutivo, utilizando as regras de cálculo para as estruturasmetálicas, conduziu a novas utilizações (asna clássica, asnatipo mansarda e estrutura tradicional de cobertura de madeira).

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Com os progressos realizados no domínio das colas paramadeira, foi possível realizar secções compostas.

Esta solução passou muitas vezes a ser executada emsimultâneo com pregagem pois tem a vantagem de poderdispensar os dispositivos de aperto durante o período deprensagem exigido e permite empregar elementos de pequenasecção.

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Por volta de 1905, o alemão Otto Hetzer concebeu as primeirasestruturas lameladas coladas, iniciando-se o seu fabrico nosEstados Unidos da América por volta de 1913.

As peças são obtidas pela associação, por colagem nas faces e topos, de peças de madeira de reduzida espessura.

Este sistema originou a produção de vários tipos de secções de vigas, podendo-se dispor vertical e horizontalmente, permitindo formas curvas e tirando partido da sua maior resistência mecânica e ao fogoquando comparada com a madeira maciça.

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Estruturas lameladas coladas

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Estruturas lameladas coladas

Pavilhão Atlântico

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No seguimento da tendência para a pré-fabricação e doaligeiramento de soluções, surgiram ligadores metálicos devários tipos, cravados por meio de sistemas mecânicos deelevado rendimento e baixo preço.

• Sistemas de ligação mais recentes - chapas estampadas edobradas

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Tirando partido da sua excelente relação peso / resistência e fáciltrabalhabilidade face a outros materiais, a madeira apresenta umvasto campo de aplicação quer em construção nova quer emreabilitação de estruturas degradadas onde se pretende manter osmateriais.

Antigos armazéns de sal. Actualmente, casas de comércio

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• estacas, paredes, pavimentos e coberturas;

• junto de rios ou lagos;

• madeira de carvalho ou azinheira.

Estacas de madeira

a) Estruturas resistentes:

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Paredes - época de construção Pombalina e gaioleira

• cruzes de Santo André;

• dimensões: 15 x 13 cm2 e 10 x 13 cm2;

• preenchimento com alvenaria de tijolo ou pedra;

• ligação aos pavimentos - “gaiola”.

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Paredes, pavimentos e coberturas

Época de construção Pombalina e gaioleira

Espécies:Gaiolas: Castanho, casquinhaPavimentos e coberturas: castanho, choupo, cedro, carvalho, casquinha (Europa Central), pitch-pine (América Norte), pinho (mais recentemente) e eucalipto (mais raramente).

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a a a a a

2a 2a

Pavimentos elevados

• soluções frequentes:

altura de vigas: 20 cm

afastamento: 20 a 40 cm

elementos transversais impedir encurvadura e torção

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Pavimentos elevados

• soluções frequentes:

altura de vigas: 20 cm

afastamento: 20 a 40 cm

elementos transversais impedir encurvadura e torção

João Appleton

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Coberturas

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Coberturas e pavimentos

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• cofragens e cimbres;

b) Estruturas de apoio à fase construtiva

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• carpintaria de limpos e revestimentos de pisos, paredes etectos.

c) Revestimento / acabamento

Soalhos

Pavimento flutuante

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1. INTRODUÇÃO

1.3 Vantagens

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• renovação natural, se não se exagerar noconsumo;

• reaproveitamento, se houver legislação nofuturo para reutilização racional;

• facilidade de trabalho, dada a reduzida durezaface à resistência;

• capacidade de igual resistência à compressão etracção (ideal para flexões e elementos desuporte horizontal);

• excelente relação resistência / peso próprio, ideal para grandes vãos (peso de 6 kN/m3 agarantir tensões de rotura de 60 MPa, emoposição ao aço com 78 kN/m3 a garantirtensões de rotura "normais" da ordem dos 400 MPa);

1. INTRODUÇÃO1.3 Vantagens

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• facilidade de ligações, que modernamente atingiram enorme eficácia;

• excelente resistência (capacidade de absorverchoques sem fendilhação);

• enorme variedade de qualidades;• óptimo isolamento acústico, térmico e eléctrico.


Material Relação custo energéticoface à madeira

Coeficiente de condutibilidade térmica face à madeira

Tijolo 3 6

Betão 6 15

Aço 24 390

Alumínio 26 1700

Custos energéticos de vários materiais face à madeira, bem como o seu coeficiente de condutibilidade térmica, demonstrando as evidentes vantagens da madeira em termos de preservação do meio ambiente.

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Teor em água da madeira

Água na madeira

- Água de constituição: faz parte da constituição das células; não se elimina por secagem.- Água de embebição ou impregnação ou retida: Impregna as paredes celulares; é responsável pelas variações de volume.- Água livre: preenche os vazios celulares; é expulsa facilmente com secagem ao ar; não acarreta variações de volume.

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Retracção da madeira

- Teor em água

-Ponto de saturação das fibras (PSF): ponto com máxima quantidade possível de água de embebição; vale cerca de 28% (25% a 30%) para todas as espécies.

- Teor em água em equilíbrio (interiores): cerca de 12% (humidade relativa do ar de cerca de 65%, temperatura de cerca de 20 ºC).

- Secagem ao ar: atinge-se um mínimo H de 14% - 16% (muito lento).

-Estado verde (abate) (grande quantidade de água livre):Folhosas: Borne: 70%-120%; Cerne: 60 -100%Resinosas: Borne: 100%-200%; Cerne: 40%-80%Grandes variações entre espécies, primavera/outono, localização geográfica

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Retracção da madeira

Helena Cruz

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1. INTRODUÇÃO

1.4 Desvantagens

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1. INTRODUÇÃO1.4 Desvantagens

• preço elevado;• enorme heterogeneidade e anisotropia(resistência e variações de dimensão avariarem em 3 direcções principais: axial -- máxima resistência, mínima retracção,radial - média resistência e retracção, tangencial - mínima resistência e máximaretracção);

• quando desprotegida, exibe grandevulnerabilidade aos agentes agressivos;

• combustibilidade, embora possa ser controlada com ignífugos;

• variação dimensional com humidade;• limitação de dimensões.

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1. INTRODUÇÃO

1.5 Durabilidade da madeira

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1. INTRODUÇÃO1.5 Durabilidade da madeira

A madeira é aplicada na construção em situações muitodiversas de exposição, principalmente no que se refere acondições ambientais higrotérmicas as quais regulam emgrande parte a actividade dos agentes biológicos responsáveispela deterioração desse material.

A protecção a efectuar está, portanto, dependente do fim a que a peça ou os diferentes componentes se destinam e até do local que irão ocupar na obra.

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A durabilidade natural e a impregnabilidade são as característicasmais importantes a determinar, do ponto de vista da suaconservação, para conhecimento do comportamento das madeirasutilizadas na construção:

• durabilidade natural - propriedade de resistir sem qualquertratamento ao ataque de determinado agente xilófago;apresenta uma variabilidade muito grande;

• impregnabilidade - a maior ou menor facilidade de impregnaçãoda madeira por produtos líquidos preservadores; existem quatroclasses (as facilmente impregnáveis, as moderadamenteimpregnáveis, as dificilmente impregnáveis e as nãoimpregnáveis).

Classificação das madeiras do ponto de vistada sua conservação

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A madeira é um material combustível. No entanto, a sua aplicaçãona construção civil, dada a sua reduzida condutibilidade térmica,caracteriza-se por uma enorme resistência ao fogocomparativamente com outros materiais como o aço e o betão:

A inflamabilidade de um material depende de um grande númerode factores, de que se destacam:• condições de exposição solar;• especificidade da madeira: modo de assentamento, estado dasuperfície, forma e dimensões da peça, espécie de madeirae humidade;

• combustão da madeira.

O comportamento da madeira ao fogo

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1. INTRODUÇÃO


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1. INTRODUÇÃO1.6 Conclusões do capítulo

. A madeira é um material natural com enormes potencialidades naindústria da construção e que se comporta bem quando aplicadaem edifícios se estes forem projectados, construídos e mantidosde forma adequada.

. Tirando partido da sua excelente relação peso / resistência e fáciltrabalhabilidade face a outros materiais, a madeira pode seraplicada tanto em estruturas resistentes, estruturas de apoio àfase construtiva como em revestimento / acabamento.

. Para a aplicação adequada da madeira na construção, énecessário conhecer as condições de exposição (classes de risco)e as suas principais características, do ponto de vista da suadurabilidade natural e da sua impregnabilidade, com incidênciadeterminante na sua conservação.

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CAPÍTULO 2

ANOMALIAS E CAUSAS

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Sub-capítulos:

2.1 Introdução

2.2 Anomalias (acção humana)

2.3 Anomalias (acções naturais)

2.4 Anomalias (acções de acidente)


2. ANOMALIAS E CAUSAS

ANOMALIAS

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2.1 Introdução

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2. ANOMALIAS E CAUSAS2.1 Introdução

A degradação da madeira ocorre quer por perda da capacidade resistente, quer por estados de utilização inaceitáveis. Para além disso, tem de se ter em conta a degradação das peças de ligação, tais como os órgãos de união metálicos, que podem sofrer corrosão.

As anomalias podemdecorrer de umaou mais das seguintesacções:• acção humana;• acções naturais;• acções de acidente.

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2. ANOMALIAS E CAUSAS2.2 Anomalias (acção humana)

Anomalias causadas pela acção humana

• deformações elevadas;• sistemas de ligação inadequados;• alteração de dimensões;• fissuração.

Fissuração em elemento de madeiraDeformação em elementos de madeira

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Causas mais frequentes associadas à acção humana

Fase de concepção e projecto:

Fase de construção:

Fase de utilização:

• má concepção;• deficiente quantificação de acções;• modelos de análise e hipóteses de

cálculo incorrectos;• prescrição deficiente de materiais.

• má qualidade dos materiais;• falta de qualificação técnica dos

executantes; • má interpretação do projecto.

• ausência, insuficiência ou inadequaçãode manutenção;

• alteração das condições de utilização;• alteração da geometria.

Causas

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Fissuração do elemento de madeira

A concepção das estruturas de madeira deve ter em conta a escolha adequada do material, a sua anisotropia (direcções longitudinal, tangencial e radial), a pormenorização dos sistemas de ligação e as deformações previsíveis a longo prazo.

Elemento de madeira com secção reduzida

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São erros frequentes a utilização da madeira não classificada para estruturas (o que constitui uma lacuna em termos nacionais), com teor em água sem estar em equilíbrio com o ambiente onde a estrutura vai estar inserida e sem tratamento prévio adequado, podendo acarretar deformações e fissurações nas peças.

Madeira para a construção

Madeira fissurada

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A ausência de manutenção origina a perda prematura das características dos materiais empregues e agrava o estado de degradação existente.

A alteração das condições de utilização deve ser acompanhada de estudo, averiguando a compatibilidade com a estrutura existente, e seguida das medidas necessárias à manutenção do período de vida útil pretendido.

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Identifique as anomalias e respectivas causas


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Fissuração em pavimento

Fissuração do pavimento de madeira devido a uma deficiente aplicação

Ausência de acções de manutenção (pintura)

Deterioração do revestimento da caixilharia de madeira

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Anomalias causadas por acções naturais

• alteração de cor e textura;• erosão superficial;• abertura de fendas;• desenvolvimento de distorções;• perda de rigidez das ligações;• aumento das deformações;• corrosão de ligadores metálicos;• “azulado”;• podridão;• galerias na madeira.


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Causas mais frequentes associadas às acções naturais

Agentes atmosféricos:

Agentes químicos

Agentes biológicos:

• luz solar;• acção alternada da luz e da água;• água.

• ambientes húmidos.

• insectos (carunchos e térmitas);• fungos;• xilófagos marinhos.

2.3 Anomalias (acções naturais)Causas

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2. ANOMALIAS E CAUSAS2.3 Anomalias (acções naturais)

a) Anomalias devidas a agentes atmosféricosA alteração de cor e textura, resultante da acção combinada da luz, da água e da temperatura, é um aspecto característico do envelhecimento da madeira.

A luz solar induz a decomposição química superficial dos compostos orgânicos da madeira. A acção alternada da luz e água acelera o processo, ocorrendo a deslavagem da camada superficial de lenhina degradada. Os ciclos de perda e aumento de humidade são responsáveis por tensões internas no material, provocando abertura de fendas de secagem e o desenvolvimento de distorções.

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A acção da água pode ser nefasta para os elementos de madeira se não existirem adequados dispositivos / pormenores construtivos que possibilitem o escoamento da água das chuvas (goteiras, beirados, caleiras).

Vista exterior do telhado Degradação observada pelo interior (alteração da cor, textura e erosão superficial)

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Em certas condições e na presença de certos produtos, a madeira pode sofrer alterações e, sobretudo, ocorrer a corrosão dos ligadores metálicos. O problema da electro-corrosão só se põe quando a madeira é mantida em ambientes húmidos (conducentes a teores em água superiores a 20%) ou tratada com produtos higroscópicos (certos compostos ignífugos), situações em que é fundamental prever uma protecção eficaz dos ligadores metálicos.

b) Anomalias devidas a agentes químicos

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c) Anomalias devidas a agentes biológicos

Entre diversos agentes biológicos, susceptíveis de provocar a deterioração da madeira, causam destruição importante os fungos e os insectos - carunchos e térmitas.

Carunchos

Fungos Térmitas subterrâneas

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Tipos de agentes Descrição do agente Descrição do ataqueRecomen-dação para tratamento

Comentários

Insectos

Carunchos

Caruncho (hilotrupes

bajulus)

Insecto com cerca de 1 a 3 cm de comprimento, vive 3 anos, dependendo da humidade e

temperatura, e voa com facilidade.

Faz barulho quando rói a madeira, ouvindo-se distintamente em zonas pouco ruidosas. O ataque detecta-se por orifícios

elípticos e, no interior da madeira, abre galerias ao longo do fio da madeira que

vão ficando obturadas por serrim.

Só as medidas de carácter

preventivo são realmente eficazes.

Não atacam madeiras tropicais. Em madeiras

europeias e americanas, ataca tanto folhosas como

resinosas.

Caruncho (anobium

puncctatum)

Conhecido como caruncho pequeno com cerca de 2 a 4

mm, vive 3 anos, dependendo da temperatura e humidade.

Identifica-se o ataque pela deposição de montículos de serrim junto a orifícios circulares de 1 a 2 mm de diâmetro.

Também aqui só as medidas de

carácter preventivo são

eficazes.

Ataca lenhosas e resinosas.

Caruncho (lyctus

brunneus)Situação idêntica ao anobium Não ataca o cerne de

madeiras tropicais.

Térmitas

Insecto com cerca de 1 a 4 mm de comprimento, desloca-se em fila, tanto no interior da madeira

como no interior de "tubos" castanhos, que constrói com

terra e saliva.

Não há sinais exteriores do ataque que se processa no interior da madeira, é

necessário furar para se detectar o ataque.

Fungos

(coniophora puteana, poria,

serpula lacrymans,…)

Vegetais que se desenvolvem e penetram na madeira,

destruindo-a.

As resinosas apresentam uma podridão cúbica castanha e as folhosas fibrosa

branca.

Só se desenvolvem se hou-ver uma humidade superior a

20%, o que geralmente só acontece quando há um

humedecimento da madeira. A temperatura acima dos 18

ºC também ajuda ao apodrecimento.

Moluscos e crustáceos

Atacam a madeira imersa em água.

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Os principais responsáveis pela deterioração são insectos sociais -térmitas ou formiga branca - e insectos de ciclo larvar - carunchos, grandes e pequenos.

Ataques de insectos

Térmitas subterrâneasCarunchos

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A sua acção de degradação reveste-se de particular importância, dada a dimensão usual dos estragos provocados, que muitas vezes colocam em risco a segurança das estruturas.

As térmitas vivem em geral no solo, formando colónias compostas por reprodutores, soldados e obreiras

Térmitas subterrâneas

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As térmitas (Reticulitermes Lucifugus) atacam preferencialmente a madeira húmida e em contacto com o solo (directa ou indirectamente). O ataque é caracterizado por ser mais

frequente e intenso nas Resinosas do que nas Folhosas e por ser apenas detectável numa fase muito avançada de deterioração, pois todo o processo se desenvolve no interior da madeira, conferindo um aspecto laminado à madeira resultante da destruição das camadas de Primavera sem que tenham sido lesadas as de Outono.

Ataque de térmitas em elementos de madeira

junto ao solo

Térmitas subterrâneas

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Os carunchos atacam a madeira geralmente seca, tendo no entanto razoável tolerância em relação a valores elevados de humidade e temperatura.

Carunchos

1. eclosão de ovos em fendas ou poros;

2. aparecimento de larvas;3. abertura de galerias.

Ciclo de vida

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Carunchos

Caruncho grande Hylotrupes bajulus (10-30 mm)- Normalmente só ataca borne de resinosas (e cerne do Espruce pinho bravo europeu)

Caruncho pequeno Anobium (2-6 mm)- Normalmente só ataca o borne – folhosas e resinosas

Caruncho pequeno Lyctus (4-5 mm)- Só ataca o borne de algumas folhosas

O borne de todas as espécies é susceptível a ataque de caruncho.O cerne de (quase) todas as espécies é durável face a ataques de caruncho.

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Ovos de insectos no interior da madeiraA larva abre galerias no interior da madeira

Após metamorfose, o insecto no estado adulto abandona a madeira através do orifício de saída. Este tem existência curta, originando apenas a reprodução da espécie pela deposição dos ovos em fendas ou nos poros da madeira

Carunchos adultos e respectivas larvas com importância em Portugal (da esquerda para a direita: Hylotrupes bajulus, Lytus brunneus e Anobium punctatum)

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Identifique os insectos que caracterizam o ataque das madeiras

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Hylotrupes. Caruncho grande Lytus. Caruncho pequeno

Anobium. Caruncho pequeno Térmitas

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Carpenter ant. Formigas

Outros insectosCarpenter bees. Abelhas

Existem outros tipos de insectos (formigas, escaravelhos e abelhas) que atacam a madeira, provocando estragos não tão significativos como os causados pelas térmitas e carunchos. No entanto, este tipo de ataque facilita o acesso da água ao interior da madeira, permitindo o desenvolvimento de fungos.

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Os fungos são vegetais de estrutura constituída por filamentos que se desenvolvem e penetram na madeira destruindo os seus constituintes ou parte deles, por uma acção enzimática, dando origem a podridões e proporcionando perda de resistência.

Os fungos podem dividir-se em dois grupos:os cromogéneos e os de podridão(ou lenhívoros).

Ataque de fungos

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Ataque de fungos

Os fungos cromogéneos desenvolvem-se para teores em água na madeira superiores a 25-30%, provocando o “azulado” e outras colorações mais ou menos importantes, sem degradação significativa de resistência da madeira, visto alimentarem-se de substâncias contidas no interior das células lenhosas. Geralmente aparecem no borne de árvores recém-abatidas.

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Os fungos de podridão desenvolvem-se para teores em água na madeira superiores a 20%, alimentando-se directamente da parede celular, destruindo-a e ainda mais se a temperatura se situar entre os 18 e os 26º C, de forma mais ou menos acelerada consoante a durabilidade natural da madeira e eficácia do preservador utilizado.

Ataque – esporos ou contaminação

As podridões são facilmente identificáveis através da perda de peso e de resistência da madeira, acompanhada por mudanças de coloração e de aspecto.

Nas condições de madeira total e permanentemente imersa em água (saturada de água), o risco de ataque por estes fungos não existe.

Ataque de fungos

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A madeira de Resinosas deteriorada por fungos apresenta normalmente uma podridão cúbica de cor castanha e a madeira de Folhosas, em idêntica situação, uma podridão fibrosa branca.

Ataque de fungos

Borne de todas as espécies – não durávelCerne – pode ser durável ou não durável

Helena Cruz (LNEC) Helena Cruz (LNEC)

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Na madeira submersa em água do mar, podem encontrar-se ataques de xilófagos marinhos, classificáveis como moluscos e crustáceos.

Em Portugal, o molusco Teredo navalis e os crustáceos Limnoria e Chelusa destroem a madeira ao abrir nela galerias, sendo em geral este ataque mais significativo na Primavera.

Ataques de xilófagos marinhos

Teredo

Limnoria

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De acordo com as condições de exposição e na eventualidade de ocorrência de ataque biológico, devem principalmente ser tidas em consideração, face ao grau de risco estimado, a segurança dos ocupantes e a do próprio edifício, bem como as características de acessibilidade para inspecções, tratamentos ou substituições de peças atacadas.

Classes de risco das estruturas de madeira (EN 335-2)


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Durabilidade natural e impregnabilidade (EN 350-2)


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Qual o agente biológico causador destas anomalias?

2.3 Anomalias (acções naturais)2. ANOMALIAS E CAUSAS

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Ataque de insectos (caruncho) em elementos de madeira

O ataque de insectos pode contribuir para a ocorrência de deformações excessivas. Estas deformações podem chegar a provocar fissuras e consequente perda de resistência.

2.3 Anomalias (acções naturais)2. ANOMALIAS E CAUSAS

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2. ANOMALIAS E CAUSAS2.4 Anomalias (acções de acidente)

Anomalias causadas por acções de acidente

• muito variáveis;• dependem da intensidade da causa.

Causas mais frequentes associadas às acções de acidente

Causas

• sismos;• incêndios;• explosões;• choques;• inundações.

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As acções acidentais, de carácter excepcional, podem provocar a deterioração ou até ao colapso das estruturas de madeira.

Deformação e fendilhação de uma estrutura de cobertura. Os ciclos de retracção e intumescimento associados a variações de humidade conduzem em geral à perda de rigidez das ligações mecânicas, induzindo aumento de deformações


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. As anomalias correntes em madeira são deformações, sistemas de ligação inadequados, alteração de dimensões, fissuração, alteração de cor e textura, erosão superficial, podridão, galerias no interior e perda de rigidez das ligações.

. As causas mais correntes são a acção humana, as acções naturais e as acções de acidentes.

. Os agentes biológicos economicamente significativos que dão origem à deterioração da madeira na construção são sobretudo os insectos (térmitas e carunchos) e os fungos.

. A ausência de manutenção e reparação agrava as anomalias existentes, originando o aparecimento de outras.


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1. Identifique as anomalias e respectivas causas


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2. Identifique as anomalias e respectivas causas


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Deformações e desligamento

Manchas de humidade

Podridão devido a fungos2.4 Conclusões do capítulo

Erosão superficial e galerias (ataque de insectos)

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Envelhecimento pela acção con-junta da luz, água e temperatura

Fissuração

Madeira ardidaGalerias na madeira (ataque de térmitas)


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CAPÍTULO 3

TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO

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Sub-capítulos:

3.1 Introdução

3.2 TND tradicionais

3.3 TND não-tradicionais

3.4 Ensaios destrutivos


3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO

DIAGNÓSTICO

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3.1 Introdução

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.1 Introdução

Inspecção de elementos estruturais de madeira:

• nas últimas décadas, tem-se assistido ao desenvolvimento denovas técnicas não-destrutivas (TND) para avaliação da qualidadede elementos estruturais de madeira, em contraponto a técnicasmais tradicionais;

• TND tradicionais: observação visual, lâmina metálica, martelo,humidímetro e extracção de carotes;

• TND não tradicionais: resistência à perfuração, dureza superficial e propagação de ultra-sons;

• Ensaios destrutivos: ensaios aplicados a modelos de estrutura, a provetes fabricados e a modelos de ligações.

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.1 Introdução

Durante a inspecção através de observação visual das anomalias, deverão ser caracterizados os mecanismos físicos e químicos que estão na sua origem e estabelecidas relações causa-efeito.

Para além do conhecimento aprofundado dos materiais, do seu comportamento e das técnicas de construção, devem ser seguidas metodologias rigorosas de observação, registo, análise dos defeitos, com a eventual realização de ensaios, preferencialmente, não-destrutivos ou semi-destrutivos.

Os ensaios realizados in-situ complementama informação recolhida durante a observaçãovisual das anomalias e indicam a eventualnecessidade de análise complementar emlaboratório.

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3.2 Técnicas não-destrutivas (TND) tradicionais

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.2 TND tradicionais

a) Observação visual:

Âmbito:• identificação do grupo de madeiras a que pertence o

elemento e percentagem aproximada de borne e cerne;• identificação do tipo de degradação biológica (fungos,

carunchos ou térmitas);• identificação da qualidade dos elementos de madeira tendo

em conta os seus defeitos (nós, fio inclinado, etc.);• detecção de rotura mecânica ou deformações excessivas;• detecção de manchas na madeira indiciadoras

da ocorrência de focos de humidade.

Limitações:• difícil determinação da extensão de

ataques e quantificação da secçãoresidual.

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b) Lâmina metálica :

Âmbito:• identificação e estimativa da extensão da degradação

biológica.

Limitações:• não permite detectar degradação biológica

ocorrida no interior da madeira em peças demaiores secções.

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c) Martelo:

Âmbito:• localização de vazios, ligados à ocorrência de degradação

biológica no interior da madeira.

Limitações:• diferentes secções transversais, teores de água e situações

de apoio ou a interacção com outros elementos fazem variar o som emitido, podendo induzir em erro;

• impossibilidade de quantificar a extensão da degradação ou a qualidade do elemento;

• somente aplicável para secções inferiores a cerca de 9 cmde espessura.

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d) Humidímetro:

Âmbito:• localização de focos de humidade, implicando risco de

ataque da madeira por térmitas ou fungos de podridão; estabelecimento do teor de água de equilíbrio da madeira,

afectando os valores característicos de resistência mecânica a tomar em consideração.

Limitações:• a incorrecta identificação da madeira

aplicada e o desconhecimento de umtratamento preservador eventualmenteconferido à madeira conduzem a errosde leitura.

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e) Extracção de carotes (recolha de amostras):

Âmbito:• verificação da variação da degradação em profundidade;• identificação da espécie de madeira em laboratório;• detecção de degradação biológica no interior da madeira.

Limitações:• tem um carácter já destrutivo, embora geralmente não afecte

significativamente a resistência da estrutura;• inspecção do elemento somente até 10 a 20 cm de

profundidade;• necessidade de tapar o orifício por meio de uma outra carote

tratada com um produto preservador ou de durabilidade natural elevada.

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Conheça algumas técnicas para estudo dos agentes biológicos

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Lupa luminosaRecolha de amostras in-situ

Lupa para estudar osinsectos, os orifícios eo serrim

Detector acústicoAparelho que detecta osxilófagos a partir dasemissões acústicas queestes produzem

Recolha de amostrade fungos, existentesnuma parede, paraanálise em laboratório

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3.3 Técnicas não-destrutivas (TND) não-tradicionais

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.3 TND não-tradicionais

As TND não-tradicionais surgem como complemento às TNDtradicionais, sendo aplicadas em situações para as quais estasúltimas não permitem uma resposta cabal, nomeadamente na:• determinação da secção resistente a considerar;• inspecção do estado de conservação da zona interior dos

elementos (degradação interna);• estimativa mais precisa da resistência mecânica.

Todos os equipamentos utilizados nestas técnicas necessitam deser calibrados, atendendo nomeadamente: à espécie de madeira; ao teor de água; à massa volúmica; à direcção de condução daanálise (longitudinal, radial ou tangencial).

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Os equipamentos existentes podem ser agrupados em:• baseados na resistência oferecida à perfuração dos elementos;• os que procedem à avaliação da dureza superficial da madeira;• baseados na velocidade de propagação de ultra-sons.

Esquema de ensaio pela aplicação de equipamentos de perfuração (a) ou de impacto mecânico (b)

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a) Resistência à perfuração:

Âmbito:• avaliação da massa volúmica média

dos elementos;• detecção de fendas, vazios ou bolsas

de degradação biológica;• estimativa da secção residual;• estimativa da resistência através da

correlação existente para cada espéciede madeira, entre a massa volúmica eas propriedades mecânicas;

• avaliação do estado de conservaçãode elementos de madeira nãoacessíveis, devido nomeadamente aestarem encobertos por outros.

Resistograph

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Limitações:• a avaliação é somente efectuada até a uma profundidade de

40 cm;• o avaliador terá de ter em atenção aspectos como a

orientação dos anéis de crescimento, a presença de medula ou lenho juvenil e a estrutura interna da madeira na leitura correcta dos perfis de resistência obtidos;

• o furo efectuado �(3 mm), embora insignificante do ponto de vista mecânico, poderá constituir um ponto de entrada para agentes de degradação da madeira;

• necessidade de ponderar o tratamento por injecção com umproduto preservador.

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b) Dureza superficial:

Âmbito:• determinação da massa volúmica média do elemento através

da dureza média determinada;• avaliação da presença de degradação superficial;• estimativa da secção residual.

Limitações:• análise da madeira somente é feita até a uma profundidade

de cerca de 10 cm;• impossibilidade de detectar bolsas de degradação no interior

dos elementos;• necessidade de ter em conta variações naturais da dureza

da madeira.

Pilodyn

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c) Propagação de ultra-sons:

Âmbito:• estimativa das propriedades mecânicas através da

velocidade de propagação ao longo das fibras;• obtenção do módulo de elasticidade dinâmico através da

determinação da velocidade de propagação e da massa volúmica;

• possibilidade de obtenção de um perfil de variaçãolongitudinal, detectando zonas degradadas ou apresentando defeitos (fendas) no interior dos elementos.

Limitações:• necessidade de estarem acessíveis duas superfícies opostas

dos elementos de madeira;

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Limitações:• embora grande parte das metodologias existentes recorra à

propagação ao longo das fibras, no caso de elementos in situ geralmente os topos não estão acessíveis, limitando portanto a utilização desta técnica;

• forte dependência dos resultados da direcção de propagaçãoda onda (longitudinal, radial ou tangencial):

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Quais as técnicas TND que recomenda para a análise da capacidade resistente de um elemento de madeira?

3.3 TND não-tradicionais

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2

3

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1

2

espécie de madeira - extracção de pequenas carotes para análise laboratorial de amostras;classe de qualidade - observação visual de cada um dos elementos estruturais, mediante a avaliação dos defeitos naturais da madeira; pode ainda, dependendo da espécie de madeira, ser determinada através de equipamentos baseados na propagação de ultrasons ao longo das fibras da madeira;

A classe de qualidade e a espécie permitem estabelecer valorescaracterísticos de resistência mecânica a ter em conta para efeitode verificação da segurança.

1

2

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3 degradação biológica (tipo de agente causador e seu estado de actividade) - observação visual dos elementos de madeira (percepção das alterações da madeira) e dos agentes de degradação (carunchos, térmitas, fungos);

deformações e ocorrência de degradação mecânica -embora os equipamentos de propagação de ultra-sons possam ser utilizados para esta última situação, a avaliação final continua a depender da experiência do avaliador;

teor de água - humidímetros.

4 5

6

3

4

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A extensão da degradação encontra-se ligada à determinação dasecção residual. Recomenda-se:1. Utilização de uma lâmina metálica - primeira aproximação

quanto ao estado de coesão superficial do elemento e à perda de secção e igualmente aferir a percentagem aproximada de borne;

2. Utilização de um equipamento baseado na resistência à furação ou à penetração - avaliar a perda de secção de forma mais precisa;

3. Equipamentos de resistência à furação - no caso da detecção de possíveis focos de degradação no interior dos elementos ou ainda para caracterizar os elementos não acessíveis;

4. Equipamentos com base na propagação de ultra-sons na direcção perpendicular às fibras da madeira (quando os equipamentos referidos em 3 não se encontrem disponíveis) -identificação de bolsas de degradação no interior dos elementos.

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3.4 Ensaios destrutivos

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.4 Ensaios destrutivos

São considerados ensaios destrutivos os ensaios de caráctermais ou menos destrutivo, susceptíveisde serem aplicados a:• modelos da estrutura;• provetes fabricados para o

efeito ou retirados da estrutura;• modelos de ligações.

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a) Ensaios aplicados a modelos da estrutura:

Ensaios de estruturas trianguladas

Estrutura triangulada, com “gussets” de contraplacado, preparada para o ensaio

Asna Ponlonceau de seis escoras montada para o ensaio

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b) Ensaios aplicados a provetes:

Ensaios para determinação do módulo de elasticidade em flexão de “face”

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b) Ensaios aplicados a provetes:

Ensaios para determinação do módulo de elasticidade em flexão de “canto” e tensão de rotura

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c) Ensaios aplicados a modelos de ligações:

Dispositivo utilizado nos ensaios de ligações alinhadas para medição das deformações

Dispositivo utilizado nos ensaios de ligações cruzadas para medição das deformações

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Dispositivo de ensaio para estudo da fluência da ligação em provetes submetidos à compressão

Dispositivo de ensaio para estudo da fluência da ligação em provetes submetidos à tracção

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.5 Conclusões do capítulo

. A realização de ensaios permite complementar a caracterização das anomalias e a avaliação das suas causas.

. O tipo de diagnóstico a efectuar e os meios e recursos disponíveisjustificam os ensaios a realizar.

. Os ensaios a realizar deverão ser, preferencialmente, não-destrutivos ou semi-destrutivos.

. As TND não-tradicionais surgem como complemento às TNDtradicionais, sendo aplicadas em situações para as quais estasúltimas não permitem uma resposta cabal.

. É necessário existir uma interacção eficaz entre as TNDtradicionais e as não-tradicionais.

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3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.5 Conclusões do capítulo

. Embora as TND não-tradicionais possam ser operadas porpessoal pouco especializado, a caracterização inicial do estado daestrutura e consequente planeamento do tipo de técnica aempregar, frequência e localização das inspecções, bem como ainterpretação do significado das medições efectuadas serãonecessariamente realizados por pessoal técnico especializado, apoiado numa primeira observação com emprego de TND tradicionais.

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REVISÃO

Objectivo:Avaliar os conhecimentos adquiridos nos capítulos 1 a 4.

1. INTRODUÇÃO

2. METODOLOGIA DE INSPECÇÃO


4. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS

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REVISÃO

1. Qual a característica da madeira que mais influencia a sua aplicação na construção, sendo determinante do ponto de vista da conservação? a) Heterogeneidadeb) Combustibilidadec) Inflamabilidaded) Impregnabilidade

e) Relação resistência / peso próprio

2. Qual a periodicidade recomendadapara as inspecções detalhadas?a) Bienalb) Quinquenalc) Anuald) Mensale) Diária

Matriz pergunta-resposta:Seleccione apenas uma única resposta para cada pergunta.

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REVISÃO

3. Identifique a TND tradicional representada na figura.

a) Lâmina metálicab) Observação visualc) Extracção de carotesd) Detector acústico de insectose) Medidor do teor de humidade


4. Identifique a TND não-tradicional representada na figura.

a) Extracção de carotesb) Dureza superficialc) Resistência à perfuraçãod) Propagação de ondas de choquee) Ensaio de arrancamento

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REVISÃO

5. Identifique as anomalias observadas nas seguintes figuras:

a) Podridão (fungos), galerias na madeira (carunchos) e erosão superficial (carunchos)

b) Fissurações, podridão (térmitas), galerias na madeira (carunchos)c) Deformações, podridão (fungos), abertura de fendas

d) Alteração de cor e textura, abertura de fendas e podridão (térmitas)e) Podridão (fungos), podridão (térmitas) e erosão superficial (carunchos)


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REVISÃO

Resultados da matriz pergunta-resposta

1. d) Impregnabilidade

2. b) Quinquenal

3. e) Medidor do teor de humidade

4. c) Resistência à perfuração

5. e) Podridão (fungos), podridão (térmitas) e erosão superficial (carunchos)

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REVISÃO

Auto-avaliação dos resultados obtidos:

BOM(acima de 4)

MÉDIO(3 certas)

INSUFICIENTE(até 2 respostas certas)

CAPÍTULO 5

CAPÍTULO 1

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BIBLIOGRAFIA

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BIBLIOGRAFIA

• BRITO, de Jorge (2004), “Diagnóstico, Patologia e Reabilitação de Construção de Madeira”, folhas de apoio ao Curso de Mestrado em Ciências da Construção, FCTUC, Coimbra

• GASPAR, Florindo (2003), “Reabilitação de Estruturas de Madeira”. Monografia do 12º Mestrado em Construção, IST, Lisboa

• SANTOS, Sandrina (2003), “Construções de Madeira”. Monografia do 12º Mestrado em Construção, IST, Lisboa

• MARTINEZ, Márcia (2003), Monografia da cadeira Técnicas de Inspecção e Avaliação Estrutural do 12º Mestrado em Construção, IST, Lisboa

• MACHADO, Rui (2003), Monografia da cadeira Técnicas de Inspecção e Avaliação Estrutural do 12º Mestrado em Construção, IST, Lisboa

• FILIPE, Ana Lúcia F. (2002), “Reabilitação do Palácio dos Marqueses de Ponte de Lima - Mafra”, Mestrado em Construção, IST, Lisboa

Publicações por ordem cronológica decrescente

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BIBLIOGRAFIA

• SILVA, Manuel A. G. (2001), “Aspectos Tecnológicos do Pinho Bravo em Coberturas”, Mestrado em Construção, IST, Lisboa

• BRITO, de Jorge (2001), “Metodologia de Intervenção”, Seminário de Inspecção e Manutenção de Pontes (FUNDEC), Lisboa

• BRITO, de Jorge (2001), “Normalização de Processos na Inspecção de Pontes”, Seminário sobre Segurança e Reabilitação das Pontes em Portugal, FEUP, Porto

• BRITO, de Jorge (2001), “Metodologia de Inspecção”, Seminário de Inspecção e Manutenção de Pontes (FUNDEC), Lisboa

• BRITO, de Jorge (2001), “Metodologia de Intervenção”, Seminário de Inspecção e Manutenção de Pontes (FUNDEC), Lisboa

• Gecorpa (2000), “Estruturas de Madeira, Reabilitação e Inovação”, Lisboa


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BIBLIOGRAFIA

• SANTOS, Sónia (2000), “Sistema de Gestão de Obras de Arte. Módulo de Apoio à Inspecção”, Dissertação de Mestrado em Engenharia de Estruturas, IST, Lisboa

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• NEGRÃO, João (2000), “Estruturas de Madeira”, FCTUC, Coimbra

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• SILVA, Vítor Cóias (1997), “Um Novo Modelo (e uma Nova Visão) do Edificado Pombalino”, Monumentos, n.º 6, Lisboa


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BIBLIOGRAFIAPublicações por ordem cronológica decrescente

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• NP EN 335-1 (1994), “Durabilidade da madeira e de produtos derivados. Definição das classes de risco de ataque biológico. Parte 1: Generalidades”, Instituto Português da Qualidade, Lisboa

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• NUNES et al (1990), “Patologias e Reabilitação de Estruturas de Madeira. Avaliação da Degradação causada por Agentes Biológicos”, 2 as Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, LNEC

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BIBLIOGRAFIA

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Alguns Links

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Trabalho realizado com o apoio do Programa Operacional Sociedade da Informação - POSI

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DECivil CONSTRUÇÕES EM MADEIRA - civil.ist.utl.ptjoaof/ad/07 - Madeira-patologia e inspecção... · construtivo, utilizando as regras de cálculo para as estruturas metálicas,