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Estruturas de madeira – inspeção e avaliação de segurança em reabilitação

pavimento de madeira

A avaliação de estruturas de madeira 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.

degradação em estruturas de madeira
A madeira é usada como material estrutural há milhares de anos. Como resultado, chegaram, até ao presente dia, inúmeras estruturas deste tipo, umas com valor patrimonial, outras de uso corrente. Uma grande maioria destas estruturas apresentam manifestações patológicas que as limitam em serviço, sendo necessário proceder a diversas avaliações e intervenções.

Antes de qualquer intervenção, deve ser feito um diagnóstico profundo e preciso das causas do desempenho inadequado da estrutura, diagnóstico esse que 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. No entanto, tal diagnóstico não deverá impedir a realização de intervenções menores e de tomada de medidas preventivas ou de emergência.

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.

Um dos pressupostos usualmente assumidos na inspeção e diagnóstico de estruturas existentes é que estas continuarão a servir as suas funções adequadamente em circunstâncias de solicitação e uso normais, tendo em conta que o seu desempenho no passado lhe permitiu alcançar a atualidade. No entanto, no caso das estruturas de madeira, é muito importante ter em conta os processos de degradação física do material, assim como eventuais defeitos que tenham influenciado a variação das propriedades físicas e mecânicas dos elementos.
No que concerne à avaliação em obra de elementos estruturais de madeira, existem vários métodos, sendo que a sua escolha depende da informação que se pretende recolher. Alguns desses testes individuais foram resumidos no relatório de estado de arte da comissão RILEM TC 215 [In Situ Assessment of Structural Timber], onde se refere que a avaliação de elementos de madeira em construções históricas deve respeitar as seguintes tarefas: 1) inspeção visual; 2) identificação da espécie de madeira; 3) medição do teor em água; e 4) avaliação de propriedades mecânicas de referência.

degradação em estruturas de madeira
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 integrada, utilizando informação combinada de diferentes fontes.

O processo de inspeção, diagnóstico e avaliação da segurança de estruturas de madeira é um processo multidisciplinar que, por incontáveis condicionantes, enfrenta diversas dificuldades. Uma delas deriva do uso de regulamentos atuais para tentar avaliar estruturas que foram construídas muito antes de aqueles existirem. Concomitantemente, persiste uma alargada falta de formação relativamente à reabilitação de estruturas em madeira e às técnicas de construção neste material, sendo difícil encontrar em Portugal mão-de-obra especializada para este fim. Todavia, o fator que porventura implicará as maiores dificuldades será a correta atribuição de valores de resistência aos elementos, assim como a definição do seu estado de conservação/degradação. Dever-se-á mencionar também que, por vezes, o sistema de carregamento poderá não ser óbvio na primeira análise, e alterações durante a vida útil da estrutura poderão ter influenciado fortemente o desempenho atual da estrutura.

pavimento - estruturas de madeira

Da metodologia de inspeção e diagnóstico de estruturas em madeira referida anteriormente, deverá ser salientado que, embora as técnicas tradicionais referidas (inspeção visual e ensaios não destrutivos) possam ser aplicadas facilmente por pessoal menos especializado, a caraterização da estrutura e de zonas críticas, bem como a modelação do funcionamento estrutural e o planeamento de eventuais intervenções de correção só estarão ao alcance de pessoal técnico especializado.

ensaio - estruturas de madeira ensaio em estruturas de madeira

Na fase de verificação de segurança, é comum verificarem-se dificuldades e erros na modelação dos elementos e sistemas, como por exemplo admitir que determinadas ligações entre elementos funcionem, quando estas, devido à sua configuração, não permitem transmitir determinados esforços. Assim, na maior parte das vezes, a dificuldade reside em modelar a estrutura tendo em conta o estado de equilíbrio analisado in situ, e não assumindo indiscriminadamente pressupostos baseados em códigos ou normas.

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O pH e a corrosão no betão armado

Para teorizar acerca do pH e POH precisamos entender primeiro que ácidos são substâncias que produzem iões hidrogénio (H+) quando dissolvidos em água. Bases são substâncias que produzem iões hidróxido (OH-) também quando dissolvidos em água. Estes ácidos que ionizam em soluções diluídas (por exemplo, a dissolução do sal NaCl em água produz uma solução) para produzir iões hidrogénio – até próximo da ionização completa – são classificados como ácidos fortes. Por contraste, os ácidos que ionizam de maneira fraca, produzindo poucos iões hidrogénio são classificados como ácidos fracos. Por outro lado, as bases fortes praticamente ionizam completamente, produzindo muitos iões hidróxidos. Da mesma forma, bases fracas ionizam pouco e, consequentemente, produzem poucos iões hidróxido. A resistência relativa de um ácido ou de uma base é determinada comparando-se a concentração dos iões hidrogénio em solução, em relação à da água. A água pura é neutra. A água dissocia-se em igual número de iões hidrogénio e hidróxido. Em termos realistas, a água é pouco ionizada. Num litro de água pura, à temperatura de 25°C, a concentração, tanto de hidrogénio como de hidróxido, totaliza apenas 1 x 107g iões. O produto iónico ou constante de ionização da água é igual a:

[H+] [OH-] = (1 x 107) (1 x 107) = 1 x 1014

A concentração do ião hidrogénio ou do ião hidróxido é expressa em moles/litro. Por definição, pH é logaritmo negativo de base 10 da concentração de iões hidrogénio.

PH = -log[H] = log 1/[H+]

Logo, quanto maior a concentração de iões hidrogénio, mais forte o ácido será e tanto menor será o pH.

O mesmo raciocínio adotar-se-á para a escala do POH. Quando as concentrações dos iões hidrogénio e hidróxido forem expressas em moles/litro, a soma do pH e do POH será igual a 14. A acidez ou a alcalinidade de uma solução aquosa no interior da massa do betão pode ser medido facilmente usando-se indicadores em forma de lápis comparando, a seguir, com uma tabela de cores.
O betão possui uma alta alcalinidade graças, principalmente, à presença do Ca(OH)2 libertado aquando das reações de hidratação do cimento. Acontece que esta alcalinidade pode ser reduzida com o tempo, fazendo com que o betão funcione como um verdadeiro eletrólito.

Muitos investigadores têm proposto um valor crítico para o pH do betão que varia de 11,5 e 11,8, abaixo do qual já não se assegura a manutenção da passivação (proteção) das armaduras que incorpore.
Outro aspeto muito importante que deve ser compreendido é o eletroquímico. Como sabemos da eletroquímica, o aço é feito de vários metais, pelo que, uma vez exposto a um betão tendo solução propícia nos seus vazios, formará milhares de pilhas galvânicas e, naturalmente, campos elétricos, devido a imposição de voltagens diferenciadas entre cada metal existente ao longo da barra, provocando a migração ou deslocamento dos iões adjacentes a estas pilhas, na massa do betão, fechando o circuito elétrico. O fluxo de corrente elétrica que ocorre no ambiente betão/armadura é devido ao deslocamento dos iões presentes na solução existente nos seus vazios. O popular efeito migração nada mais é do que aquele deslocamento dos iões presentes na solução existente nos poros do betão sob o efeito do campo elétrico. Por outro lado, não podemos esquecer que, concomitantemente ou não, também poderão ocorrer migração ou deslocamento de iões através do betão, apenas sob o efeito das diferenças das suas concentrações nas soluções existentes nos poros do betão. Isto, por si só, causa corrosão no aço, devido ao facto de que aqueles iões ficam sujeitos a interações eletrostáticas devido à natureza das suas cargas elétricas e, portanto, conduzindo eletricidade.

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Humidade em edifícios

O deficiente comportamento higrotérmico da envolvente dos edifícios é uma das principais causas das patologias observadas na construção. É, por isso, importante um bom conhecimento dos fenómenos de transferência de humidade e calor entre os diferentes elementos de construção.

A envolvente dos edifícios pode intervir a vários níveis nas trocas de humidade entre o exterior e o interior:
– Transferência de humidade por ventilação do exterior para o interior;
– Transferência de humidade através das paredes, em consequência do gradiente de pressão parcial de vapor;
– Transferência de humidade entre a atmosfera e as paredes, e entre estas e o ambiente interior.

Os mecanismos que regem o transporte de humidade numa parede são complexos, podendo dar-se em diferentes fases:
– Na fase vapor, a difusão e os movimentos convectivos no interior dos poros condicionam o transporte;
– Na fase líquida, a capilaridade, a gravidade e o efeito de gradiente de pressão externa comandam a transferência de humidade.

No entanto, o transporte em fase líquida e em fase vapor ocorre em simultâneo e as condições de temperatura, humidade relativa, precipitação, radiação solar e pressão do vento dos ambientes ­ que definem as condições fronteira no interior e exterior ­ são muito variáveis ao longo do tempo.

Do ponto de vista físico, podemos considerar que há três mecanismos de transferência de humidade: absorção, condensação e capilaridade. Estes três mecanismos permitem explicar, na generalidade dos casos, a variação do teor de humidade no interior dos materiais de construção com estrutura porosa.

O mecanismo de absorção é consequência das forças intermoleculares que actuam na interface sólido-fluído, no interior dos poros, e que por difusão superficial transportam a humidade, através de moléculas de água, quando absorvidas pela superfície porosa interior de materiais higroscópicos e microcapilares. A principal força responsável pela difusão superficial é a humidade relativa.

A forma da curva de absorção pode ser dividida em três fases dependendo do tipo de fixação das moléculas de água. Numa primeira fase, ocorre através da difusão e movimentos convectivos, a fixação de uma camada de moléculas de água na superfície interior do poro (absorção monomolecular), a que se segue, numa segunda fase, a deposição de várias camadas de moléculas (absorção plurimolecular). A condensação capilar corresponde à última fase. A diminuição da pressão de vapor de saturação por cima das superfícies curvas, depende do ângulo de curvatura dos meniscos como expressa a equação de Kelvin. Quando o diâmetro dos poros é suficientemente pequeno, há a junção das camadas plurimoleculares (condensação capilar), e estes serão completamente preenchidos com água.

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