Tilknytning til kirken

A análise de outros trabalhos desenvolvidos na área em estudo podem revelar-se uma importante fonte de conhecimento e fornecer linhas orientadoras para a pesquisa no sentido de completar, complementar e enriquecer o trabalho já realizado até á data. Desta forma neste capítulo pretendo fazer uma análise sucinta de alguns trabalhos já realizados, percebendo o contributo que poderão dar para o presente trabalho.

Com o objetivo de efetuar a avaliação das potencialidades dos métodos de avaliação não destrutivos na determinação da capacidade resistentes de peças estruturais de madeira Jerónimo Araújo Botelho Júnior elaborou em 2006 a sua Tese de Mestrado sob a orientação do Professor Doutor José Manuel Marques Amorim de Araújo Faria e co-orientador Professor Doutor Rafael Capuz Lladró com o título “Avaliação da capacidade resistente

de estruturas de madeira de edifício”.

Assim, foram estudadas correlações entre ensaios in situ e ensaios laboratoriais que permitissem validar a utilização do resistógrafo e Sylvatest (Ultra sons) in situ.

A madeira testada foi Pinho, Pinus Radiata, proveniente de Espanha e o plano de ensaios englobou a realização do Sylvatest em 100 vigas integrais seguido de ensaios de flexão, ensaios destrutivos, de acordo com a normas EN 408 e EN 338 e posteriormente extração de 300 provetes destas para ensaios de resistógrafo.

A realização destes ensaios permitiu chegar a expressões matemáticas que relacionam os resultados obtidos no Sylvatest e resistógrafo com as principais características mecânicas da madeira (tensão de rotura à flexão na direção do fio e módulo de elasticidade na direção do fio.

Para obtenção destas correlações foram ainda analisados parâmetros como a humidade, massa volúmica, tensão de rotura à flexão e módulo de elasticidade na direção do fio. O autor pretendia que estas expressões se tornassem uma ferramenta eficiente na inspeção e classificação mecânica de elementos estruturais de Pinus Radiata através do uso do Resistógrafo e Sylvatest ultrapassando a morosidade da inspeção visual.

Este método pode revelar-se bastante útil no uso in situ, no entanto, necessita de mais estudos para consolidar os resultados e de testar outras espécies de madeira, nomeadamente de folhosas, como o próprio autor da tese sugere nos desenvolvimentos futuros.

A desvantagem desta metodologia prendem-se com a necessidade de chegar a expressões conservadoras para garantir os resultados seguros podendo ficar muitas vezes aquém da capacidade efetiva do elemento estrutural (Júnior, 2006).

Na tese “Pavimentos na madeira em edifícios antigos. Diagnóstico e intervenção

estrutural” elaborada em 2008 por Tiago Ílharco, orientado por João Miranda Guedes e Co-

orientado por Aníbal Costa, pretendia-se definir modos de atuação e avaliação de pavimentos antigos de madeira, procurando formas expeditas de apoio à decisão de intervenção e mostrar a diversidade de soluções de reabilitação/reforço possibilitando a manutenção do património edificado.

Este objetivo foi atingido através de uma extensa campanha de ensaios realizados no pavimento de um edifício antigo no Porto. Foram levados a cabos ensaios de caracterização física e mecânica: ensaios in situ não destrutivos (Resistograph, Pilodyn, Sismógrafos, ensaio de carga) e ensaios laboratoriais destrutivos (em provetes pequenos isentos de defeitos e em provetes à escala real). Foi ainda feita a modelação numérica do pavimento por elementos finitos, de modo a avaliar o seu potencial na previsão do comportamento mecânico de pavimentos de madeira.

Foram realizados in situ ensaios semi-destrutivos e destrutivos. Foram feitos 3 ensaios de carga, um com o pavimento exatamente como se encontrava, outro sem os tarugos e um

comportamento estrutural do pavimento e das vigas de madeira isoladas quando submetidos a cargas, avaliar a eficácia do tarugamento e a participação do soalho na resistência e distribuição de esforços e deformações nos pavimentos. Foi ainda realizado com um atuador hidráulico um ensaio de avaliação do atrito viga-parede.

Em simultâneo foram realizados ensaios não destrutivos, com recurso a instrumentos como o Resistograph, o Pilodyn e os Sismógrafos, de modo a avaliar e a correlacionar algumas das características dos elementos estruturais. Os ensaios com os sismógrafos permitiram fazer uma avaliação global do pavimento de forma não destrutiva.

Análise do pavimento foi ainda complementada com a construção de um modelo numérico, com o objetivo de analisar a sua fiabilidade na previsão do comportamento estrutural de pavimentos de madeira e dos seus elementos estruturais.

Os ensaios mecânicos destrutivos foram realizados no laboratório da UTAD os ensaios de compressão axial (NP 618:1973), flexão estático (NP 619:1973), massa volúmica (NP 616:1973) e teor em água (NP 614:1973).

No (LESE) da FEUP, foram realizados ensaios mecânicos destrutivos sobre 38 provetes de madeira de tamanho real de acordo com as normas EN408:2003 e EN 384:2004, tendo sido

avaliada a tensão de rotura à flexão (fm) e o módulo de elasticidade na direção do fio (E0).

Através de provetes removidos foi realizada a identificação da espécie de madeira no Departamento de Engenharia Florestal do Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa com o recurso à lupa foi possível identificar a espécie de madeira como sendo de castanho (Castanea sativa Mill)

Dos ensaios realizados in situ foi possível concluir, relativamente ao ensaio de avaliação do atrito viga-parede, que as condições de ligação da viga de madeira na parede de alvenaria de pedra estão associadas a forças de atrito reduzidas.

Os ensaios realizados com o recurso ao Resistograph e do Pilodyn permitiram estimar a massa volúmica da madeira, no entanto os valores obtidos pelo Resistograph são mais corretos do que o Pilodyn.

A utilização dos sismógrafos representa uma vantagem, por permitir a avaliação global dos pavimentos através da medição das frequências e do coeficiente de amortecimento. O facto de não permitir a análise isolada dos elementos que compõem o pavimento podendo ocultar eventuais danos locais constitui uma desvantagem

Conclui-se que os valores teóricos das frequências de vibração obtidos através da modelação numérica são relativamente próximos dos valores obtidos experimentalmente.

As variações obtidas nas análises prendem-se com a dificuldade na representação dos elementos estruturais, em particular das vigas, devido à falta de linearidade das mesmas, dificuldade na estimativa da carga atuante no pavimento, que pode nem sempre ser correta, e por último, nos modelos numéricos serem considerados apoios com menos restrições do que as reais conduzem a frequências inferiores ao que acontece na realidade

Relativamente aos ensaios mecânicos nos provetes de tamanho real confirmou-se a grande influência dos defeitos no nível de tensão de rotura atingido, sendo que se forem significativos, o nível de tensão está geralmente abaixo do limite elástico.

Por outro lado, a avaliação da resistência da madeira a partir de provetes pequenos e isentos de defeitos pode conduzir a resultados pouco ajustados à realidade das peças com dimensões reais.

Tendo em conta que o trabalho desenvolvido no âmbito da presente tese de mestrado será uma continuidade deste trabalho os resultados obtidos nos ensaios indicados anterior serão apresentados e analisados, consoante a sua importância para a presente tese no próximo capítulo Resultados Preliminares 3.2.

As sugestões para desenvolvimentos fututros são bastante interessantes e comuns a outros trabalhos aqui indicados é o caso do uso do georadar e da ampliação dos estudos a outras espécies como carvalho português (Quercus faginea Lam.), o castanho (Castanea sativa

Mill), o eucalipto comum (Eucalyptus globulus Labill.), pinho bravo, ou nacional. Outra

sugestão passou por aprofundar o estudo do comportamento dinâmico dos pavimentos de madeira.

Nesta tese ficou a faltar a realização de uma inspeção visual in situ com realização da classificação da madeira das vigas do pavimento e a realização de ensaios de ultra sons, como é sugerido pelo autor para desenvolvimentos futuros (Dias, 2008).

Outro trabalho bastante interessante desenvolvido nesta área foi levado a cabo por Sónia Isabel Saragoça Franco intitulado “Proposta de atribuição de propriedades mecânicas a

elementos estruturais de madeira por inspeção visual in situ” orientada pelo Professor

Doutor José Manuel Marques Amorim de Araújo Faria em 2008.

Neste trabalho a autora tinha como principal objetivo a elaboração de uma metodologia para determinação da capacidade resistente de elementos estruturais de madeira com o recurso à

Para tal, foi levada a cabo uma análise das normas de inspeção visual existentes a nível nacional e europeu, tendo a proposta de metodologia final apresentada e testada surgido não de uma única norma mas de uma conjugação entre as normas, essencialmente para madeira nova, a norma portuguesa NP 4305:1995, a norma espanhola UNE 56544:2003, a norma francesa NF B52-001:1998 e a pré norma italiana U84000420:2003. Desta análise surgiram 2 propostas de classificação visual in situ uma para o Pinho e outra para o Carvalho e Castanho.

Foram ainda propostos valores de cálculo a aplicar em vigas aprovadas por classificação visual in situ para madeira de Pinho, de Carvalho e Castanho.

De forma a validar a proposta foi levado a cabo um plano experimental aplicado a um caso real. Assim, este plano consistiu na seleção, recolha e preparação dos provetes, análise visual de defeitos e respetiva classificação visual tendo por base a proposta já apresentada, ensaios mecânicos, nomeadamente compressão e flexão, e validação da proposta por comparação dos valores obtidos na classificação visual e nos ensaios.

Foram recolhidos em obra 26 amostras de viga cada uma delas composta por um provete com um metro de comprimentos e um provete de forma paralelipipédica com secção

transversal de 20x30cm2.

Foi determinado o teor em água pelo método de estufa e a respetiva massa volúmica de acordo com a norma NP 616:1973.

A inspeção visual foi realizada em laboratório devido à falta de condições de segurança in situ e entrou em linha de conta essencialmente com 4 defeitos, os nós, o descaio, a inclinação do fio e as fendas de secagem profundas. Uma vez que as espécies analisadas foram o Pinho, o Carvalho e o Castanho e estas últimas pertencem ao grupo das folhosas, madeiras mais suscetíveis de ataques biológicos, neste caso particular também foi englobada na inspeção visual a extensão do ataque biológico. Da inspeção visual resultou a classificação visual das amostras em “APROVADO” ou “REJEITADO” quando não cumpriam os valores limite propostos.

Foram então ensaiados os provetes à compressão e flexão, com determinação do módulo de elasticidade, de acordo com a norma de ensaio EN 408:2003 utilizando a totalidade da secção transversal como a própria norma indica.

Ao longo da realização do trabalho a autora percebeu que para a inspeção visual in situ fatores como o acesso aos elementos, a dificuldade da identificação da espécie e a

inviabilidade de analisar todos os elementos podem condicionar os resultados finais caso o trabalho não seja realizado por um inspetor experiente.

Quanto aos ataques biológicos, muito frequentes em elementos de madeira antigos, como estavam inativos não consideraram ter mais influência na madeira. No entanto, devido à limpeza destas zonas, com o fim de evitar novos ataques e de modo a retirar lenho já sem capacidade resistente, a secção útil da viga diminui.

Percebeu-se ainda que a inspeção visual deve ser combinada com ensaios não destrutivos que podem ajudar na tomada de decisão.

Relativamente aos ensaios mecânicos foi possível perceber a dispersão de resultados obtidos no ensaio de módulo de elasticidade, tornando-os inconclusivos. A presença de defeitos revela-se muito mais condicionante nos ensaios de flexão do que nos ensaios de compressão. Os nós têm menos influência quando se localizam na zona comprimida da peça. Por outro lado, a interferência das fendas nos resultados mecânicos varia com a maior ou menor distância ao eixo neutro da peça, no entanto quando se encontram próximas do bordo de compressão ou tração a sua influência pode-se considerar nula, desde que não estejamos perante zonas de fibras torcidas ou desviadas.

Uma proposta da autora passa pela criação de normas que definam uma metodologia que possa ser globalmente aplicada a estruturas in situ.

No entanto, existem algumas melhorias que podem conduzir a resultados mais representativos. Neste trabalho como foi referido anteriormente apenas foram testadas porções de vigas correspondentes às extremidades. Seria importante introduzir o fator de escala com a análise e realização da classificação visual em vigas integrais, como iremos levar a cabo neste trabalho.

No sentido de melhorar a inspeção das vigas de madeira, a incorporação de ensaios não destrutivos representariam um forte contributo para a análise qualitativa do estado das madeira e para o auxílio na tomada de decisão.

Os ensaios de compressão e flexão levados a cabo, devido à sua dimensão, apresentavam defeitos que condicionaram o resultado final, por essa razão, os ensaios de caracterização das propriedades mecânicas da madeira que serão levados a cabo na presente tese serão de menor dimensão e isentos de defeitos seguindo os pressupostos descritos nas normas NP 618:1973 e NP 619:1973, compressão e flexão, respetivamente (Faria, 2008).

O trabalho desenvolvido por Hélder Manuel da Silva e Sousa intitulado “Methodology for

safety evaluation of existing timber elements” levado a cabo na Universidade do Minho

em 2013 sob a orientação do Professor Doutor Jorge Manuel Gonçalves Branco e do Professor Doutor Paulo José Barbosa Lourenço forneceu importantes informações para o desenvolvimento desta tese.

Assim, neste trabalho foi proposta uma metodologia de avaliação de segurança para estruturas existentes de madeira. Inicialmente, foi apresentada uma campanha experimental com base em 20 vigas de piso em castanho (Castanea sativa Mill.) retiradas de um edifício antigo em remodelação. Posteriormente, a base de dados obtida nessa campanha experimental permitiu a realização de correlações entre diversas propriedades mecânicas da madeira entre elementos e em diferentes escalas dimensionais.

Numa fase seguinte, os resultados de ensaios não destrutivos e de testes a pequenas amostras são utilizados na previsão e inferência de propriedades de referência da madeira. Os resultados de classificação visual e de ensaios de flexão localizados são utilizados na previsão do módulo de elasticidade de um elemento estrutural. Os modelos de previsão consideram também a amostragem aleatória de dados. Para além disso, foram considerados métodos Bayesianos na atualização das propriedades mecânicas, através de informação de ensaios não destrutivos com diferentes níveis de confiança.

Os principais resultados deste trabalho são a previsão de propriedades de referência de madeira, utilizando para esse efeito um modelo hierárquico que combina classificação visual e ensaios não-destrutivos com informação de ensaios mecânicos. Na Figura 44 é apresentado um esquema do plano de ensaios e da metodologia proposta a aplicar aos elementos de madeira provenientes de um edifício em reabilitação.

Figura 44 – Fases de ensaio e resultados obtidos em cada escala (Sousa, 2013)

O plano passou, numa primeira fase pela realização da inspeção visual a todas as vigas retiradas do edifício para perceber o estado em que as mesmas se encontravam. A análise foi feita ao longo da viga em segmentos de 40cm. A inspeção visual seguida de classificação de todos os segmentos da viga foi feita seguindo as normas UNI 11119:2004 e UNI 11035- 2:2003.

Concluida a inspeção foram realizados ensaios não destrutivos, nomeadamente o ensaio de penetração com o Pilodyn e a avaliação da resistência à perfuração com o resistógrafo.

Numa segunda fase as vigas foram serradas em vigas de menor dimensão, 7×15×300cm3,

estas foram novamente inspecionadas visualmente e classificadas seguindo o mesmo procedimento da fase 1. Foram ainda realizados ensaios de ultra sons antes da realização dos ensaios de flexão e após a realização dos mesmos.

Os ensaios de flexão foram realizados inicialmente para determinar o módulo de elasticidade em todas as vigas tendo-se levado à rotura apenas algumas delas ficando as restantes para dar continuidade ao plano de ensaios previsto.

Numa terceira fase as vigas foram serradas novamente sendo convertidas em 3 tábuas com

4×7×300 cm3, cada placa foi visualmente inspecionada e avaliada por ultra sons, teste de

fim de avaliar a variação do módulo de elasticidade ao longo do comprimento, alguns dos elementos foram mesmo levados à rotura.

Por último, numa quarta fase, depois da realização dos ensaios de flexão a cada segmento de cada tábua, foram retiradas amostras prismáticas de três zonas, esquerda, meio e direita, para ensaio de flexão até à rotura. Foram ainda retirados provetes para realização dos ensaios de compressão e tração paralelo à orientação das fibras. Após serragem dos provetes e antes da realização dos ensaios foram feitos ensaios de ultra-sons em todos os provetes. O procedimento de ensaio para os ensaios destrutivos tiveram em consideração a EN 408:2010.

Após realização de todos os ensaios foram ainda retirados provetes com 2x2x2,5cm3 para

determinação da massa volúmica da madeira.

Um dos pontos de foco deste trabalho foi a análise e tratamento estatístico dos resultados obtidos. Assim, foram analisados os coeficientes de variação em cada ensaio tendo em conta as escalas diferentes de forma a chegar a correlações que permitam avaliar a madeira existente a partir da medição de uma propriedade de referência. É ainda proposto um procedimento consistente para previsão do Módulo de Elasticidade de elementos de madeira de castanho obtido a partir de amostras de menor dimensão, complementada com a classificação visual.

O principal objetivo da tese desenvolvida por Helder Sousa foi propor diferentes modelos de avaliação da segurança de estruturas de madeira, estes foram baseados em dados empíricos obtidos na campanha experimental e pelo uso de métodos probabilísticos.

A originalidade deste trabalho residiu na previsão das propriedades mecânicas da madeira em diferentes escalas de tamanho com informações que podem estar disponíveis numa avaliação no local combinado com pequenas amostras de caracterização mecânica.

Este trabalho apresenta algumas limitações, uma delas prende-se com o facto de considerar, principalmente, a avaliação das propriedades mecânicas na escala do elemento. No entanto, a avaliação da segurança das estruturas de madeira deve também ser realizada como um conjunto e não apenas aos seus elementos individuais.

Outra limitação é relativa à campanha experimental realizada a uma amostra relativamente pequena e apenas a uma espécie de madeira. Para poder consolidar o conhecimento e as conclusões seria necessário alargar a amostragem e abranger outras espécies e diferentes origens (Sousa, 2013).

In document – Dåp i dag (sider 39-42)