O potencial de aplicação na construção civil do sistema das estruturas mistas madeira- -betão é bastante alargado, enquadrando-se tanto em situações de construção de pavimentos novos, como na reabilitação e reforço de pavimentos antigos de madeira. Outras aplicações, como por exemplo na pré-fabricação, na construção de elementos de fachada e ou parede e em tabuleiros de pontes, são também algo frequentes. De entre as aplicações referidas, a reabilitação e reforço de pavimentos antigos de madeira merecem ser salientados. Esta solução é particularmente relevante no caso português devido à necessidade de recuperação de muitos edifícios antigos, nos quais os soalhos e vigamentos necessitam frequentemente de intervenção parcial ou total.
Estes pavimentos em madeira, ainda que não apresentem fenómenos de degradação (biológica, na maioria dos casos) podem apresentar insuficiências do ponto de vista estrutural, nomeadamente pela alteração funcional do edifício, com aumento de sobrecargas, e a consequente necessidade de verificação de segurança segundo os conceitos e regulamentos actualmente existentes.
Do ponto de vista estrutural, para além da importância das propriedades de resistência e rigidez que o pavimento deverá possuir em flexão, outra característica importante será a sua capacidade de dotar o piso de um comportamento tipo diafragma, capaz ainda de ligar o pavimento à estrutura vertical de paredes, as quais em edifícios antigos carecem normalmente de sistemas de contraventamento, que lhes confiram adequado comportamento sísmico.
Se um projectista se confronta com a verificação de segurança de um pavimento antigo de madeira segundo os critérios actuais de segurança, depara-se frequentemente com a falta de resistência e sobretudo de rigidez à flexão aceitáveis. A inexistência de rigidez no plano do pavimento é também uma deficiência comum.
Diante de um problema deste tipo não resta outra solução senão a sua reabilitação, tornando-a numa estrutura mais ‘moderna’. Portanto, em face da necessidade de verificar os padrões de segurança actuais, uma via possível seria a reabilitação através da substituição da tipologia estrutural, perdendo-se assim irremediavelmente a estrutura antiga de madeira.
O conceito de estruturas mistas madeira-betão constitui uma técnica que possibilita a reabilitação do património existente sem recurso à substituição pura e simples do existente, introduzindo-lhe suficientes níveis de segurança e conforto (Figura 15).
Figura 15 – Esboço de uma estrutura mista madeira-betão com manutenção de soalho.
Esta técnica consiste essencialmente em fazer colaborar com a estrutura existente de madeira uma lajeta de betão, através de dispositivos de ligação, conferindo-lhe assim um aumento da capacidade mecânica do conjunto. A madeira passa a ser solicitada em flexão composta com tracção, funcionando o betão em flexão composta com compressão.
O potencial da técnica será tanto mais interessante quanto mais eficiente for a ligação entre os dois materiais. No caso dessa ligação ser inexistente, a intervenção não constitui um reforço mas antes uma sobrecarga na estrutura existente.
Naturalmente será também essencial garantir um bom estado de conservação ou o reforço pontual das entregas das vigas nas paredes, garante da ligação da estrutura mista às paredes.
A lâmina de betão, embora de pequena espessura, confere, para além do efeito de estrutura mista, duas importantes propriedades: capacidade de repartição transversal de cargas e capacidade resistente a acções no seu plano.
A capacidade de repartição de cargas é uma característica interessante, pois confere ao novo pavimento um comportamento muito mais eficiente a respeito de cargas verticais não uniformes (cargas concentradas em zonas do pavimento) em comparação com a situação original caracterizada por elementos de soalho em madeira.
A resistência e a rigidez que a lâmina possui no seu plano permitem também a realização de uma ligação mais eficiente aos elementos verticais de suporte (paredes) através do prolongamento de uma armadura através de roços abertos nas paredes.
Outros dois aspectos de enorme relevo são melhorados com este tipo de intervenção: resistência ao fogo e conforto acústico.
A resistência ao fogo de um pavimento é melhorada com a introdução da camada de betão, de tal forma que estudos realizados com o propósito de analisar o comportamento face à acção do fogo em pavimentos mistos madeira-betão revelaram resistências ao fogo de 90 minutos [58, 61]. Este facto vem alterar significativamente a viabilidade de utilização de pavimentos de madeira em edifícios, uma vez que os pavimentos de madeira (sem betão) apenas conseguiam resistir cerca de 30 minutos ao fogo, o que é insuficiente face aos regulamentos [88, 119].
O conforto acústico, em relação a um pavimento simples de madeira, é igualmente melhorado pela existência da camada de betão, por via do aumento da massa da estrutura. Ensaios realizados na Finlândia, no Laboratório do VTT Building and Transport, revelam valores de isolamento acústico para sons aéreos de 60 dB e 51 dB para sons de impacto. Este trabalho conclui ainda que este tipo de solução tem um desempenho muito superior, em termos de conforto relativo às vibrações induzidas pelo caminhar de pessoas, ao dos tradicionais pavimentos simples de madeira [149].
Para ilustrar esta técnica de reabilitação e reforço, imaginemos uma estrutura de madeira, constituída por um vigamento apoiado em paredes laterais ou em vigas principais, e solidarizado transversalmente por tábuas de solho (soalho).
Este tipo de intervenção deve ser iniciado com uma inspecção à estrutura, com o objectivo último de se avaliar a capacidade resistente das secções existentes. Nesse sentido devem ser cumpridas as seguintes análises: estado de conservação das vigas de madeira, espécie de madeira utilizada e respectiva qualidade e dimensões efectivas da secção.
A análise do estado de conservação do vigamento de madeira deve observar os aspectos de natureza estrutural, como são as deformações excessivas ou existência de roturas, bem como as patologias não estruturais relacionadas fundamentalmente com a degradação biológica (ataque de insectos e fungos) e degradação por variação de teor de água e ainda a existência de teor de água elevado em algumas zonas das peças, nomeadamente nas entregas. Consoante o tipo de patologia existente, assim se deverá estabelecer um programa de recuperação específico, sabendo que muitos desses problemas não são reversíveis. Deve ser salientado que o sistema de estruturas mistas madeira-betão não representa de forma alguma uma solução para reabilitação local de peças ou estruturas de madeira, devendo sim ser encarado como uma solução global para o problema.
A inspecção visual para a avaliação da espécie de madeira existente e a inventariação dos defeitos existentes (classe de qualidade) devem permitir a atribuição de correspondência a uma determinada Classe de Resistência, que, conjuntamente com a estimativa das secções resistentes efectivas, permitem proceder no projecto à concepção e ao dimensionamento da estrutura.
Referem-se seguidamente aspectos relevantes no caso de intervenções em que é mantida a totalidade da estrutura, incluindo o soalho existente, o qual actuará como cofragem perdida para a betonagem da lâmina de betão.
Devemos salientar algumas preocupações construtivas, como sejam: impermeabilização do soalho para recepção da camada de betão, escoramento da estrutura de madeira com possível aplicação de contra-flecha, além de atenção especial na observação do estado de conservação dos apoios.
A impermeabilização do soalho visa ultrapassar duas situações: humidificação da madeira, com consequente perda de água do betão, e escoamento da goma do betão pelas frestas do soalho. A estratégia mais comum consiste em aplicar uma película plástica em toda a superfície do pavimento. Em alternativa, e caso a face inferior do
soalho não seja visível, poder-se-á efectuar esta impermeabilização com uma pintura adequada.
Figura 16 – Perfis transversais tipo para situações de reabilitação e reforço de pavimentos antigos de madeira.
O escoramento do pavimento decorre do facto deste poder adquirir uma deformação indesejável por acção do peso próprio do betão fresco. A contra-flecha permite anular as posteriores deformações devidas ao peso próprio.
A zona do apoio das vigas na parede será aquela que ficará mais fragilizada após esta intervenção, devido ao acréscimo de peso próprio sem consequente ganho de resistência. Para além desta razão de ordem estrutural, a zona do apoio era e continuará a ser a mais exposta à ocorrência de degradação biológica associada a humidade elevada.