2.1 Identificação do objeto de estudo

A estrutura localiza-se no piso superior do primeiro claustro, em direção ao bloco A (Figura 1). Baseia-se numa laje de madeira e prancha composta por 98 vigas de 9 cm x 13 cm (base x altura), espaçadas entre 43 cm e 45 cm com inclinação de 17 graus da parede para os pés direitos, apoiadas eixo 3 na parede de taipa que compõe a igreja, e ao longo do eixo 4 em uma viga deslizante que repousa sobre 13 pés retos. O feixe deslizante é formado por 12 feixes unidos pelo raio de Júpiter, que repousam sobre os pés direitos (Tabela 1). O telhado é feito de telhas cerâmicas vermelhas.

Figura 1 Esboço da planta do primeiro claustro, placas e fotografia da galeria estudada 

2.2 Análise e seleção de ensaios não destrutivos

O objetivo do END é determinar a qualidade e integridade do material e seus componentes sem afetar suas propriedades, funções e utilidade por meio de inspeção, medição ou avaliação (^{Helal et al., 2015}; ^{Workman and Moore, 2012}). A aplicação deste tipo de técnicas para estudar o estado de conservação de edifícios históricos tem ganhado validade, principalmente devido à vantagem de não necessitar de deterioração adicional nos elementos estruturais do edifício, para conhecer o seu estado de conservação (^{Binda and Saisi, 2009}; ^{Liñán et al., 2011}; ^{Ortega and Ripani, 2007}). Por ser um material orgânico, a madeira é suscetível a processos de degradação causados ​​por insetos xilófagos, ações mecânicas, exposição ao intemperismo, apodrecimento por fungos ou ação do fogo.

Em edificações patrimoniais, o uso de END agrega alto valor ao estudo diagnóstico, pois os elementos estruturais da madeira não são afetados ou recebem um impacto insignificante. Como resultado, é possível obter informações técnicas com precisão suficiente para estimar o estado de conservação, qualidade e durabilidade da obra ou objeto de trabalho estudado (^{Hasníková and Kuklík, 2014}; ^{Morales-Conde et al., 2013}; ^{Palaia et al., 2008}).

As técnicas de trabalho aplicadas foram:

2.2.4 Identificação de espécies madeireiras

O ensaio foi realizado para conhecer as espécies madeireiras presentes nos elementos que compõem a forja da galeria e os montantes que a sustentam. Amostras de 1 cm3 de volume foram retiradas dos elementos de madeira presentes na área de análise. Cortes histológicos foram feitos nas três direções (transversal, tangencial e radial) para observar a disposição dos elementos constituintes por espécie e foram comparados com as descrições anatômicas de referência e as chaves de identificação relatadas e classificadas dentro de uma xiloteca. Os caracteres anatômicos macroscópicos avaliados foram cor, textura, cheiro (naqueles que o possuíam), brilho e presença de anéis de crescimento. As microfotografias foram tiradas com uma câmera digital acoplada a um microscópio Nikon modelo SMZ745. As imagens foram processadas usando o programa IC Capture versão 2.4. As espécies de madeira foram identificadas graficamente usando os seguintes símbolos (Tabela 1).

Tabela 1 Representação gráfica das espécies de madeira identificadas na laje estudada 

Ícone/Nome
Ácana	Pinheiro	Caguairán
Cedro	Baría	/ Najesí

2.2.6 Geração de modelos 3D e extração de ortoimagens

Para os diferentes tipos de análises (geométricas, estruturais, etc.), que podem ser feitas em um elemento finito, é necessário obter um modelo 3D que possa ser facilmente manipulável e mensurável por programas convencionais existentes. As informações obtidas a partir de um levantamento 3D fornecem uma descrição quase contínua da superfície escaneada, o que possibilita identificar e quantificar anomalias nos elementos como assimetrias, deformações, descontinuidades, entre outras lesões que podem ser difíceis ou impossíveis de identificar com o olho nu (^{Tucci and Bonora, 2017}). As ortoimagens podem ser extraídas dos modelos 3D, o que permite obter uma projeção ortogonal do modelo de pontos, que tem a mesma validade métrica de um desenho em escala tradicional (Figura 2). Um software comercial baseado em CAD permite a importação da ortoimagem, possibilitando a realização de desenhos precisos que posteriormente podem ser visualizados e analisados ​​em outros ambientes de trabalho digital.

Figura 2 Ortoimagem obtida da galeria do bloco A 

3.1 Resultados da inspeção organoléptica

Da viga 1 a 17, o piso é suportado por um sistema de escoramento devido ao risco de colapso devido à deterioração avançada por apodrecimento, bem como à ausência de várias tábuas e rufos. Esta situação ocasionou uma queda no restante da laje e a ruptura de alguns elementos.

A cobertura é afetada pela proliferação de plantas invasoras em toda a galeria, o que leva ao aumento do teor de umidade na madeira, principalmente em épocas de chuva, bem como ao peso adicional que compromete a durabilidade das coberturas. área. O resultado do diagnóstico identificou o apodrecimento como as lesões mais recorrentes, principalmente nas articulações devido à colonização por fungos, desfibramento devido ao ataque de cupins subterrâneos do gênero Coptotermes, e falhas de flexão em vigas associadas à perda de capacidade de suporte das feixe. elemento.

Os montantes que suportam a laje têm uma base de betão sobre o suporte, que responde a uma intervenção realizada na década de 1980. Na maioria destes, a base encontra-se fissurada em resultado do aumento de volume sofrido pela secção de madeira embutida, como consequência da acumulação de humidade no interior. O concreto não é capaz de absorver as tensões geradas no interior do material devido às variações de volume sofridas pela madeira, o que as faz fraturar. Alguns pinos estão mais deteriorados do que outros devido ao fato de terem sido utilizadas madeiras de natureza diferente, razão pela qual suas capacidades de absorção e as tensões exercidas variam em cada caso.

3.2 Dimensionamento e deformação a partir de dados TLS

A alta precisão dos dados obtidos pelo scanner a laser a partir da união das nuvens de pontos e da obtenção do modelo 3D, permite que as medições dos elementos da laje sejam realizadas sem a necessidade de intervenção sobre eles. Para trabalhar com cortes representativos do mesmo e do pé direito, foram estabelecidas regiões e as vistas foram ajustadas para obter imagens mensuráveis. No caso do piso de madeira, foi extraída uma seção entre as vigas 35 a 49, enquanto para os elementos de apoio, foi selecionada uma seção das vigas 5 e 6. Os resultados são mostrados na figura 3. resumo das esquadrias é indicado na tabela 2.

Figura 3 Dimensionamento e deformação (em mm) dos elementos de piso dos modelos 3D 

Para a análise estrutural das vigas da laje, as ortoimagens foram extraídas com o software Reconstructor, e os cortes foram feitos com o software Autodesk Recap da viga número 17 a 98. Todas as vigas que compõem a laje apresentam deformações em maior ou menor grau ( seta), e alguns apresentam falhas de flexão devido à diminuição de sua capacidade de carga. A norma cubana (^{NC 53-179:88, 1988}), estabelece que a deflexão máxima admissível é 1 240 de luz para carga total. Isso indica que a deflexão admissível para as vigas do piso é de aproximadamente 1,5 cm, mas os valores obtidos no local são de 2 cm a 4 cm superiores aos aceitáveis ​​pelo cálculo. A norma estabelece que a deflexão das vigas aumentará para períodos de carga superiores a 10 anos em 50% para madeira seca e 100% para madeira úmida. Considerando isso, a deflexão permitida aumentaria em 2,25 cm e 3,0 cm, respectivamente, para os quais ainda existem diferenças entre os valores permitidos e reais (Figura 4). Importa referir que nem todas as deformações máximas encontradas se situam no centro do vão, devido ao facto de existirem zonas onde o elemento se encontra mais deteriorado do que outros; é por isso que as vigas se deformam e falham na área mais vulnerável. Identificou-se que nem todas as vigas são da mesma espécie de madeira, razão pela qual sua dureza e resistência à flexão também variam. Nos pés 1 e 7 direitos, a deterioração das articulações provocou o deslocamento da mesma e de todos os elementos que a conjugam. Esses movimentos verticais que os pés direitos sofreram variam entre 3,5 cm - 20 cm aproximadamente, e a separação no raio de Júpiter entre os feixes que compõem o feixe deslizante varia entre 1 cm - 2 cm, o que representa deslocamentos consideráveis.

Para avaliar a deformação das vigas e a densidade que apresentam, foi realizada a identificação das espécies de madeira, a partir da coleta de amostras diretamente das vigas e montantes. As espécies de madeira foram identificadas em um laboratório biológico e as densidades obtidas com um penetrômetro foram comparadas com os valores de referência informados pelo Instituto Nacional de Pesquisas Agroflorestais (INAF).

Figura 4 Deformações de algumas vigas de piso (seta em mm) 

3.3 Espécies de madeira identificadas

Através da aplicação do método de anatomia comparada a partir dos cortes histológicos feitos nas direções transversal, tangencial e radial, obteve-se como resultado que as espécies de madeira que formam a estrutura do piso e o sistema de sustentação dos pés direitos são: cedro (Cedrela odorata), pinheiro (Pinus sp.), baría (Cordia gerascantus), caguairán (Guibourtia hymenifolia) e acana (Manilkara grisebachii). A Figura 5 mostra os cortes histológicos feitos para a identificação das espécies de madeira existentes.

Figura 5 Cortes histológicos em 40x das espécies de madeira identificadas: A- ácana (corte longitudinal), B- baría (corte longitudinal), C- caguairán (corte transversal), D- cedro (corte longitudinal), E-najesí (corte transversal), F- pinho (corte longitudinal) 

3.4 Análise dos resultados do diagnóstico

O teor de umidade medido nas vigas do piso está entre 9%-19%, nos pés direitos entre 11%-17% e na viga deslizante entre 11%-12%. As imagens termográficas obtidas refletiram como a parede de suporte apresenta áreas de alta umidade, o que favorece a absorção de água na madeira por ser um material higroscópico.

No caso dos montantes e da viga deslizante, os elementos estavam parcialmente molhados porque estão expostos à luz solar e suas condições de secagem e ventilação são mais favoráveis ​​que as das vigas do piso. No entanto, em épocas de chuva e eventos climáticos extremos, essa mesma exposição faz com que a deterioração seja mais acelerada e favorece a proliferação e ataque de organismos degradadores de madeira.

Na análise com a câmera termográfica, foram identificadas variações de temperatura de ±2ºC em diferentes pontos de um mesmo elemento, o que leva a deformações térmicas na laje. No caso das vigas, os valores mais frios encontram-se junto às tábuas e na parede do eixo 3, onde as diferenças mais consideráveis ​​aparecem na zona escorada e junto ao piso. Quando chove, a água se infiltra principalmente pelas áreas onde o sistema de impermeabilização é menos preservado e onde há maior presença de plantas invasoras, o que provoca o acúmulo de água, tanto na laje quanto na parede. O grau de saturação dos elementos da madeira varia de acordo com a espécie, o nível de exposição e as condições ambientais, o que leva ao desencadeamento de processos patológicos que enfraquecem suas propriedades mecânicas. Outras lesões identificadas com a termografia foram variações de temperatura no piso, associadas a desníveis ou danos que favorecem o acúmulo de água da chuva, e favorecem a absorção por capilaridade nos pés direitos da galeria. Estando embutido em uma base de concreto que funciona como uma camada impermeável, a secagem dentro da base é muito ineficiente e acelera o apodrecimento da madeira.

A análise realizada com o resistógrafo permitiu identificar que das 98 vigas que compõem a laje, 64 delas apresentam diferentes manifestações patológicas associadas à deterioração por exposição aos ciclos de molhagem e secagem. A resistografia iniciou-se na zona da junção por ser a zona mais vulnerável, e consoante o dano detetado, foram feitas medições também no centro do vão ou junto aos apoios (Figuras 6 e 7).

Figura 6 Resultados de ensayos de resistografía y lesiones en elementos del forjado entre las vigas 1-49 

Figura 7 Resultados dos testes de resistografia e lesões em elementos de piso entre vigas 50-98 

No caso das pernas direitas, a resistografia mostrou baixos valores de resistência à penetração para todas elas, e anomalias semelhantes às detectadas nas vigas de madeira. A extensão das lesões situa-se entre 150 mm e 750 mm da base de concreto para cima, e em mais de 50% dos pés direitos localiza-se nos primeiros 150 mm de altura.

A viga deslizante, com extensão de 45,5 m, é composta por seções, e cada seção por vigas de diferentes espécies de madeira. Devido ao facto de a zona mais vulnerável ser a face exterior, procedeu-se à resistografia desde a face interior (galeria) até ao exterior (pátio), com o objectivo de identificar a evolução da deterioração com base na largura da viga. No trecho entre o pé direito 8 e 9, a resistografia mostra áreas com desfibramento devido ao ataque de cupins. Esses organismos xilófagos se alimentam da madeira e deixam túneis em seu interior, consequentemente, a curva resistográfica muda repentinamente devido à falta de resistência durante seu avanço (Figuras 8 e 9). Ao realizar os testes de penetrômetro e os cálculos de ajuste correspondentes, avaliou-se que os elementos de madeira possuem uma dureza inferior aos valores tabulados para madeiras cubanas. Estes resultados estão em correspondência com as baixas resistências obtidas nos testes de resistografia. A Tabela 3 apresenta uma amostra de alguns dos elementos estudados.

Figura 8 Resultados de ensaios em elementos da laje entre os montantes 1-7, onde a termografia reflete a umidade presente na parede do eixo 3 na área de apoio das vigas, e a resistografia nos montantes e viga deslizante de o eixo 4 

Figura 9 Resultados de ensaios em elementos da laje entre os pés direitos 8-13, mostrando a termografia da galeria com alto nível de umidade nos apoios dos pés direitos, e a resistografia nos pés direitos e viga de deslizamento do eixo 4 

3.5 Propostas de solução

Nas vigas de piso, foi determinado que 17 delas precisam ser substituídas devido à sua deterioração avançada. Adicionalmente, outras 45 vigas devem ser reforçadas estruturalmente em diferentes áreas, dependendo das patologias desenvolvidas em cada uma. Das 34 vigas restantes para as quais não foram identificadas lesões significativas, será necessário desmontar e descascar 2 delas por danos superficiais, para posteriormente recalcular a carga para a nova seção da viga (Figuras 10 e 11). Todos os pés direitos apresentaram deterioração que exigiu ações de reforço estrutural, assim como nas vigas deslizantes, onde será necessário substituir dois trechos e reforçar outros 3 trechos (Figuras 12 e 13). A diminuição significativa da densidade da madeira da laje é resultado da exposição aos ciclos de umedecimento e secagem, principalmente nos meses chuvosos, com a consequente proliferação de fungos e infestação de cupins. As deformações presentes nas vigas não são apenas resultado do aumento de peso devido ao excesso de água e ao crescimento das plantas mais altas, mas também pela perda de suas propriedades da madeira, o que aumenta o risco de falha estrutural.

Figura 10 Proposta de solução para o piso entre vigas 1-49 

Figura 11 Proposta de solução para a laje entre vigas 50-98 

Figura 12 Proposta de solução para os pés direitos 1-7 e seção da viga deslizante 

Figura 13 Proposta de solução para os pés direitos 8-13 e seção da viga deslizante