Você já se perguntou quais medidas existem para garantir a durabilidade dos adesivos utilizados em madeira laminada cruzada (CLT) e madeira laminada colada (MLC)? Este artigo responde detalhadamente a essa pergunta, explicando como esses materiais são avaliados quanto às condições de umidade e incêndio e por que a conformidade com os padrões dos EUA faz com que a delaminação induzida pelo calor não seja um problema.
A capacidade dos edifícios de madeira maciça de permanecerem estruturalmente sólidos durante décadas de uso em serviço depende em grande parte do desempenho dos adesivos utilizados para fabricar os elementos de madeira. Tal como acontece com qualquer produto de construção fabricado, o CLT e a madeira lamelada estão sujeitos a testes e avaliações de desempenho como parte do processo de fabricação e certificação, conforme ditado pelo padrão de fabricação aplicável, referenciado no código de controle de construção.
Para CLT, refere-se a ANSI/APA PRG 320: Padrão para madeira laminada cruzada com classificação de desempenho. Para madeira laminada colada, é o padrão de produto ANSI A190.1 para madeira laminada colada estrutural. Qualquer produto CLT e madeira lamelada usado em aplicações comerciais ou multifamiliares nos EUA deve ser certificado de acordo com seu padrão relevante de acordo com as seções 2303.1.4 (CLT) e 2303.1.3 (laminado laminado) do Código Internacional de Construção (IBC). Dentro de cada norma estão métodos para garantir o desempenho dos adesivos quando sujeitos a condições de umidade e fogo.
Avaliando o desempenho de umidade dos adesivos
A garantia de que os adesivos resistirão à umidade é obtida por meio de avaliações que refletem os requisitos das condições de uso final do material. A Seção 1 do PRG 320 observa que:
Os painéis CLT devem ser usados em condições de serviço seco, como na maioria das estruturas cobertas, onde o teor médio de umidade de equilíbrio da madeira sólida é inferior a 16 por cento nos EUA, e é de 15 por cento ou menos ao longo de um ano e não excede 19 por cento no Canadá. Os painéis CLT qualificados de acordo com o disposto nesta norma destinam-se a resistir aos efeitos da umidade no desempenho estrutural que podem ocorrer devido a atrasos na construção ou outras condições de gravidade semelhante.
Para obter mais informações sobre o teor de umidade de equilíbrio da madeira em função dos ambientes circundantes, consulte a publicação WoodWorks, Accommodating Shrinkage in Multi-Story Wood-Frame Structures .
Outro padrão referenciado no IBC para design à base de madeira é o National Design Specification® (NDS®) do American Wood Council para construção em madeira. A Seção 10.1.5 observa requisitos semelhantes para as condições de umidade em uso do CLT:
10.1.5 Condições de Serviço
Os valores de referência do projeto refletem condições de serviço seco, onde o teor de umidade em serviço é inferior a 16%, como na maioria das estruturas cobertas. A madeira laminada cruzada não deve ser usada em condições de serviço com maior umidade, a menos que especificamente permitido pelo fabricante da madeira laminada cruzada.
A seção 6.3.1 do PRG 320 cita vários padrões de teste ASTM e ANSI para avaliar o desempenho de umidade do adesivo para membros CLT:
6.3.1 Requisitos nos EUA
Os adesivos utilizados em CLT devem atender aos requisitos da ANSI 405 com as seguintes exceções:
- A seção 2.1.6 da ANSI 405 não é obrigatória e
- O teste de chama em pequena escala CSA 0177 (Seções 2.1.7 e 3.7 da ANSI 405) deve ser conduzido usando corpos de prova CLT do mesmo tamanho e geometria que os corpos de prova estruturais de madeira laminada colada (ver Nota 6).
ANSI 405: Padrão para adesivos para uso em madeira laminada colada estrutural exige ainda a avaliação de adesivos usados em madeira lamelada (e CLT até PRG 320) de acordo com os seguintes padrões de teste, que incluem testes de umidade e durabilidade de ligação.
- ASTM D2559: Especificação padrão para adesivos para produtos estruturais de madeira colados para uso sob condições de exposição externa
- ASTM D1151: Prática padrão para efeito da umidade e temperatura em ligações adesivas
- ASTM D7247: Método de teste padrão para avaliação da resistência ao cisalhamento de ligações adesivas em produtos de madeira laminada em temperaturas elevadas
- ASTM D1183: Práticas padrão para resistência de adesivos às condições cíclicas de envelhecimento em laboratório
Embora alguns destes testes avaliem os adesivos em aplicações de exposição externa, esta é uma abordagem conservadora, uma vez que, como observado, o uso do CLT é limitado a aplicações secas em serviço. Todos os CLT e madeira lamelada usados em aplicações comerciais e multifamiliares nos EUA devem ter sido submetidos a esses testes.
Avaliando o desempenho de adesivos ao fogo
Um tópico comum ao abordar questões relacionadas ao desempenho ao fogo de adesivos usados em madeira maciça – particularmente em CLT – é a delaminação induzida pelo calor. Vários anos atrás, a Fundação de Pesquisa de Proteção contra Incêndios (FPRF) da National Fire Protection Association (NFPA) começou a trabalhar em um projeto intitulado Desafios de segurança contra incêndio em edifícios altos de madeira . Como parte deste programa, os pesquisadores realizaram uma série de testes de compartimentos de incêndios de projeto para avaliar o desempenho de compartimentos CLT protegidos e desprotegidos. Esses testes não foram diretamente afiliados ou conectados com o programa de testes de incêndio em compartimentos que foi desenvolvido pelo Comitê Ad Hoc do Conselho do Código Internacional para Edifícios Altos de Madeira. Na série FPRF, os testes de compartimento foram realizados com CLT totalmente protegido com proteção incombustível. Esses testes resultaram em incêndios em compartimentos que essencialmente se autoextinguiram sem a contribuição da massa de madeira protegida. Testes de compartimento também foram realizados com CLT significativamente exposto, nos quais nenhum sprinkler foi usado para controlar o incêndio. Em certas configurações, os incêndios do compartimento não se decompuseram e se extinguiram após a queima do conteúdo. Nessas configurações, ocorreu delaminação do CLT induzida pelo calor. Esta delaminação resultou na falha da linha de cola à medida que a frente carbonizada se aproximava. Pedaços finos das laminações caíram no chão, expondo a superfície da madeira não carbonizada sobre uma nova laminação, o que contribuiu para o recrescimento do fogo.
Como a contenção do fogo dentro do compartimento de origem é uma meta de desempenho importante para a proteção contra incêndio em arranha-céus, estudos adicionais foram conduzidos pela NFPA FPRF e pelo American Wood Council para definir métodos de teste para discernir quando a delaminação induzida pelo calor pode ocorrer. O PRG 320 foi então revisado para incorporar um novo teste obrigatório para adesivos utilizados na produção de CLT. Este teste avalia o desempenho de adesivos em temperatura elevada e destina-se a excluir o uso de adesivos que permitem a delaminação induzida pelo calor CLT, conforme observado na PRG 320 Seção 6.3.3:
6.3.3 Requisitos de desempenho em temperatura elevada nos EUA e Canadá
Os adesivos devem ser avaliados e atender aos requisitos de desempenho em temperaturas elevadas de acordo com o Anexo B.
Nota 7. A intenção da avaliação de desempenho em temperatura elevada é identificar e excluir o uso de adesivos que permitam a queda da camada de carvão CLT, resultando em novo crescimento do fogo durante a fase de resfriamento de um incêndio totalmente desenvolvido.
A aprovação neste teste é necessária para adesivos usados em todos os CLT certificados para as edições 2018 e 2019 do PRG 320. Essa mudança valiosa ajuda a garantir que o CLT fabricado de acordo com o padrão atenda aos requisitos de desempenho de edifícios altos. No entanto, embora o teste tenha sido inicialmente focado em CLT usado em tipos de construção de madeira alta, todos os fabricantes norte-americanos e europeus de CLT com certificação PRG 320 foram certificados para a versão 2018 ou 2019, o que significa que a delaminação induzida pelo calor que leva ao recrescimento do fogo é um problema para CLT compatível com PRG 320 usado em qualquer tipo de construção e tamanho de edifício.