JPH

Ciclo de aces de formao em

Reabilitao de Estruturas

J. Pina Henriques

Reabilitao de construes antigasem alvenaria e madeira

ndice

I Introduo

II Caracterizao dos edifcios antigos

III Reabilitao de estruturas de alvenaria (I)

III.1 Regulamentao e recomendaes existentes

III.2 Propriedades mecnicas (EC6) e comportamento estrutural

III.3 Tcnicas de inspeco, ensaio e anlise

IV Anlise de casos de estudo

Introduo

Introduo

Pavia, 1989

Introduo

Introduo

A Pr-pombalina(anterior a 1755)

B Pombalina (1755 1880)

C Gaioleira(1880 1930)

D Mista (1930 1960)

E Beto armado (posterior a 1960)

Caracterizao do patrimnio edificado

A Pr-pombalina (anterior a 1755)

- 2 a 3 pisos

- P-direito baixo, grande densidade de paredes e poucas aberturas exteriores

- Pisos constitudos por estrutura de madeira ou abbadas de pedra ou tijolo

- Existem tambm edifcios com andar de ressalto em que a estrutura do piso trreo constituda por paredes e abbadas em alvenaria de pedra, e os andares superiores por uma estrutura reticulada de madeira

Exemplo de edifcio pr-pombalino.


B Pombalina (1755-1880)

Imagens da destruio provocada pelo terramoto de 1755.


Edifcio pombalino tipo.


Estrutura de madeira dos edifcios pombalinos.

Pormenor da estrutura dos frontais.



Antigo brao do Tejo.

Pormenores das fundaes.


C Gaioleira (1880-1930)

Exemplo de edifcio gaioleiro.


Caixa-de-ar sob o pavimento do piso trreo


Paredes interiores em alvenaria de tijolo

Varandas com estrutura metlica no tardoz

D Mista (1930-1960)


- Pisos constitudos por lajes macias em beto armado. Paredes em alvenaria de tijolo. P-direito de 3,0 m.

- Utilizao progressiva de vigas e pilares em beto armado, comeando com a utilizao de vigas no piso trreo quando a instalao de lojas exigia espaos maiores.

- Edifcios com estrutura integral em beto armado comeam a apareder de forma mais sistemtica na dcada de 50. No entanto, apresentam frequentemente uma deficiente organizao estrutural (vigas apoiadas em vigas, assimetrias na localizao dos pilares) e betes com fraca resistncia.

E Beto armado (posterior a 1960)

- Grande variedade de tipologias (altura, rea de implantao, porte).

- Duas datas a reter:

1958 - Primeiro regulamento anti-ssmico.

1983 Regulamento actual para estruturas de beto armado e pr-esforado.

- Grande variedade de solues estruturais: prticos e paredes resistentes, lajes macias, nervuradas, de vigotas ou fungiformes.


Regulamentao na reabilitao de construes antigas

EN 1995 Eurocdigo 5: Projecto de estruturas de madeira EN 1996 Eurocdigo 6: Projecto de estruturas de alvenaria EN 1998 Eurocdigo 8: Projecto de estruturas sismoresistentes. Parte 3 -Reparao e reforo de edifcios

A propsito do patrimnio arquitectnico, referido no Eurocdigo 8 que: (1) As provises referentes a edifcios correntes s so aplicveis aos monumentos e edifcios histricos se no produzirem efeitos negativos na sua salvaguarda; (2) As tcnicas de interveno propostas para um monumento devem preencher os requisitos da salvaguarda, aplicando critrios de Eficcia, Compatibilidade, Durabilidade e Reversibilidade.

ISO 13822 (2003): Basis for design of structure Assessment ofexisting structures

ICOMOS (2003): Recomendaes para a anlise, conservao e restauro estrutural do patrimnio arquitectnico

Seleco de normas referidas pelo EC6

UNIDADES PARA ALVENARIA

EN 771-1: Especificao para unidades de alvenaria cermicas

EN 771-3: Especificao para unidades de alvenaria de beto de inertes

EN 771-4: Especificao para unidades de alvenaria de beto celular autoclavado

EN 771-5: Especificao para unidades de alvenaria de pedra artificialEN 771-6: Especificao para unidades de alvenaria de pedra naturalEN 772-1: Mtodo para ensaio de unidades de alvenaria: Determinao da resistncia compresso

ALVENARIA

EN 1052-1: Mtodo para ensaios de alvenaria: Determinao da resistncia compressoEN 1052-2: Mtodo para ensaios de alvenaria: Determinao da resistncia flexoEN 1052-3: Mtodo para ensaios de alvenaria: Determinao da resistncia inicial ao corteEN 1052-4: Mtodo para ensaios de alvenaria: Determinao da resistncia ao corte incluindo barreira de estanquidade

ARGAMASSA PARA ALVENARIA

EN 988-2: Especificao para argamassa para alvenariaEN 1015-11: Mtodo para ensaio de argamassa: Determinao da resistncia compresso e flexo de argamassa endurecida

Seleco de normas referidas pelo EC6

A alvenaria um material composto por diferentes materiais. O comportamento mecnico depende de cada material e sobretudo da forma como ambos esto ligados (interfaces).

Elemento representativo da alvenaria

A alvenaria

Alvenaria de pedra

Seces transversais tpicas

Alvenaria irregular CantariaAlvenaria aparelhada

Alvenaria de tijolo

Aparelho americano Aparelho ingls Aparelho flamengo

Aparelho no contrafiado

Aparelho corrente Seco transversal

Propriedades mecnicas (EC6)

O Eurocdigo 6 identifica quatro propriedades mecnicas da alvenaria que soutilizadas no dimensionamento:

Resistncia compresso fk Resistncia ao corte fv Resistncia flexo fx Relao tenses-extenses -

Ainda que seja possvel desenvolver resistncia traco directa na alvenaria, esta resistncia dever ser ignorada para efeitos de projecto.

O EC6 prev a determinao dos valores de resistncia atravs dos respectivos ensaios previstos nas normas europeiras ou atravs de frmulas semi-empricas.

Resistncia compresso fk

= +


0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0Strain [10-3]

0.0

4.0

8.0

12.0

16.0

20.0

Stre

ss [N

/mm

2 ]

Exp

CMPM

Anlise numrica do comportamento compresso


Modelo contnuo (CM)

Modelo discreto de partculas (PM)

Onde:fb a resistncia normalizada compresso das unidades (fb

Resistncia ao corte fv


c+= tan

No caso de alvenaria simples realizada com argamassa convencional e com todas as juntas preenchidas, a resistncia caracterstica ao corte pode ser calculada atravs da expresso (EC6):

min=vkfdvkf 400 ,+

bf650,vltf

em que:- fvk0 a resistncia ao corte sob compresso nula- d o valor de clculo da tenso normal ao plano de corte- fb a resistncia normalizada compresso das unidades para alvenaria na direco perpendicular s juntas de assentamento- fvk o valor limite para a resistncia ao corte



Resistncia flexo fxk

Plano de rotura paralelo s juntas horizontais fxk1 Plano de rotura perpendicular

s juntas horizontais fxk2


Caractersticas de deformao RELAO TENSES-EXTENSESPara efeitos de dimensionamento, pode admitir-se que o diagrama da relao tenses extenses da alvenaria da forma parbola-rectngulo.

Relao tenses-extenses para o clculo de alvenaria em flexo e compresso. Para alvenaria realizada com argamassa convencional, M varia entre 2,0 e 3,0 de acordo com o controlo de execuo.


MDULO DE ELASTICIDADE, E

No caso de no existirem resultados de ensaios disponveis, o mdulo de elasticidade de curto prazo E pode ser admitido igual a 1000fk. O mdulo de elasticidade de longo prazo E longo prazo dado em funo do coeficiente de fluncia por:

+= 1

EE prazolongoel

c

=

Onde c a deformao de fluncia final e el = /E.



O Eurocdigo 6 indica valores entre 0,5 a 1,5 para o coeficiente de fluncia no caso de unidades cermicas, podendo considerar-se desprezvel para unidades de pedra natural

Deficientes ligaes pavimento-parede, cobertura-parede e entre paredes ortogonais

Insuficincias estruturais mais frequentes em edifcios antigos:

Patologia

Deficiente ligao entre panosde paredes compostas

Deficiente comportamentodas fundaes

Patologia

Deteriorao natural dos materiais

Danos sucessivos introduzidos por sismos anteriores, movimentos das fundaes e aces de carcter repetitivo comoo vento e as variaes de temperatura

Modificaes na estrutura, tais como a remoo de elementosestruturais, a ampliao de corpos existentes em planta e altura, e a substituio de coberturas leves em madeira por coberturascom peso elevado

Principais factores de degradao da capacidade resistente:

Patologia

Aumento do n de pisos

Remoo de paredesAssentamentos diferenciais de fundaes devido construo de edifcios vizinhos de grande porte

Patologia

Fissurao e abatimento observados na abbada do piso trreo

Parede sobre a abbada (1 piso)

Patologia

Substituio da estrutura de madeira da cobertura por uma estrutura em beto armado

parede ilustrada na figura anterior

Patologia

Alguns dos termos mais utilizados (ICOMOS)

Conservao: Operaes que mantm a construo tal como ela hoje, ainda que intervenes limitadas sejam aceites para melhorar os nveis de segurana.

Reforo: Intervenes para aumentar a capacidade de carga de uma construo.

Restauro: Processo de recuperar a forma de uma construo de acordo com a imagem de determinado perodo de tempo com recurso remoo de trabalhos adicionais ou substituio de trabalhos posteriores em falta.

Reabilitao: Processo para adaptar uma construo a um novo uso ou funo, sem alterar as partes da construo que so significativas para o seu valor histrico.

Metodologia para intervenes estruturais (ICOMOS)

AQUISIO DE DADOSInvestigao histrica (documentos)

Inspeco e ensaios

Monitorizao

DIAGNSTICO E SEGURANA

Anlise histrica

Anlise qualitativa

Anlise quantitativa

Anlise experimental

Relatrio de

avaliao

MEDIDAS DE INTERVENO Projecto de

execuo

COMPORTAMENTO ESTRUTURALEsquema estrutural: modelo

Caractersticas dos materiais

Aces

Levantamento da estrutura

Algumas recomendaes do ICOMOS

Alguns critrios gerais:

O valor de cada construo histrica no est apenas na aparncia de elementos isolados, mas tambm na integridade de todos os seus componentes como um produto nico da tecnologia de construo especfica do seu tempo e do seu local.Desta forma, a remoo das estruturas internas mantendo apenas as fachadas no se adequa aos critrios de conservao.

A especificidade das estruturas do patrimnio, com a sua histria complexa, requer a organizao de estudos e propostas em fases semelhantes s que so utilizadas em medicina.Anamnese, diagnstico, terapia e controlo correspondem, respectivamente, anlise da informao histrica, identificao das causas de danos e degradaes, seleco das aces de consolidao e controlo da eficcia das intervenes.

Algumas medidas de manuteno e controlo:

Nenhuma aco deve ser empreendida sem se demonstrar que indispensvel.

Sempre que possvel, as medidas adoptadas devem ser reversveispara que possam ser removidas e substitudas por medidas mais apropriadas quando estiver disponvel novo conhecimento.

Algumas recomendaes do ICOMOS

Qualquer interveno numa estrutura histrica tem de ser considerada no contexto do restauro e conservao da totalidade da construo.

TCNICAS DE INSPECO, ENSAIO E ANLISE

Factores que tornam particularmente complexa a anlise e a interveno sobre as construes antigas:

Tcnicas de inspeco, ensaio e anlise

Complexidade geomtrica intrnseca Heterogeneidade e variabilidade das propriedades dos materiaistradicionais

Escasso conhecimento sobre as tcnicas construtivas originais Difcil caracterizao das aces Alteraes contnuas da construo Quase inexistncia de normas ou instrues especficas quesalvaguardem os tcnicos responsveis.

Principais ensaios, dispositivos e tcnicas

Fase Objectivo Cd. 1. Inspeco e observao preliminar IOP I) Antes da

interveno 2. Caracterizao da geometria da estrutura e das fundaes 3. Caracterizao das propriedades mecnicas dos materiais

CG PM

4. Validao de modelos numricos VM 5. Monitorizao da construo MC

II) Durante a interveno 6. Controlo da qualidade CQ

III) Aps a interveno 7. Avaliao da eficcia da interveno AEI

etc.

xEnsaios geotcnicos (penetrao dinmica, SPT, placa)

xxEnsaio de arrancamento

xxMartelo de Schmidt pendular

xxxExtraco de uma hlice

xxxMacacos-planos

xxxxBoroscopia

xxGeo-radar

xTermografia

xMedidor ptico ou rgua de fissuras

xxxxLevantamento visual de anomalias

xxxLevantamento estrutural

xResistografia

xxImpulso mecnico

xxEnsaios snicos e ultrasnicos

xxTopografia e fotogrametria

xxInclinmetro

xxExtensmetro elctrico

xxAlongmetro mecnico

AEICQMCVMPMCGIOPEnsaios, dispositivos e tcnicas

Caracterizao das fendas: Tipo (direita, em escada, vertical, horizontal, diagonal, etc.) Comprimento Largura (constante ou varivel) Profundidade (tinta, reboco, pano exterior, etc.) Idade (arestas vivas / desgastadas)

As fissuras constituem a principal anomalia reveladora do comportamento inadequado das estruturas.

Medio e monitoragem de fissuras

Medidor ptico graduado

Comparador ou rgua de fissuras


Avaliao qualitativa da idade das fissuras

importante distinguir entre uma fissura activa e uma fissura inactiva. Deste modo a monitoragem das fissuras assume especial significado.

Monitoragem de fendas no tempo: testemunho em gesso; fissurmetro; alongmetro; instrumentao electrnica.

Fissurmetro


Alongmetro (preciso de 0,002 mm)

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sesses

(mm

)

6F 1 6F 2 10F 1 10F 2

Monitoragem da abertura de fissuras e juntas


Boroscopia

Permite iluminar, observar, fotografar e gravar em vdeo imagens do interior de estruturas atravs de furos com dimetros de cerca de 15 mm.

O endoscpio consiste normalmente numa haste delgada dotada de uma ocular e de uma objectiva. A fim de permitir a iluminao da cavidade a observar, um segundo sistema ptico montado no interior da mesma haste, conduz um feixe luminoso que dirigido para o campo observado.

Haste endoscpica

Fonte de iluminao

Convento S. Joo de Deus, Lisboa

Muralhas de Elvas

Ponte sobre a ribeira de S. Romo

Boroscopia

Viga de madeira deteriorada

Levantamento de deformaes com apoio topogrfico

Igreja de N. Sr. do Carmo, Serpa

Sobreposio dos perfis para

evidenciao de deformaes da

abobada e paredes

2

1

3

2'

1'

3'

Levantamento de deformaes com apoio topogrfico

Ensaios snicos em alvenaria

Baseia-se na propagao de ondas sonoras de baixa frequncia. medido o tempo de propagao das ondas desde o emissor (martelo) at ao receptor.

Objectivos do ensaio:

avaliao da morfologia das paredes de alvenaria

avaliao do estado de degradao de paredes de panos mltiplos

controlo do comportamento da alvenaria aps interveno

Ensaios snicos em alvenaria

Igreja de So Francisco, Horta

Sonic velocity[m/sec]

20040060080010001200140016001800200022002400260028003000320034003600

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

16 17 18 19 20

21 22 23 24 25

Ensaios ultra-snicos em cantaria

Baseia-se na propagao de ondas sonoras de alta frequncia atravs dos materiais. A velocidade de propagao dos ultra-sons (UPV) depende das propriedades elsticas do material atravs do qual se faz a propagao.

Os ensaios de ultra-sons destinam-se, principalmente, :- caracterizao das propriedades elsticas e de resistncia e dos materiais estruturais- deteco de fendilhao/avaliao da abertura de fendas

Ensaios ultra-snicos em cantaria

A UPV correlacionvel com a resistncia compresso, traco e mdulo de elasticidades dos materiais, nomeadamente dos granitos.

Tcnica semi-destrutiva, nica no momento, capaz de dar informao relativa s caractersticas locais mecnicas e estruturais de paredes de alvenaria em termos do estado de tenso, deformabilidade e resistncia compresso.

Determinao do estado de tenso (macacos planos simples)

O ensaio consiste na execuo de um corte perpendicular superfcie da parede, seguido da introduo do macaco-plano.

Posteriormente, a presso gradualmente aumentada por nveis de carga at que a deformao vertical na zona do ensaio iguale a deformao existente antes de executar o corte.

Ensaio com macacos planos

O valor da presso no macaco P ento registado, podendo obter-se uma estimativa do estado de tenso na zona de ensaio atravs da seguinte expresso:

= Km Ka POnde:

Km uma constante obtida na calibrao do equipamento que tem em considerao a rigidez do macaco;

Ka resulta da razo entre a rea do macaco e a rea do corte.


Macaco plano introduzido num entalhe previamente executado

Medio das deformaes na alvenaria durante a determinao do estado de tenso


Determinao das caractersticas de deformabilidade e resistncia compresso (macacos-planos duplos)

So executados dois cortes paralelos na parede de alvenaria, sendo introduzidos em cada corte um macaco plano. Os dois macacos devero ser ligados em paralelo a uma bomba de presso, sendo assim aplicada uma tenso uniaxial amostra de parede localizada entre os dois macacos.

O ensaio realizado atravs de vrios ciclos de carga/descarga, com o aumento gradual dos nveis de tenso, sendo realizado em cada nvel leituras das deformaes da amostra. Os nveis mximos de tenso sero seleccionados em funo das caractersticas mecnicas da parede.

O valor do mdulo de elasticidade E para cada intervalo de tenso , a que corresponde um intervalo de deformao pode ser calculado pela seguinte frmula:

=E


A avaliao da resistncia compresso deve ser feita na sequncia do ensaio de deformabilidade, continuando a aplicar incrementos de carga atse entrar no regime no-linear, podendo a resistncia ser estimada extrapolando a curva tenso / deformao.

Realizao do segundo entalhe para realizao do ensaio de macacos-planos duplos.

Vista da zona de ensaio com os macacos planos duplos.



Avaliao das propriedades mecnicas - Antiga Fbrica FEU, Portimo

Grfico 14 - Ciclos de carga e descarga na zona M5 - Bases 2 e 4

0,00

0,18

0,36

0,55

0,73

0,91

1,09

1,27

1,45

1,64

1,82

2,00

2,18

2,36

2,55

-4500 -4000 -3500 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000

( )

(MPa)

base2 base4

Levantamento estrutural

Convento de S. Francisco, Elvas

Co nven t o de S. Fr an c isc o , El vas

Posio da parede interior do corredor (1 andar)

2,00

4,82Rua 1,25

Corte transversal (com deformao)

0,75

2,64

1,00

Material de enchimento constituido por alvenaria de pedra irregular argamassada

1,000,15 Terra

0,55

0,09 Betonilha

Levantamento estrutural Poos de reconhecimento das fundaes

Corte A-B(ver desenho 3.1)

Casa do Lanternim,Mrtola

Edifcio dos Paos doConcelho, Loures

Mosteiro deAlcobaa

Levantamento estrutural Alteraes

Ermida de Nossa Senhorade Guadalupe, FaroR. do Ouro, Lisboa

Deteco de elementos metlicos

Pacmetro Deteco de elementos metlicos

ocultos


Delaminao e destacamento de fragmentos de pedra dos

arcos em cantaria

Abbada no Covento S. Joo de Deus


Levantamento de anomalias visveis

Castelinho do Castelo de Castro Marim

- Zona sem reboco com juntas muito abertas

- Fissuras / fendas

- Zona sem reboco com juntas pouco abertas

- Zona sem reboco com juntas normais

- Zona com reboco

LEGENDA

- Zona com colonizao biolgica

- Zona com desagregao profunda do reboco

- Zona com destacamento do reboco

- Zona reparada

- Zona com vegetao parasitria

- Identificao da fotografia- Zona com desagregao superficial do reboco

Termografia

Esta tcnica permite identificar:

- zonas hmidas

- destacamento de revestimentos

- descontinuidades na constituio de paredes

- modificaes em edifcios (por exemplo, fecho de vos)

A termografia um tcnica no-destrutiva que se baseia no princpio segundo o qual todos os corpos emitem radiao trmica, sendo possvel, utilizando aparelhagem adequada, visualizar e registar os diferentes graus de emisso na faixa do infravermelho.

Termografia

Propriedades trmicas de diferentes

materiais de construo.

1,480,3 (0,15)900Madeira

0,750,7 (0,55)1800Reboco comum

0,920,81 (0,5)2000Tijolo

0,712,0 (1,2)2500Calcrio

0,792,6 (1,6)2500Arenito

0,672,7 (1,65)2600Granito

Calor especficoW/m.C

Condutibilidade trmica

kW.s/kg.C(kcal/h.m.C)

Peso especfico

kg/m3Material

Avaliao da tenso de aderncia entre dois materiais sobrepostos

Ensaio de arrancamento

Regra do tero central

Regra da metade central

Arcos

Mtodos simplificados

Tcnicas de anlise

Tcnicas de anlise

Carga uniformemente distribuda na largura do arco

hLqH

8

2

=

2

2 14

+=

ahaa

LHcosh

Peso prprio do material de enchimento no extradorso do arco

Tcnicas de anlise

Mtodos simplificados de anlise ssmica (indicao geral da aptido do edifcio para resistir aos sismos)

Os mtodos simplificados assumem geralmente que:

- A estrutura regular e simtrica

- Os pavimentos constituem diafragmas rgidos

- O colapso ocorre predominantemente por corte nas paredes (e no por colapsos locais ou por flexo)

Podem ser considerados 3 indicadores:- Percentagem da rea em planta- Razo entre a rea efectiva e o peso- Mtodo do corte basal

Tcnicas de anlise

Percentagem da rea em planta 1,iObtm-se pela razo entre a seco transversal das paredes resistentes (paredes de contraventamento) Awi e a rea de implantao S, para cada direco principal i (longitudinal e transversal).

De acordo com o EC8, para alvenarias de pedra, definem-se como paredes de contraventamento as paredes com espessura mnima de 0,35 m e com uma razo entre a altura e a espessura inferior a 9.

SAwii /,1 =De acordo com o EC8, admitem-se valores mnimos de referncia da ordem dos 5% para estruturas regulares com diafragmas rgidos ao nvel dos pisos. Em zonas de elevada ssmicidade (acelerao > 0,20 g), deve ser considerado um valor mnimo de 10%.

Tcnicas de anlise

Razo entre a rea efectiva e o peso 2,i

)./(//, hAAGA wwiwii 12 ==Onde Aw a rea total das paredes resistentes, o peso especfico da alvenaria e h a altura equivalente das paredes.

Este indicador determina a seco horizontal das paredes disponvel para mobilizar resistncia ao corte, por unidade de peso das construes, considerando, assim, a influncia da altura da construo.

O valor mnimo recomendado (Loureno e Roque) para este ndice pode ser obtido por:

Obtm-se atravs da razo entre a rea em planta das paredes de contraventamento em cada direco Awi e a aco vertical quase-permanente G

]/[/,min, MNmhi2

2 527 =

Tcnicas de anlise

Mtodo do corte basal 3,i

( )G

hfAVV vkwiisdirdi0

03

40

,/ ,, +==

Onde Vrd,i e Vsd,i so a resistncia ao corte e o esforo de corte nas paredes resistentes na direco i, respectivamente; Awi a seco transversal das paredes resistentes na direco i; Aw a seco transversal total; o peso especfico da alvenaria, h a altura equivalente das paredes, fvk0 a coeso da alvenaria; o coeficiente de sismicidade local; 0 o coeficiente ssmico de referncia e G representa a totalidade da aco quase-permanente.

3i dever tomar valores superiores unidade.

O mtodo do corte basal estabelece um factor de segurana ao corte das paredes resistentes

[ ])/(,// hfAA vkwwi 0401 +=

Tcnicas de anlise

Poder tomar-se como critrios para uma avaliao preliminar:

2,i > 2,i min e 3,i > 1,0

Tcnicas de anlise

Modelao estrutural

Modelos contnuosModelos discretos

Tcnicas de anlise

Casos de estudo

Levantamento estrutural de um edifcio pombalino

Tcnicas de diagnstico utilizadas - Estudo preliminar:


Deteco de elementos metlicosInspeco visual Comparador de fissuras

Fita mtrica / distancimetro laser


Perfil metlico oculto por uma caixa de madeira

Fasquiado sob o estuque indicando que o pavimento de

madeira


Arco em alvenaria oculto

Parede em tabique: e 0,15 m

Parede em frontal: e 0,23 m

Parede em alvenaria: e > 0,50 m

Tcnicas de diagnstico utilizadas - Estudo aprofundado:


Termografia

Objectivos:

- Confirmar o estudo preliminar

- Identificar a configurao da estrutura de madeira dos frontais


Realizao dos ensaios


Travessa

Prumo

Diagonais


Configurao tipo da estrutura de madeira dos frontais

Termograma obtido numa parede de tabique

Reabilitao da chamin do Convento de Arouca

1. Caracterizao da estrutura

2. Levantamento das anomalias

3. Diagnstico das anomalias detectadas

4. Proposta de interveno

Metodologia utilizada:


Caracterizao da estrutura

tirante de ferro

trave lateral esquerda trave lateral

direita

trave principal

tirante de ferro

fenda diagonal

Sondagem 1Sondagem 1



tirante de ferro

trave lateral esquerda trave lateral direita

trave principal

tirante de ferro

fenda diagonal

Sondagem 2

Sondagem 2



tirante de ferro

trave lateral esquerda trave lateral direita

trave principal

tirante de ferro

fenda diagonal

Sondagem 3

Sondagem 3



aprox. 0.40m

aprox. 0.15m

(a)

(b) (c)

Arcos de descarga em alvenaria de tijolo



5 m

19 m

* Os panos da chamin so em alvenaria de tijolo, sendo suportados por trs traves em granito amarelo.

* As traves encontravam-se inicialmente apoiadas em duas colunas e dois cachorros em granito, tendo sido posteriormente adicionados mais duas colunas.

* Verificou-se a existncia de arcos de descarga em tijolo, inseridos nos panos de alvenaria e localizados sobre as traves em pedra.


5 m

19 m

* Observaram-se trs deficincias construtivas: arco central posicionado assimetricamente, reduo progressiva da seco da trave lateral esquerda e a alvenaria de enchimento dos arcos parece no estar separada dos arcos.

* Existe um conjunto de tirantes em ferro distribudos em altura com vista a estabilizar o pano central e dois tirantes decanto / grampos a ligar as traves.


Levantamento das anomalias

Arco em tijolo (deslocado para o lado direito)

Fenda diagonal na trave principal

Fissuras no pano de alvenarial Pano

principal

Pano lateral esquerdo



Pano principal



Fenda na trave principal (face interior)

Fissuras na trave principal sobre o apoio esquerdo


Pano principal



Fissura na trave lateral esquerda

Coluna adicionada estrutura

Diagnstico das anomalias detectadas

Material 1

Material 2

Material 3

Modelo 1 Modelo 2

Modelo 1: O material de enchimento sob os arcos de tijolo no foi considerado.

Modelo 2 (mais desfavorvel): Os arcos de tijolo no foram considerados.

Os modelos so constitudos por elementos finitos slidos quadrticos num total de 11 400 graus de liberdade.


Material 1 Material 2 Material 3 d [-] 1.8 2.7 2.7

E [MPa] 1 000 30 000 30 000 [-] 0.2 0.1 0.1

ft [MPa] 0.2 2.0 0 Gft [N/mm] 0.040 0.150

[-] 0.05 0.05 0.05 fc [MPa] 1.0 60.0 60.0

Propriedades materiais utilizadas

Nota: Apesar do granito das traves e das colunas ser semelhante, optou-se por atribuir aos ltimos uma resistncia nula traco para simular o apoio simples das traves nas colunas.

Aces consideradas:

- Peso prprio da estrutura- Aco da abbada da cozinha sobre os panos laterais da chamin


(a) (b)

Extenses principais (a) mximas e (b) mnimas nos panos de alvenaria.

Resultados da anlise no-linear: Modelo 2 (mais desfavorvel)

A anlise foi realizada at rotura (factor de carga fc = 2,04). As zonas de maior dano no corpo de alvenaria localizam-se junto aos apoios das traves laterais.


(a) (b)

Extenses principais (a) mximas e (b) mnimas nas traves e colunas


O colapso da estrutura ocorre devido formao de um mecanismo de rotura nas traves laterais, com o aparecimento de trs rtulas plsticas (uma junto face inferior na zona de meio-vo e duas junto face superior na zona dos apoios).


Deslocamento vertical a meio-vo das traves laterais.


0.0 -0.4 -0.8 -1.2Deslocamento vert ical [mm]

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Fact

or d

e ca

rga

[-]


Concluses

- Com base na anlise no-linear da estrutura verificou-se que, na situao mais desfavorvel, a estrutura apresentaria um factor de segurana de 2,0 e que o colapso ocorre por rotura das traves laterais e no da trave principal.

- Assim, a rotura da trave principal deve-se, principalmente, ao aumento de volume por oxidao do tirante que estabelece a ligao entre as traves principal e lateral.

- Pelo contrrio, a fenda na trave lateral esquerda de natureza estrutural e deve-se, principalmente, progressiva reduo de seco da trave (no considerada no modelo numrico).


Proposta de interveno Reforo da trave principal atravs da introduo de vares pr-esforados em ao inoxidvel


Substituio dos tirantes de canto por barras em ao inoxidvel

tirante de ferro

trave lateral esquerda trave lateral

direita

trave principal

tirante de ferro

fenda diagonal


Remoo do grampo de ferro

Reconstituio do canto da trave lateral

Injeco de argamassa

Injeco da fendacom resina epoxdica


Tratamento anti-corrosivo e ignfugo dos tirantes de ferro

Injeco dos apoios das traves com argamassa

Injeco de argamassa Injeco da fenda na

trave com resina epoxdica


Introduo dos vares em ao inoxidvel

Selagem dos vares


Selagem da fissura no pano lateral esquerdo da chamin

Subsituio do tirante de canto por uma barra em ao inoxidvel.


Panteo dos duques de Bragana, em Vila Viosa

Tcnicas de diagnstico utilizadas:

Panteo dos duques de Bragana

Modelao estrutural Observao boroscpica

Macacos-planos

Escoramento de um dos arcos do cruzeiro


Delaminao severa da cantaria das pilastras


Seces transversais de paredes de alvenaria: (a) um pano, (b) dois panos sem ligao, (c) dois panos com ligao e (d) trs panos.

(a) (b) (c) (d)

Delaminao da cantaria da fachada principal


Fissurao da trompa da cpula e dos arcos do cruzeiro


Modelo de elementos finitos


Tenses excessivas? Modelo de elementos finitos

Resultados para as aces verticais (tenses principais de compresso)

Verifica-se existirem concentraes de tenses nas zonas delaminadasmas com valores insuficientes para justificar o dano.


Tenses principais de compresso nos arcos Este (+ Sismo Z) e Sul (- Sismo X) do cruzeiro.

Resultados para a aco ssmica


(a) (b)

Extenses principais mximas (a) na fachadas principal (+ Sismo Z) e (b) na fachada Sul (-Sismo X).

Resultados para a aco ssmica


Ensaio de macacos-planos simples: verificao do modelo


(a) (b)

(c)

Deficincia construtiva? Observao boroscpicadas juntas da cantaria e interior da pilastra


Observao boroscpica das juntas da cantaria e interior da pilastra


Verificou-se que a delaminao e fissurao dos blocos de cantaria ocorrem, principalmente, devido ao desenvolvimento de tenses decompresso muito elevadas, cuja principal causa a reduzida rea de contacto efectiva entre blocos de cantaria.

30 a 40 mm

Blocos de cantaria

Junta interior pouco preenchida

Junta superficial com e < 1 mm


Reabilitao de runas em Sintra

1. Caracterizao da estrutura

2. Identificao das anomalias

3. Caracterizao geolgica e geotcnica

4. Anlise preliminar da estrutura

Metodologia utilizada:

5. Anlise detalhada da estrutura




Lacunas na alvenaria

Identificao das anomalias

Juntas abertas na alvenaria

Fissura longitudinal na abbada, junto

ao fecho


P1

P2

P3

DPS

H1

DPS

H2

DPS

H3

P

DPSH

- Poos de reconhecimento

- Penetrmetro dinmico super pesado

Reconhecimento geolgico e geotcnico


1.00m

0.40m

1.50m

0.20m

0.90m

1

2

3

2.85m

3

1 - Solo orgnico

2 - Aterros saibrosos, c/pequenos fragmentos granticos de maiores dimenses

- Saibros granticos de gro mdio a fino de tonalidade amarela esbranquiada


Anlise preliminar da estrutura

Razo entre a rea efectiva e o peso (valor mnimo = 2,9):

Direco x = 3,8

Direco z = 2,0

Razo do corte basal (valor mnimo = 1,0):

Direco z (condicionante) = 1,05


Anlise detalhada da estrutura


Aces verticais


Tenses principais mnimas Extenses principais mximas (representa a fendilhao)

Aco base sismo

Ponto A


Tenses principais mnimas Extenses principais mximas

Aco base sismo

PontoA

Diagrama carga-deslocamento do Ponto ASismo na direco +Z

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Deslocamento horizontal (mm)

Fact

or d

e ca

rga

ssm

ico

(-)


Preenchimento das lacunas observadas nas paredes com alvenaria de pedra argamassada de natureza idntica existente

Saneamento e refechamento das juntas da alvenaria

Consolidao da alvenaria atravs da injeco de caldas inorgnicas no retrcteis de composio compatvel com o material existente

Injeco das fissuras longitudinais observadas na abbada com caldas inorgnicas no retrcteis de composio compatvel com o material existente, atravs de tubos de injeco e purga

Execuo do pavimento ao nvel do coroamento das paredes, constitudo por perfis metlicos e vigas de madeira, assegurando uma ligao efectiva entre o pavimento e as paredes


Proposta de interveno

Diagrama carga-deslocamento do Ponto ASismo na direco +Z

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Deslocamento horizontal (mm)

Fact

or d

e ca

rga

ssm

ico

(-)

Com diafragmargido

Sem diafragmargido


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